《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）第六章 时序逻辑电路

第六章时序逻辑电路

1 第六章 时序逻辑电路

6.1概述时序逻辑电路的特点1，功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加2Si2.电路结构上nCi-lCICO①包含存储电路和组合电路1D②存储器状态和输入变量共同DCLKC1渝出

2 6.1 概述 一、时序逻辑电路的特点 1. 功能上：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的 输入，还与电路原来的状态有关。 例：串行加法器，两个多位数从低位到高位逐位相加 2. 电路结构上 ①包含存储电路和组合电路 ②存储器状态和输入变量共同 决定输出

时序电路的一般结构形式与功能描述方法X1yi.·Xiyj组合逻辑电路q1Z1.存储电路q,Zk

3 二、时序电路的一般结构形式与功能描述方法

可以用三个方程组来描述：y=f(x,x2,,X,,q1,q2,,q)→输出方程Y=F(X,Q,= f(x,x2,.,x,,q,q2,.,q)z=g(,x2,,X,,q1,q2,..",q)·→驱动方程Y=F(X,Q)Zk=g1(xi,X2,..,X,,q1,q2,.,q)q*=h(31,z2,.,z,,91,92,",q)= 状态方程Q*=H(Z,Q)q1=h(1,32,--,zi,q1,q2,*,q1)

4 可以用三个方程组来描述： ( , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) Y F X Q y f x x x q q q y f x x x q q q j i l i l  =      = = 输出方程      1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 ( , ) ( , , , , , , , ) ( , , , , , , , ) Y F X Q z g x x x q q q z g x x x q q q k i l i l  =      = = 驱动方程      1 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 * ( , ) ( , , , , , , , ) * ( , , , , , , , ) Q H Z Q q h z z z q q q q h z z z q q q l l i l i l  =      = = 状态方程      1 2 1 2 1 1 1 2 1 2

三、时序电路的分类1同步时序电路与异步时序电路同步：存储电路中所有触发器的时钟使用统一的clk,状态变化发生在同一时刻异步：没有统一的clk触发器状态的变化有先有后2.Mealy型和Moore型与X、Q有关Mealy型:Y=F(X,Q)Moore型:Y =F(Q)仅取决于电路状态5

5 三、时序电路的分类 1. 同步时序电路与异步时序电路 同步：存储电路中所有触发器的时钟使用统一的 clk,状态变化发生在同一时刻 异步：没有统一的clk,触发器状态的变化有先有后 2. Mealy型和Moore型 Mealy型： Moore型： 仅取决于电路状态 与 、 有关 ( ) ( , ) Y F Q Y F X Q X Q = =

6.2时序电路的分析方法6.2.1同步时序电路的分析方法分析：找出给定时序电路的逻辑功能即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出般步骤：①从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程（输入的逻辑式），得到整个电路的驱动方程②将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程，③从给定电路写出输出方程

6 6.2 时序电路的分析方法 6.2.1 同步时序电路的分析方法 分析：找出给定时序电路的逻辑功能 即找出在输入和CLK作用下，电路的次态和输出。 一般步骤： ①从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程 （输入的逻辑式），得到整个电路的驱动方程。 ②将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程。 ③从给定电路写出输出方程

例:OQ1KKFF,FF2FF3TTL电路CLK1.写驱动方程：3.输出方程K,=1J =(Q0,),Y=Q0,03J2=Q1,K, =(QQ')K,=Q2J3=002,2.代入JK触发器的特性方程（Q*=JQ'+K'Q，得状态方程：0 * =(Q,0.)0Q,* =,Q, +Q'0'00*=Q,0,0 +Q,03

7 例：      = = = =    =  = 3 1 2 3 2 2 1 2 1 3 1 2 3 1 1 1 J Q Q K Q J Q K Q Q J Q Q K , , ( ) ( ) , .写驱动方程：      =  +  =  +   =   =  +  3 1 2 3 2 3 2 1 2 1 3 2 1 2 3 1 2 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q JK Q JQ K Q * * * ( ) .代入 触发器的特性方程（ * ，得状态方程： 2 3 3 Y = Q Q .输出方程 TTL电路

6.2.2时序电路的状态转换表、状态转换图状态机流程图和时序图状态转换表01CLKQQQ3QQOOO0O1行000OO21C闻00RC福Q000CY =Q,Q341900+210010*-=000,+00

8 6.2.2 时序电路的状态转换表、状态转换图、 状态机流程图和时序图 一、状态转换表 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 Q Q Q Q Q Q Y * * * 3 2 1 3 2 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 2 0 1 0 0 3 0 1 1 0 4 1 0 0 0 5 1 0 1 0 6 1 1 0 1 7 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 CLK Q3 Q2 Q1 Y      =  +  =  +   =   3 1 2 3 2 3 2 1 2 1 3 2 1 2 3 1 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q * * * ( ) Y = Q2 Q3

状态转换图10/00001010000011Q:Q:Q1/1/0/ 1/Y111101110100/010

9 二、状态转换图

三、状态机流程图（StateMachineChart)10

10 三、状态机流程图（State Machine Chart）