西安交通大学：《数字逻辑电路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 同步时序电路的分析（毛文林、张琴）

第四章同步时序电路的分析 4.4二进制串行计数器 数字逻辑电路 1时序电路概述 4.2二进制同步计数器 4.1.1时序电路的一般形式 3用跳越的方法实现任 1.2时序电路的分类 意模数的计数器 1.3时序电路的描述方法 4.4强置位计数器 2双稳态元件 4.5预置位计数器 42.SR锁存器 4.6修正式计数器 2.2/S-/R锁存器 42.3带使能端的S-R锁存器4MSⅠ计数器及应用 4.5寄存器 24D锁存器 并行寄存器 2.5边沿触发D触发器 52移位寄存器 2.6主从SR触发器 5.3MS寄存器应用举例 2.7主从JK触发器 6节拍分配器 28边沿触发J—K触发器 6.1计数型节拍分配器 2.9T触发器 移位型节拍分配器 3同步时序电路的分析方法 6.3MSI节拍分配器举例 4计数器

4.1 时序电路概述 4.1.1 时序电路的一般形式 4.1.2 时序电路的分类 4.1.3 时序电路的描述方法 4.2 双稳态元件 4.2.1 S-R 锁存器 4.2.2 /S- /R 锁存器 4.2.3 带使能端的S- R 锁存器 4.2.4 D 锁存器 4.2.5 边沿触发D触发器 4.2.6 主从S-R 触发器 4.2.7 主从J-K 触发器 4.2.8 边沿触发J－K 触发器 4.2.9 T 触发器 4.3 同步时序电路的分析方法 4.4 计数器 第四章 同步时序电路的分析 4.4.1 二进制串行计数器 4.4.2 二进制同步计数器 4.4.3 用跳越的方法实现任 意模数的计数器 4.4.4 强置位计数器 4.4.5 预置位计数器 4.4.6 修正式计数器 4.4.7 MSI 计数器及应用 4.5 寄存器 4.5.1 并行寄存器 4.5.2 移位寄存器 4.5.3 MSI寄存器应用举例 4.6 节拍分配器 4.6.1 计数型节拍分配器 4.6.2 移位型节拍分配器 4.6.3 MSI节拍分配器举例

第四章同步时序电路的分析 Sequential logic Circuit Analysis 1时序电路概述 Summarization 数字逻辑电路可分为两大类 组合逻辑电路 时序逻辑电路 组合电路是指它的输出仅由当前输入决定。 数辑电路 时序电路是指它的输出不仅取决于当前输入,而且 也取决于过去的输入序列,即过去输入序列不同 则在同一当前输入的情况下,输出也可能不同

第四章 同步时序电路的分析 Sequential Logic Circuit Analysis 4.1 时序电路概述 Summarization 数字逻辑电路可分为两大类： 组合逻辑电路 时序逻辑电路 • 组合电路是指它的输出仅由当前输入决定。 • 时序电路是指它的输出不仅取决于当前输入，而且 也取决于过去的输入序列，即过去输入序列不同， 则在同一当前输入的情况下，输出也可能不同

411时序电路的一般形式 Structure 输入 输出 时序电路输入 时序电路输出 组合电路 内部输入→Y 内部输出 存储电路输出 存储电路 ←—存储电路输入 状态 激励(控制) 输出函数z=f1(x1,x2y,xny1,y2,y) 12. 激励(控制)函数Y1=g(x1;x2…,xmY1y2y,y)

4.1.1 时序电路的一般形式 Structure 组合电路 存储电路 ••• x1 xn z1 zm ••• ••• ••• y1 yl ••• ••• Y1 Yr 时序电路输出 输出 存储电路输入 内部输出 激励（控制） 时序电路输入 输入 存储电路输出 内部输入 状态 输出函数 zi = fi (x1 ,x2 ,…,xn ,y1 ,y2 ,…,yl ) i= 1,2,…,m； 激励（控制）函数Yi = gi (x1 ,x2 ,…,xn ,y1 ,y2 ,…,yl ) i= 1,2,…,r；

411时序电路的一般形式 Structure z1~zm:为外部状态 y1~yr:为内部状态,即时序电路的“状态” 输入x的变化规律 输出z的变化规律 状态y的变化规律 输入x的变化 状态(现态y→次态y+) 一激的变化

4.1.1 时序电路的一般形式 Structure z1~zm ：为外部状态； y1~yr ：为内部状态，即时序电路的 “状态”。 输入x 的变化规律 输出z 的变化规律 状态y 的变化规律 输入x 的变化 激励Y 的变化 状态(现态y→次态y n+1)

时序电路的变化规律 输入x的变化规律 输出z的变化规律 状态y的变化规律 的一)的变化 状态(现态y→次态y+) 状态变化的描述:现态某一时刻输入变化前的电路状态; 次态——当输入变化后的电路状态即电路将 要进入的状态)

时序电路的变化规律 输入x 的变化规律 输出z 的变化规律 状态y 的变化规律 输入x 的变化 激励Y 的变化 状态(现态y→次态y n+1) 状态变化的描述：现态——某一时刻输入变化前的电路状态； 次态——当输入变化后的电路状态(即电路将 要进入的状态)；

42时序电路的分类 1、按照引起状态发生变化的原因可分为: 同步时序电路:其状态的改变受同一个时钟脉冲的 控制,且与时钟脉冲同步。即电路在统一时钟控制CLK (或CP)下,同步改变状态。 异步时序电路:无统一的时钟脉冲使整个系统的工 四_作同步,输入直接引状态改变 辑电路

4.1.2 时序电路的分类 同步时序电路：其状态的改变受同一个时钟脉冲的 控制，且与时钟脉冲同步。即电路在统一时钟控制CLK （或CP）下，同步改变状态。 异步时序电路：无统一的时钟脉冲使整个系统的工 作同步，输入直接引起状态改变。 1、按照引起状态发生变化的原因可分为：

412时序电路的分类 2、按输入信号x的特性可分为:脉冲输入和电平输入。 在同步时序电路中,输入信号x相对时钟脉冲CP的变 化速度而言,如果输入信号x在两个时钟脉冲之间信号完成 0→1-→0(或1→0→1)两次变化则为脉冲输入,否则为电平 输入。 在异步时序电路中,输入信号x按照电路研究的目的区 分:如果研究的是输入信号x完成0→1→0(或1→0→1)两 置二:次变化对电路的影响,则为脉冲输入,否则为电平输入。 即:脉冲输入:在两个时钟脉冲之间信号完成0→1-0 辑电路 (或1→0→1)两次变化后对电路的影响; 电平输入:信号完成0→1(或1→0)一次变化对电 路的影响

4.1.2 时序电路的分类 在同步时序电路中，输入信号 x 相对时钟脉冲 CP 的变 化速度而言，如果输入信号 x 在两个时钟脉冲之间信号完成 0→1→0 (或 1 →0 →1) 两次变化则为脉冲输入，否则为电平 输入。 在异步时序电路中，输入信号x按照电路研究的目的区 分：如果研究的是输入信号 x 完成0 →1→0 (或1 →0 →1)两 次变化对电路的影响，则为脉冲输入，否则为电平输入。 即：脉冲输入：在两个时钟脉冲之间信号完成 0→1→0 (或 1 →0 →1) 两次变化后对电路的影响； 电平输入：信号完成 0 →1 (或 1 →0) 一次变化对电 路的影响。 2、按输入信号x的特性可分为：脉冲输入和电平输入

412时序电路的分类 3、按输出特性可分为:Meay型和 Moore型。 输入 状态 激励存储器现态一辑输出 G F 时钟输入 时钟信号 Mealy型电路 数辑电路 输入 次态 状态 逻辑存储器现态 输出 逻辑→输出 G 时钟输入 时钟信号 Moore型电路

4.1.2 时序电路的分类 次态 逻辑 G 输出 逻辑 F 状态 存储器 时钟输入 输出 输入 时钟信号 激励 现态 Mealy型电路 次态 逻辑 G 输出 逻辑 F 状态 存储器 时钟输入 输出 输入 时钟信号 激励 现态 Moore型电路 3、按输出特性可分为：Mealy型和Moore型

413时序电路的描述方法 1、次态方程 Characteristic equation 次态y=Qn(激励Y) 激励Y=G(输入x,现态y 次态y叶1=Q(输入x,现态y) 2、次态真值表 将输入x及现态y列在真值表左边,次态y列在右边。 数辑电路 3、次态卡诺图 次态方程用卡诺图的形式表示出来,既次态卡诺图

4.1.3 时序电路的描述方法 1、次态方程 Characteristic Equation 次态y n+1 = Q (输入x，现态y) 2、次态真值表 将输入x及现态y列在真值表左边，次态y n+1列在右边。 3、次态卡诺图 次态方程用卡诺图的形式表示出来，既次态卡诺图。 次态y n+1 = Qa (激励Y) 激励Y = G (输入x，现态y)

4、状态表 State-table 无外部输出的状态表Meay型状态表Mo0e型状态表 01 x01 01z yo y1 33 yo y1/0 33/1 yo y1 330 y1 y2 yo y y2/0 yo/o yy2yo0 y2 y3 y1 y2 y3/0 y1/0 2 y3 y10 NQ(态) 0 y3 yo/ y2 y3 yo y2 叶/(次态输出) yH(次态) 遐:Maly型电路的读表(或图)的次序是: 现态y→输入x→输出z→次态yt 电 路Moe型电路的读表(或图)的次序是 现态y→输出z→输入x→次态y1

4、状态表 State-table 无外部输出的状态表 Mealy 型状态表 Moore 型状态表 0 1 y0 y1 y3 y1 y2 y0 y2 y3 y1 y3 y0 y2 0 1 y0 y1 /0 y3 /1 y1 y2 /0 y0 /0 y2 y3 /0 y1 /0 y3 y0 /1 y2 /0 0 1 z y0 y1 y3 0 y1 y2 y0 0 y2 y3 y1 0 y3 y0 y2 1 x y x y x y y n+1(次态) y n+1/z(次态/输出) y n+1(次态) Mealy 型电路的读表（或图）的次序是： 现态y → 输入x → 输出z → 次态y n+1 Moore 型电路的读表（或图）的次序是： 现态y → 输出z → 输入x → 次态y n+1