山东大学：《数字电子技术基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第六章 时序逻辑电路

第六章时序逻辑电路 6.1时序逻辑电路的基本概念 6.2时序逻辑电路的一般分析方法 6.3计数器 6.4数码寄存器与移位寄存器 6.5时序逻辑电路的设计方法

第六章 时序逻辑电路 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法 6.3 计数器 6.4 数码寄存器与移位寄存器 6.5 时序逻辑电路的设计方法 6.1 时序逻辑电路的基本概念

6.1时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路—任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的 输入信号,还与电路的原状态有关。 时序电路的特点:(1)含有记忆元件(最常用的是触发器)。 (2)具有反馈通道。 输入互 z1输出 信号K 组合电路 2信号 O 触发器 触发器 触发器 输出信号 电路 输入信号 CP

6.1 时序逻辑电路的基本概念 组合电路 触发器 电 路 X1 Xi Z1 Zj Q1 Qm D1 Dm … … … … 输入 信号 信号 输出 触发器 触发器 输出信号 输入信号 CP 一、 时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路————任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的 输入信号，还与电路的原状态有关。 时序电路的特点：（1）含有记忆元件（最常用的是触发器）。 （2）具有反馈通道

6.2时序逻辑电路的一般分析方法 、分析时序逻辑电路的一般步骤 1.由逻辑图写出下列各逻辑方程式: (1)各触发器的时钟方程。 (2)时序电路的输出方程。 (3)各触发器的驱动方程。 2.将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得时序逻辑电路 的状态方程。 3.根据状态方程和输出方程,列出该时序电路的状态表,画出 状态图或时序图。 4.根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功 能

一、分析时序逻辑电路的一般步骤 1．由逻辑图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的时钟方程。 （2）时序电路的输出方程。 （3）各触发器的驱动方程。 2．将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得时序逻辑电路 的状态方程。 3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出 状态图或时序图。 4．根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功 能。 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法

二、同步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.1:试分析如图所示的时序逻辑电路。 FF FF X C1 C IKF 1 kHL CP 解:该电路为同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写。 (1)写出输出方程:Z=(X⊕Q1")·Q0 (2)写出驱动方程: X⊕QK0=1 0 J=X62 K,=1

二、同步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.1：试分析如图所示的时序逻辑电路。 解：该电路为同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写。 （1）写出输出方程： n n Z X Q1 Q0 = (  ) n J0 = X  Q1 K0 =1 n J1 = X  Q0 K1 =1 （2）写出驱动方程： 0 = 1 1K 1J 1 = 1 ┌ 1K 1J = 1 Z 1 CP ┌ X 0 ┌ Q C1 Q 1 1 F F & C1 F F ┌

(3)写出JK触发器的特性方程,然后将各驱动方程代入JK触发器的 特性方程,得各触发器的次态方程: @o=Jogo +K 2o =(xe 22o 0=J0,+K,2=(X00).2 =X00 K=1 J=X6g"K ①当X=0时:触发器的次态方程简化为:c0 输出方程简化为:z=QQ0 2=202 作出X=02=(XQ") X=0时的状态图 「现态次态输出 Q19 e,n on Q n+1 I+1 00 10

（3）写出JK触发器的特性方程，然后将各驱动方程代入JK触发器的 特性方程，得各触发器的次态方程： （4）作状态转换表及状态图 ①当X=0时：触发器的次态方程简化为： 作出X=0的状态表： n n n n n Q J0 Q0 K0 Q0 X Q1 Q0 1 0 = + = (  ) + n n n n n Q J1 Q1 K1 Q1 X Q0 Q1 1 1 = + =  ) + ( n n n Q Q1 Q0 1 0 = + n n n Q Q0 Q1 1 1 = + 输出方程简化为： n n Z = Q1 Q0 现 态 次 态 输 出 Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 Z 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 X = 0时 的 状 态 图 /1 Q /0 Q /0 0 01 10 1 00 n n Z X Q1 Q0 = (  ) n J0 = X  Q1 1 K0 = n J1 = X  Q0 1 K1 =

各触发器的次态方程:Q=J+kQ=(XQ)Q Q=J19+K1Q=(XQ)·Qn ②当X=1时:触发器的次态方程简化为 X=1时的状态图 n+1 202 (Q2 输出方程简化为:z=Q"QZ=(X2),Q0 /0 01 作出X=1的状态表 /0 「现态次态输出 完整的状态图 Q1nQQ叶Qm1 0/0 00 1/0 1/1 将X=0与X=1的状态图合并起来得完整的状态图。0/1 0/0

②当X=1时：触发器的次态方程简化为： 作出X=1的状态表： 将X=0与X=1的状态图合并起来得完整的状态图。 n n n Q Q1 Q0 1 0 = + n n n Q Q0 Q1 1 1 = + 输出方程简化为： n n Z = Q1 Q0 各触发器的次态方程： n n n n n Q J0 Q0 K0 Q0 X Q1 Q0 1 0 = + = (  ) + n n n n n Q J1 Q1 K1 Q1 X Q0 Q1 1 1 = + =  ) + ( 现 态 次 态 输 出 Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 Z 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 X = 1时 的 状 态 图 /0 00 10 /0 Q 01 1 0 /1 Q 1/0 01 0/1 1/1 0/0 00 0/0 10 1/0 完整的状态图 n n Z X Q1 Q0 = (  )

0/0 (5)画时序波形图。 根据状态表或状态图, 可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。 0/1 0/0 10 CP Z

根据状态表或状态图， 可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。 （5）画时序波形图。 1/0 01 0/1 1/1 0/0 00 0/0 10 1/0 X CP 1 2 3 4 5 6 Q0 Z Q1

(6)逻辑功能分析: 该电路一共有3个状态00、01、10。 当X=0时,按照加1规律从00→01→10→00循环变化, 并每当转换为10状态(最大数)时,输出Z=1 当X=1时,按照减1规律 从10→01→00→10循环变化, 整的状态图 0/0 并每当转换为00状态(最小数)时, 00 输出Z=1。 1/0 1/0 所以该电路是一个可控的 0/1 0/0 3进制计数器

（6）逻辑功能分析： 当X=1时，按照减1规律 从10→01→00→10循环变化， 并每当转换为00状态（最小数）时， 输出Z=1。 该电路一共有3个状态00、01、10。 当X=0时，按照加1规律从00→01→10→00循环变化， 并每当转换为10状态（最大数）时，输出Z=1。 所以该电路是一个可控的 3进制计数器。 1/0 01 0/1 1/1 0/0 00 0/0 10 1/0 完整的状态图

三、异步时序逻辑电路的分析举例 例6,22:试分析如图所示的时序逻辑电路 Q Z FF FF CP ID ID 该电路为异步时序逻辑电路。具体分析如下 (1)写出各逻辑方程式。 ①时钟方程: CPo=CP(时钟脉冲源的上升沿触发。) CP1=Q0(当FF的Q由0→1时,Q1才可能改变状态。)

CP1=Q0 （当FF0的Q0由0→1时，Q1才可能改变状态。） 三、异步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.2：试分析如图所示的时序逻辑电路 该电路为异步时序逻辑电路。具体分析如下： （1）写出各逻辑方程式。 ①时钟方程： CP0=CP （时钟脉冲源的上升沿触发。） C1 F F0 ∧ 1D F F1 C1 ∧ 1D CP Q0 Q1 Z &

①时钟方程:CPo=CP CElLo ②输出方程:Z=Q"g ③各触发器的驱动方程:D0=Q0 (2)将各驱动方程代入D触发器的特性方程,得各触发器的次态方程: n+1 Q(P由01时此式有效) 2=D=2 (Q0由0→1时此式有效) (3)作状态转换表。 现态 次态 输出时钟脉冲 en 2 Q1叶1co叶1 CP CP

②输出方程： ③各触发器的驱动方程： （3）作状态转换表。 （2）将各驱动方程代入D触发器的特性方程，得各触发器的次态方程： n n Q D0 Q0 1 0 = = + （CP由0→1时此式有效） 1 1 1 1 n n Q = D = Q + （Q0由0→1时此式有效） n n Z = Q1 Q0 n D0 = Q0 n D1 = Q1 现 态 次 态 输 出 时钟脉冲 Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 Z CP1 CP0 ①时钟方程： CP0=CP CP1=Q0 0 0 1 0 0 0 1 1 ↑ ↑ 1 1 1 0 0 ↑ 1 0 0 1 ↑ ↑ 0 1 0 0 0 ↑