湖南工程学院：《数字电子技术基础》课程教学资源（PPT课件）第五章 时序逻辑电路（郭照南）

第五章的序逻电路 ☆时序逻辑电路的分析 今常用的时序逻辑电路 ☆时序逻辑电路的设计

v时序逻辑电路的分析 v常用的时序逻辑电路 v时序逻辑电路的设计 第五章 时序逻辑电路

51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 FE 该时刻的输入信号有 关,而且还与电路原 ID 来的状态有关。 CI CP 时序电路示例

5.1 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。 ∑ CI CO 1D C1 CP Ci－1 ai b i Si FF Ci Q 时序电路示例

与组合逻辑电路相比,时序逻辑电路有两个特点:第一 时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分,存储电路 具有记忆功能,通常由触发器组成;第二,存储电路的状态反 馈到组合逻辑电路的输入端,与外部输入信号共同决定组合逻 辑电路的输出。组合逻辑电路的输出除包含外部输出外,还包 含连接到存储电路的内部输出,它将控制存储电路状态的转移 X1 Xn: 时序电路的输入 组合逻辑电路 时序电路的输出 q1. gi: y YY 存储电路的状态输出L9存储电路.」存储电路的激励输入 时序逻辑电路的结构框图

时序逻辑电路的结构框图 与组合逻辑电路相比，时序逻辑电路有两个特点：第一， 时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分，存储电路 具有记忆功能，通常由触发器组成；第二，存储电路的状态反 馈到组合逻辑电路的输入端，与外部输入信号共同决定组合逻 辑电路的输出。组合逻辑电路的输出除包含外部输出外，还包 含连接到存储电路的内部输出，它将控制存储电路状态的转移。 存储电路 组合逻辑电路 … … … x … 1 x n z 1 z m q1 q j y1 y k x1 . xn： 时序电路的输入 z1 . zm： 时序电路的输出 q1.. qj： 存储电路的状态输出 Y1 . Yl： 存储电路的激励输入

fI( 12,n 输出方程: 2=2(x1,x2;…,xm1,q2;… g1(x1,x2; 驱动方程 y2=82(x,x2,…x,;) dk=g 1=h2(y,y2;…;ynq1,92…q7) 状态方程: n+1 q2 h2(y1,y2…,yk2q1 n+1

              ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 n j n n n n n n m n m n j n n n n n n n n j n n n n n n n z f x x x q q q z f x x x q q q z f x x x q q q …               ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 n j n n n n n n k n k n j n n n n n n n n j n n n n n n n y g x x x q q q y g x x x q q q y g x x x q q q                  ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 1 n j n n n k n n j n j n j n n n k n n n n j n n n n n n n q h y y y q q q q h y y y q q q q h y y y q q q … … 输出方程： 驱动方程： 状态方程：

其中,第一个方程组称为输出方程,第二个方程组称为驱动 方程(或激励方程),第三个方程组称为状态方程。方程中 的上标n和n+1表示相邻的两个离散时间(或称相邻的两个节 拍),如q、q2、…、q表示存储电路中每个触发器的当前 状态(也称现状态或原状态) n+1 q、…、qn表示存 储电路中每个触发器的新状态(也称下一状态或次状态) 以上三个方程组可写成如下形式: F(X 0") Y=G(X , Q @=H( ,Q

其中，第一个方程组称为输出方程，第二个方程组称为驱动 方程（或激励方程）, 第三个方程组称为状态方程。方程中 的上标n和n+1表示相邻的两个离散时间（或称相邻的两个节 拍），如 表示存储电路中每个触发器的当前 状态（也称现状态或原状态）， 表示存 储电路中每个触发器的新状态（也称下一状态或次状态）。 以上三个方程组可写成如下形式： n j n n q 、q 、、q 1 2 1 1 2 1 1     n j n n q 、q 、 、q ( , ) ( , ) ( , ) n 1 n n n n n n n n Q H Y Q Y G X Q Z F X Q    

从以上关系式不难看出:时序逻辑电路某时刻的输出z 决定于该时刻的外部输入柳和内部状态Q";而时序逻辑电路 的下一状态Q+1同样决定于聊和Q。时序逻辑电路的工作过 程实质上就是在不同的输入条件下,内部状态不断更新的过 程。以上三个方程人们习惯写成如下形式: Z=F(X, 2 Y=G(X, 0) Q=H(Y, Q)

从以上关系式不难看出：时序逻辑电路某时刻的输出Zn 决定于该时刻的外部输入Xn和内部状态Qn；而时序逻辑电路 的下一状态Qn+1同样决定于Xn和Qn 。时序逻辑电路的工作过 程实质上就是在不同的输入条件下，内部状态不断更新的过 程。 以上三个方程人们习惯写成如下形式： ( , ) ( , ) ( , ) 1 Q H Y Q Y G X Q Z F X Q n    

2、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 个统一的时钟脉冲,每来一个时钟脉冲,电路的状态只改变 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。 CP Cl CI IK IK K IK 同步时序电路示例 异步时序电路示例

2、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。 1J C1 1K 1J C1 1K 1J C1 1K & & FF1 FF0 FF2 Z CP Q2 Q1 Q0 1J C1 1K 1J C1 1K 1J C1 1K & FF1 FF0 FF2 CP Z Q2 Q0 Q1 同步时序电路示例 异步时序电路示例

3、时序电路的功能描述: (1)逻辑方程式蕌 输出方程:z=F(X,Q) 驱动方程:Y=G(X,Q) 状态方程:QH=H(Y,Q)

（1） 逻辑方程式 ( , ) ( , ) ( , ) 1 Q H Y Q Y G X Q Z F X Q n     3、时序电路的功能描述： 输出方程： 驱动方程： 状态方程：

(2)状态转换表蕌 状态转移表也称状态迁移表或状态表,是用列表的方 式来描述时序逻辑电路输出Z、次态Qn1和外部输入X、现 态Q之间的逻辑关系。 时序电路状态表 Q1TQ0/Z Q1Q0X 00 01 11 10 00 00/001/100/010/0 01 01/101/100/011/1 11 00/011/100/01 10 10/111/10010/1

（2） 状态转换表 状态转移表也称状态迁移表或状态表，是用列表的方 式来描述时序逻辑电路输出Z、次态Qn+1和外部输入X、现 态Q之间的逻辑关系。 时序电路状态表

(3)状态图 00/0 01/1 0/1 /1 000 001 010 011 0k170 00/0 00/0 X Xo/z 10/1 1/01X0 10/1 212c 0 X 111 110 101 100 00/1101/1 11 01/1 11-(0)0(g Q291C0 10/1 (a) (b) 时序逻辑电路状态图示例

（3） 状态图 时序逻辑电路状态图示例 00 01 10 11 01/1 11/0 00/0 11/0 10/1 11/0 01/1 00/0 11/0 00/1 10/1 10/1 00/1 01/1 01/1 10/1 X1X0 /Z Q1Q0 (a) 00/0 01/0 11/1 10/0 (b) Q1 Q0 /Z 1 1 1 1 0 0 0 0 X 000 001 010 011 111 110 101 100 Q2Q1Q0 (c)