《电子电路基础》时序逻辑电路 §1 概述 §2 时序逻辑电路的分析 §3 寄存器 §4 计数器的分析 §5.4 计数器的设计

时序逻辑电路 教字电子电路基础

1 时序逻辑电路 数字电子电路基础

触发器的描述方法 特性表(状态转换表)、特性方程、状态转换图 iQ=S+RQ SR=0(约束条件) R-S触发器状态转换表 输入信号现在状态下一个状态 yRS触发器的特性方程 R S=1R=0 0 S=O, R=O P, R=O Q010101 010011 0 不允许 S=0R=1 RS触发器的状态转换图 2

2 •触发器的描述方法 •特性表（状态转换表）、特性方程、状态转换图 0( ) 1 = 约束条件 = + + SR Q S RQ n n RS触发器的特性方程 0 1 S=1,R=0 S=0,R=1 S=0,R= S=,R=0 RS触发器的状态转换图 R－S 触发器状态转换表 输入信号 现在状态 下一个状态 R n S n Q n Q n+1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 不允许

§1機 迷 组合逻辑电路:如译码器,全加器,数据 选择器 时序逻辑电路:(简称时序电路)任意时 刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信 号,而且还取决于电路原来的状态,即与 以前的输入信号有关,如触发器,寄存器, 02计数器和移位寄存器等

3 §1 概 述 组合逻辑电路：如译码器，全加器，数据 选择器 时序逻辑电路：（简称时序电路）任意时 刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信 号，而且还取决于电路原来的状态，即与 以前的输入信号有关，如触发器，寄存器， 计数器和移位寄存器等

输入 X 2 组合逻辑电路 输出 n m 内部输入 内部输出 触发器 qr 时序电路结构图 特点:包含组合逻辑电路和记忆(存储)电路; 02在电路的结构上,具有反馈

4 时序电路结构图 输 入 输 出       q1 qk z1 zr z1 z2 zm x1 x2 xn 内 部 输 入 内 部 输 出 组合逻辑电路 触发器 特点：包含组合逻辑电路和记忆（存储）电路； 在电路的结构上，具有反馈

y1=f1(x1,x2…xn2q12q2…qk) x输出方程 y,=f(x q1,q2…q X 「=1=8(x,x2…x,q,92q) 驱动方程 二2=82(x12x2 n5142 g,(x1,x2…xn2 5

5        = = = ( , , , ) ( , , , ) ( , , , ) 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 m m n k n k n k y f x x x q q q y f x x x q q q y f x x x q q q        输出方程        = = = ( , , , ) ( , , , ) ( , , , ) 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1 1 2 1 2 r r n k n k n k z g x x x q q q z g x x x q q q z g x x x q q q        驱动方程

q1"=h(=12=2…-,q1",q2"…qk") 状态方程{4=(G,=”…q") n+1 k q1,q2∵qk 91,q2…q"表示存储电路中每个触发器 的现态,q1,q2+…q”表示每个触发 器的次态,用输入信号和电路状态(状态 变量)的逻辑函数描述时序电路逻辑功能 的方法又叫时序机

6        = = = + + + ( , , , ) ( , , , ) ( , , , ) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 1 n k n n k r n k n k n n r n n k n n r n q h z z z q q q q h z x z q q q q h z z z q q q        状态方程 的方法又叫时序机 变量）的逻辑函数描述时序电路逻辑功能 器的次态，用输入信号和电路状态（状态 的现态， 表示每个触发 表示存储电路中每个触发器 ＋ ＋1 ＋1 2 1 1 1 2 , , n k n n n k n n q q q q q q  

根据记忆电路中存储单元状态变化的特点将时序电路 分为: 问步时序路:所有存储电路中存储单元状态的变化 都是在同一时钟信号操作下同时发生的。 年时序路存储单元状态的变化不是同时发生的 可能有公共的时钟信号,也可能没有公共的时钟信号。 按照输出信号的不同,分为: y米利(M小)型电路:某时刻的输出是该时刻的输 入和电路状态的函数 穆尔( Moore)型电路:某时刻的输出仅是该时刻电 路状态的函数,与该时刻的输入无关,如同步计数器

7 根据记忆电路中存储单元状态变化的特点将时序电路 分为： 同步时序电路：所有存储电路中存储单元状态的变化 都是在同一时钟信号操作下同时发生的。 异步时序电路：存储单元状态的变化不是同时发生的。 可能有公共的时钟信号，也可能没有公共的时钟信号。 按照输出信号的不同，分为： 米利（Mealy）型电路：某时刻的输出是该时刻的输 入和电路状态的函数 穆尔（Moore）型电路：某时刻的输出仅是该时刻电 路状态的函数，与该时刻的输入无关，如同步计数器

§2 序逻輯电路的分析 根据其逻辑图分析出该电路实现的功能 分析步骤 1、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动 方程(即写出存储电路中每个触发器输入信号 的逻辑表达式) 2、将驱动方程代入触发器的特性方程,得出 每个触发器的状态方程 03、根据逻辑电路写出电路的输出方程

8 §2 时序逻辑电路的分析 根据其逻辑图分析出该电路实现的功能 分析步骤 1、从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动 方程（即写出存储电路中每个触发器输入信号 的逻辑表达式）； 2、将驱动方程代入触发器的特性方程，得出 每个触发器的状态方程； 3、根据逻辑电路写出电路的输出方程

例时序电路的输出方程 z=x222 触发器的驱动方程 J=xo K=x J2=x, k2=x+2 Q1 JK触发器的状态方程 CIK JQ"+KO 1K K 时序电路的状态方程 Q=x022"+x2i ClEp Q2+x"+" 时钟 1KI 整理得 Q=x"(2+g”) g2=x(g2+g

9 触发器的驱动方程 时序电路的状态方程 JK触发器的状态方程 时序电路的输出方程 整理得 x 1J 1K C1 Q 1 1 Q 1 1J 1K C1 Q 2 2 Q2 &&1 1 J 1J 2 K1K2 时钟 z 1 Q2 z = xQ 2 2 1 1 2 1 , , J x K x Q J x Q K x = = + = = n n n Q = JQ + K Q + 1 n n n n n n n n n n n n Q x Q x Q Q Q x Q Q x Q 2 1 2 1 2 2 1 1 1 1 = + + = + ++ ) ( ) 2 1 1 2 2 1 1 1n n n n n n n n Q x Q Q Q x Q Q = + = + ++ （ 例

状态转换表 两个触发器可以有四种状态Q1Q2=0,01,10,11,将m时刻的现 在状态和n时刻的现在输入代入时序电路的状态方程和输出 方程,可得到n1下一时刻的状态和n时刻的输出,从而列出 代码形式的状态表 +状态方程 现在状态下一个状态 输出z Q1=x(Q2+Q") QIQ n+1 QIQ =0 X=1 x=0x=1 2QH=x"(②+n) 01 0 01 00 10 输出方程 10 00 11 xQ

10 两个触发器可以有四种状态Q1Q2=00,01,10,11，将n时刻的现 在状态和n时刻的现在输入代入时序电路的状态方程和输出 方程，可得到n+1下一时刻的状态和n时刻的输出，从而列出 代码形式的状态表 下一个状态 Q1 n+1Q2 n+1 输 出 z 现在状态 n Q1 nQ2 n x=0 x=1 x=0 x=1 00 00 01 0 0 01 00 10 0 0 10 00 11 0 0 11 00 11 0 1 状态转换表 ) ( ) 2 1 1 2 2 1 1 1 n n n n n n n n Q x Q Q Q x Q Q = + = + + + （ 1 Q2 z = xQ 输出方程 状态方程