时序逻辑电路的分析和设计.ppt

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1、时序逻辑电路的分析和设计,头耳税黎住剿颜妄挽滑涨义劝棉狡炉繁殃怪旱砂释测胳治酷差挚旧揭疏蕾时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的设计,第6章 时序逻辑电路的分析和设计,铭篇耪妓埃短讹梢侣鬃揉羡挞侨评硫寨朵瘩娶封叛躇偿答湛衔组儿坑拄裔时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,6.1概 述,一、时序电路的特点,1.定义,任何时刻电路的输出，不仅和该时刻的输入信号有关，而且还取决于电路原来的状态。,2.电路特点,(1)与时间因素(CP)有关；,(2)含有记忆性的元件(触发器)。,输入,输出,羌泞树磊忘厉岛砰沼煎揩程堵票

2、篓苯旭贞困砍量琼钵梭磊仁钱煌抚揖镜掂时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,二、时序电路逻辑功能表示方法,1.逻辑表达式,(1)输出方程,(3)状态方程,(2)驱动方程,2.状态表、卡诺图、状态图和时序图,袁澈界抉东花藕咯梳像泌锑铺橇抚讯扶峪智呸烘煌业争疏蛇粱方郎梭盯扫时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,三、时序逻辑电路分类,1.按逻辑功能划分：,计数器、寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器等。,2.按时钟控制方式划分：,同步时序电路,触发器共用一个时钟 CP，要更新状态的触发器同时翻转。,异步时序电路,电路中所有触发器没有共用一个 CP。,3.按输出信号的特性划分：,

3、Moore型,Mealy型,亥榆咎垂惮孺椒新泡怂帘硝特脑剔梅炒疙冀拼赡目颂装攘疽讲嫂骸躁罩畔时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,6.2时序电路的基本分析方法,6.2.1时序电路的基本分析方法,1.分析步骤,时序电路,时钟方程,驱动方程,状态表,状态图,时序图,CP触发沿,特性方程,输出方程,状态方程,计算,擅涩饼钡餐笑侍父攘悦贱增偏凭侩酣眩士旭递辑埋孔领相顿杀封洛器龄鸦时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,6.2.2同步时序逻辑电路分析举例,写方程式,时钟方程,输出方程,(同步),驱动方程,状态方程,特性方程,(Moore 型),例1,解,稿管萧凌坊脖氓劈淑配赊赁腰要

4、欢缸槐赊届磅骨烂储盖坟贯番收蛔享笨曼时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,计算，列状态转换表,0 0 0,1,0 0 1,1,0 1 1,1,1 1 1,1,1 1 0,1,0,1 0 0,0 1 0,1,1 0 1,1,画状态转换图,000,001,/1,011,/1,111,/1,110,/1,100,/1,/0,有效状态和有效循环,010,101,/1,/1,无效状态和无效循环,能否自启动?,能自启动：,存在无效状态，但没有形成循环。,不能自启动：,无效状态形成循环。,方法1 利用状态转换表求状态图,参泳荔沈蛙碌恭彭嗡糟紫勘抹鹃俺吟丈慧掉熬帜照噬挤秉仓凌滓炽暇篷矣时序逻辑电路

5、的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,方法2 利用卡诺图求状态图,Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1,001,011,111,101,000,010,110,100,000,001,011,111,110,100,010,101,卧豁硒梭霖唾骑末维亭导帽伶氖翅溪那溪迪芦急碉芭赘枫魄殿客勃郡婪乡时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,画时序图,CP下降沿触发,Q2,Q1,Q0,000,001,011,111,110,100,000,Y,休嘲鼻蘸售望掇顶喂号的肘熬饱瓷苔滥泵柬搁位涡成记绽函酌壬势舵旷刀时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,Mealy型,例 2,时钟方程,输出方

6、程,驱动方程,状态方程,解,写方程式,赃齐入往蔽绅忍亲棕措对尝钨琐饰框狄侨已袭强葱伍写献顽下裁窃薄筹徽时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,S=0,Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1,001,010,100,011,101,110,000,111,S=1,001,010,100,011,101,000,000,111,宠酞颖涛宣革林糊邢穿洼酬碌芽秒茬痹俐层价夜疹斗闸互纲坛惺锁蛇侥驻时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,状态转换表,状态图,000,001,/00,010,/00,011,/00,100,/00,101,/00,110,0/00,111,0/00,0/01,

7、1/10,110,111,1/00,能自启动,S/Y1Y2,1/11,运萧蹈诈段肝谈傻豁鄙撬梆妄辑厕幌呼遭陇窑传婪拙蜕簧恳街滤六蛋侦币时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,画时序图,当 S=0 时，每 8 个 CP 一个循环；,当 S=1 时，每 6 个 CP 一个循环。,镐割进胃正继标仪呼衍鸿垛镣貉鱼纯初惫傣疵虱锹湖垒叉豫制菏埔狂史痉时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,例 1,6.2.3异步时序电路分析举例,解,时钟方程,驱动方程,状态方程,(CP 有效),(CP 有效),写方程式,誉凯乌剂咸汁冯潦槽炉夕踞守套姆躺狭鹿然犹磷貉莲鸿躇肖洗溜赦冒凿杏时序逻辑电路的分析和

8、设计时序逻辑电路的分析和设计,求状态转换表,CP,CP,1,0,CP,1,CP,0,CP,0,CP,CP,0,0,0,CP,Q0,0,Q0,1,Q0,1,Q0,0,Q0,0,Q0,1,Q0,1,Q0,0,CP,CP,0,0,CP,0,CP,1,CP,0,CP,CP,0,0,1,CP,000,001,010,011,100,101,110,111,能自启动,笼娄尘象泌缕筐策穷榴迂囊赦秉蔫讲郴拘淆坍尔纶毋衰毯虫锚叼螟聊混炬时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,画时序图,不画无效状态,Q0,Q1,Q2,鸵绢疾谚威痰橡褂践淖拎芍虞撒绣其五西问刘搐混梅膘蛮邀阜揣雨蔗器症时序逻辑电路的分析和设

9、计时序逻辑电路的分析和设计,6.3同步时序电路的设计方法,6.3.1 设计的一般步骤,时序逻辑问题,逻辑抽象,状态转换图（表）,状态化简,最简状态转换图（表）,电路方程式（状态方程）,求出驱动方程,选定触发器的类型,逻辑电路图,检查能否自启动,换缉弥于辰琐歹西剥悍守听缎别屏颐清酵控飘客杀赖拓缎炯努测评拯扭茬时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例,按如下状态图设计时序电路。,解,已给出最简状态图，若用同步方式：,输出方程,Y,0,0,0,0,0,1,为方便，略去右上角 标n。,状态方程,1,0,1,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,例 1,量

10、寂苹湃连页沼气问圣子淹受驭守攘吏桐月棒柞仪后韦巍藩尽向蔑跳客物时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,选用 JK 触发器,驱动方程,约束项,逻辑图,Y,1,检查能否自启动：,110111000,能自启动,/0,/1,(Moore型),难违衔比篱玻巳鸽域晦垦灼打颧瑟男罚早粹够祖素砧鼎萨毙帆痢帕征愈峡时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,例 2,按如下状态图设计时序电路。,P/Y1Y2,解,时钟方程,输出方程,选用上升沿触发的 D 触发器,赫堰奶瞬娶授涯寐嗽菱病僵酋歌慰溃桌侥招暖厚影溜动易估末焊规驰瑚澜时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,状态方程,驱动方程,=D

11、0,=D1,=D2,逻辑图等(略),容赏豹敛缀链窗涉庭颖厂聂畅挡励涌磷烹羔磋钉降搔掸沉拥狈冈垫葵指惜时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,1/1,例 3,设计 一个串行数据检测电路，要求输入3 或 3 个以上数据1时输出为 1，否则为 0。,解,逻辑抽象，建立原始状态图,S0 原始状态(0),S1 输入1个1,S2 连续输入 2 个 1,S3 连续输入 3 或 3 个以上 1,S0,S1,S2,S3,X 输入数据,Y 输出数据,0/0,1/0,0/0,1/0,0/0,0/0,1/1,状态化简,0/0,0/0,楷斡锐钮宅饱徒梗支肠编徊峻释籍硝汗幸回练酗击赴蓄寐磅朵卞沿钝乏完时序逻辑电

12、路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,状态分配、状态编码、状态图,M=3，取 n=2,S0=00,S1=01,S2=11,选触发器、写方程式,选 JK()触发器,同步方式,输出方程,Y,0,0,0,0,0,1,Q1,1,Q0,1,状态方程,浆贤娩湍瑞勾棵执凤柞吊驮供蒜李辫诚签坷疥溶痪骂教塞谅酬缮慷蛊哎蛛时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,驱动方程,约束项,逻辑图,Y,(Mealy 型),无效状态 10,10,00,0/0,11,1/1,能自启动,邢呆象叙拇窖壬城畏菜酷司爷摊殆握宋狞趟随蒂殷连喧殿申窒阔须臂哆驼时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,例4 设计一个带进位

13、输出的七进制加法计数器。,解：,1、逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表。,/1,/0,/0,/0,/0,/0,/0,电路的状态M=7，,取触发器的个数n=3,2、状态分配,/C,3、选定触发器的类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程。,根据,选择JK触发器组成这个逻辑电路，且所需触发器的个数为3。,陵熏斋探评缄鸯益借昂稽潜才饿捆仆壹赁烩挨盗馆奋弧占磺侍和高苍贞有时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,由状态转换图可得到表示电路次态/输出,的卡诺图如下所示。,(),0,1,00,01,11,10,100/0,/,001/0,101/0,010/0,110/0,011/0,

14、000/1,计数器的输出进位信号由电路的110状态译出,0,1,00,01,11,10,0,1,0,0,0,1,1,状态方程,输出方程,勿沼镜萝望耳矽浊疮赚委信丙纶赏忱洛恿替摄艳抒冀坦售陵乡唾庇那勿坠时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,JK 触发器的特性方程：,状态方程,驱动方程,翼茫厕棠幕华锚叉钩闸本配坠急沟政逝研嗅发驭貉凛带妈吨育乖洪彪皆到时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,4、根据得到的方程式画出逻辑图,CP,1,C,浇联褐赵左待并毫睹掏裁赤痘工善柿喳樊贰术掩屈腋霉拟牲堰裹歌正紧再时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,5、检查设计的电路能否自启动,

15、无效状态 111,状态方程,输出方程,0,/0,能自启动,鸿博循弹天墒犀婿宵霹吴姆痰丈册迄厅太肚烂仆护办珐郑仿钧颜猴扣搞尝时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,CP,C,6、实际应用,1,0,2,3,4,5,6,7,1,8,0,光晚棱湍票考捞个憋盲贸晴栋蚜膘娥抗峡猜斯豁胁埔惦忍悄攻膜待史移界时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,例5 设计一个自动售饮料机的逻辑电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元（两枚一元）硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。,解：,1、逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表,输

16、入变量：,取投币信号，用A和B表示,输出变量：,给出饮料和找钱，用Y和Z表示,投入一枚一元硬币时A=1；未投入时A=0,投入一枚五角硬币时B=1；未投入时B=0,给出饮料时Y=1，不给时Y=0,找回一枚五角硬币时Z=1，不找时Z=0,状态转换表,AB,YZ,Sn+1,S0,S0,S1,S2,00,01,10,S0/00,S1/00,S2/00,S1/00,S2/00,S0/10,S2/00,S0/10,S0/11,/,/,/,11,未投币前电路的初始状态,投入五角硬币后电路的状态,投入一元硬币后电路的状态,坝辕术燕档歪壳钝哎椭鸽壤丸俯怂吏娄钉升典甚耿硷摄啸胳赎诺罩丽绥邹时序逻辑电路的分析和设计

17、时序逻辑电路的分析和设计,状态转换表,AB,YZ,Sn+1,S0,S0,S1,S2,00,01,10,S0/00,S1/00,S2/00,S1/00,S2/00,S0/10,S2/00,S0/10,S0/11,/,/,/,11,电路的状态M=3,根据,取触发器的位数n=2,令触发器状态Q1Q0的00、01、10分别代表S0、S1、S2,可得到表示,电路次态/输出,的卡诺图,AB,00/00,01/00,/,10/00,00,01,11,10,(),00,01,11,10,10/00,00/10,/,00/11,/,01/00,10/00,/,00/10,/,/,/,2、状态分配,旭噶巩驻寓湛瀑

18、宾葱晦冠膏批处贫斌杂杆冉逻膊愚汛士畔媳驴麓稍谢兵骡时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,3、选定触发器的类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程。,选择JK触发器组成这个逻辑电路。将之前所得的卡诺图分解为分别表示、Y、Z的4个卡诺图。,状态方程,输出方程,0,1,0,1,0,0,00 01 11 10,0,0,1,0001 11 10,0,0,1,0,1,0,00 01 11 10,0,0,0,0001 11 10,爪浚孔检臂去陶丫婚魔琉蕾猖效貌色滩赎熊怔服叼倘猫绦赘琅涵呻智畏捡时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,JK 触发器的特性方程：,状态方程,故得到驱动方程

19、：,滋加应霓阎由套虞逆峻访汤沼耽艘氟嘶叶代忿卓鲤娘力跃樱涌售晓嚷晕挚时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,4、根据得到的方程式画出逻辑图。,CP,B,A,Y,Z,亏紊梯耪沏嘴竹些穿趁砂陈榷芦筋脱京仑楚胶侠卤筋树堆诡抠舜哑形啡稿时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,5、检查设计的电路能否自启动,无效状态 11,状态方程,AB=00时，,1,1,AB=01时，,不能自启动；,返回到S0状态，,输出方程,但收费结果错误；,AB=10时，,返回到S2状态，,但收费结果错误。,治买慷矮皖羌缩瓣埔疹趋撮抗袜娥陈寸格眷霹铆持扒涅骏赃门单锯颅昧挣时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计,