时序逻辑电路分析与设计方法.ppt

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1、5-3 时序逻辑电路分析与设计方法,学习要点：时序电路分析方法,时序逻辑电路分析与设计方法,5-3-1 时序逻辑电路的分析方法,5-3-2 时序逻辑电路的设计方法,退出,时序电路任一时刻的输出状态不仅取决于该时刻的输入状 态，还与前一时刻电路的状态有关，具有记忆功 能。它主要由门电路和触发器构成。描述时序电路功能的方法状态方程、状态转换真值表、状 态转换图和时序图等。根据CP控制方式不同分为同步：所有触发器的时钟输入端 CP都连在一起；异步：触发器受不同时钟控制。,5-3-1 时序逻辑电路的分析方法,1同步时序逻辑电路的分析方法 基本分析步骤如下：（1）根据逻辑图写方程式。a）时钟方程 各触发

2、器CP信号的来源。(同步电路可以省略)b）输出方程 时序电路的输出逻辑表达式，通常是现态的函数。,c）驱动方程 各触发器输入端的逻辑表达式。d）状态方程 将驱动方程代入相应触发器的特性方程便得到该触 发器的状态方程。（2）列状态转换真值表。将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计 算，从而得到转换真值表。,（3）电路逻辑功能的说明 根据状态转换真值表来分析和说明电路的逻辑功能。,（4）画状态转换图和时序图 上述分析步骤可用下图描述。,例 分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，画出状态转换图和时序 图，并检查电路能否自启动。,解：由图可知，时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端上 因此，

3、它是一个同步时序逻辑电路，可不写时钟方程。（1）写方程式,1）输出方程：,2）驱动方程：,3）状态方程：将驱动方程代入JK触发器的特性方程，,得到：,（2）列状态转换真值表：设电路的初始状态（现态）为=000，得到状态转换真值表,（3）逻辑功能：电路共有6个状态，且按递增规律变化的，因此 该时序电路是一个同步六进制加法计数器。,（4）画状态转换图和时序图：,（5）检查电路能否自启动：110和111两个状态称为“无效状态”。如果由于某种原因而进入无效状态，只要继续输入CP，电路便会自动返回 有效状态，则该电路能够自启动。否 则不能自启动。由以上分析知，图示电路为能自启动同步六进制加法计数器,学生

4、练习：（P70 5-13）,5-13 试分析下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的驱动方 程、状态方程、输出方程，列出状态转换真值表，并画出Q0 Q2和CO的波形，检查能否自启动。,2异步时序逻辑电路的分析方法,注意：异步时序电路必须写出时钟方程。并且在计算电路次态 时，各个触发器只有满足时钟条件后其状态方程才能使用,例 分析图示电路的逻辑功能，并画出状态图和时序图。,解：由图可知，这是一个异步时序逻辑电路。（1）写方程式 1）时钟方程：CP0=CP，CP1=Q0，CP2=Q1,2）驱动方程：D0=，D1=，D2=3）状态方程：DFF的特性方程 Qn+1=D（CP上升沿有效）将驱动方程分别代

5、入特性方程，可得状态方 程：,（3）画状态图转换图和时序图：,（2）列状态转换真值表,（4）说明电路功能：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，电路具有递减计数功 能，是一个异步3位二进制减法计数器。,5-3-2 时序逻辑电路的设计方法,按以下步骤进行：1根据设计要求，设定状态，画出原始状态转换图；2状态化简；3进行状态分配，列出状态转换的编码表；4选择触发器类型，求出状态方程、输出方程和驱动方程；5根据驱动方程和输出方程画逻辑图；6检查电路能否自启动。,例 设计一个同步3位二进制加法计数器。解（1）根据设计要求，设定状态，画状态转换图。由于是3位二进制（即8进制）计数器

6、，因此，应有8个不同 的状态。分别用S0，S1，S7表示，在状态为S7时输出 Y=1。当输入第8个计数脉冲时，电路返回初始状态，同 时，向高位计数器送出一个进位脉冲。,（2）状态化简：八进制计数器应有8个不同的状态，不需化简（3）状态分配：列状态转换编码表。有8个状态，需3个触发 器。选用3位自然二进制加法计数编码，即 S0=000，S1=001，S7=111。由此可列出状态转换编码表。（4）选择触发器类型，求输出方程、状态方程和驱动方程。1）选用下降沿触发的JK触发器。,2）画卡诺图：根据编码表可画出各触发器次态和输出函数 的卡诺图引导学生完成,3）由卡诺图可得输出方程为：,4）状态方程为：

7、,5）求驱动方程：JK触发器的特性方程为,将状态方程与特性方程比较，可得下列驱动方程：,（5）画逻辑图：根据选用的触发器和求得的输出方程和驱动方 程，即可画出逻辑电路图。（6）检查电路能否自启动：由于没有无效状态，因此，电路能自 启动。,课后小结见黑板,复习及提问：组合电路分析思考题：1什么是时序逻辑电路？它在结构上有什么特点？2什么是同步时序逻辑电路？什么是异步时序逻辑电路？3简述同步和异步时序逻辑电路的分析方法，它们的主要 区别是什么？作业题：5-14；15、16、补充1题预习：数模转换电路,补充：试分析以下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的 驱动方程、状态方程，列出状态转换真值表，并画出Q0、Q1的波形，检查能否自启动（已知初态Q1 Q0=00）。,