第六章1时序逻辑电路的分析和设计.ppt
第6章时序逻辑电路的分析和设计,学习要点：时序电路的分析方法和设计方法,6.1 时序逻辑电路概述,1、时序电路的特点,时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。,2、时序电路逻辑功能的表示方法,时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态图、时序图和逻辑图6种方式表示，这些表示方法在本质上是相同的，可以互相转换。,3、时序电路的分类,根据时钟分类同步时序电路:各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。异步时序电路:各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。,电路图,时钟方程、驱动方程和输出方程,状态方程,状态图、或时序图,判断电路逻辑功能,1,2,3,5,6.2 时序逻辑电路的分析方法,时序电路的分析步骤：,状态表,4,4,5,电路功能,由状态图可以看出，当输入X 0时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递增规律循环变化，即：0001101100当X1时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递减规律循环变化，即：0011100100可见，该电路既具有递增计数功能，又具有递减计数功能，是一个2位二进制同步可逆计数器。,画状态图时序图,例(异步),电路没有单独的输出，,异步时序电路，时钟方程：,驱动方程：,1,写方程式,2,求状态方程,D触发器的特性方程：,将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：,3,计算、列状态表,4,5,电路功能,由状态图可以看出，在时钟脉冲CP的作用下，电路的8个状态按递减规律循环变化，即：000111110101100011010001000电路具有递减计数功能，是一个3位二进制异步减法计数器。,画状态图、时序图,例(同步),时钟方程：,输出方程：,输出仅与电路现态有关,同步时序电路的时钟方程可省去不写。,驱动方程：,1,写方程式,2,求状态方程,JK触发器的特性方程：,将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：,3,计算、列状态表,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0 0 1,0 1 1,1 0 1,1 1 1,0 0 0,0 1 0,1 0 0,1 1 0,0,0,0,0,1,1,0,0,4,画状态图、时序图,5,电路功能,时序图,有效循环的6个状态分别是05这6个十进制数字的格雷码，并且在时钟脉冲CP的作用下，这6个状态是按递增规律变化的，即：000001011111110100000所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当对第6个脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产生输出Y1。,分析功能：,寄存器各位数据在控制信号作用下，依次向高位或向低位移动一位这种功能称为移位功能，具有移位功能的寄存器就是移位寄存器。例：P261 图7.2.2,设数据D有4位，从高到低依次为D3D2D1D0，串行输入即每一个时钟周期从FF0的D端输入一位。,分析：,分析功能：,分析功能：,分析功能：,输出方程：,输出与输入有关,同步时序电路，时钟方程省去。,驱动方程：,1,写方程式,例(同步),2,求状态方程,T触发器的特性方程：,将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：,3,计算、列状态表,设计要求,状态图,状态表,画电路图,检查电路能否自启动,1,2,4,6,6.3 时序逻辑电路的设计方法,时序电路的设计步骤：,求时钟方程、驱动方程、状态方程、输出方程,5,选触发器,3,化简,例1,1,建立状态图,设计一个按自然态序变化的7进制同步加法计数器，计数规则为逢七进一，产生一个进位输出。,建立状态表,2,选触发器,3,（略）,因需用3位二进制代码，选用3个CP下降沿触发的JK触发器，分别用FF0、FF1、FF2表示。,4,求时钟方程、输出方程、驱动方程、状态方程,由于要求采用同步方案，故时钟方程为：,输出方程：,状态方程,不化简，以便使之与JK触发器的特性方程的形式一致。,比较，得驱动方程：,电路图,5,检查电路能否自启动,6,将无效状态111代入状态方程计算：,可见111的次态为有效状态000，电路能够自启动。,例2：试用上升沿T触发器设计六进制加计数器。,分析：六进制加计数器只有六个状态（0、1、2、3、4和5）至少需要三个触发器实现，其状态图为：,Q2Q1Q0,000,001,010,101,100,011,/Z,/0,/0,/0,/0,/0,/1,解：1、列状态表并求驱动方程和输出方程Q2Q1Q0 Q2n1Q1n1Q0n1Z,0 0 0 0 0 1 00 0 1 0 1 0 00 1 0 0 1 1 00 1 1 1 0 0 01 0 0 1 0 1 01 0 1 0 0 0 11 1 0 01 1 1 0,T触发器的功能：T0时保持，T1时翻转。,T2 T1 T0,000101,010100,111111,2、检验无效状态,现态,T2 T1 T0,次态,110,代入驱动方程计算：,0 0 1,然后，根据驱动值推导次态,111,111,1 0 1,010,无效状态并没有构成循环，所以电路具有自启动能力，无需修正,3、作电路图,例3：试用上升沿JK触发器设计五进制加计数器。,分析：五进制加计数器只有五个状态（0、1、2、3、4）至少需要三个触发器实现，其状态图为：,Q2Q1Q0,000,001,010,100,011,
