南京工程学院：《数字电子技术》课程教学课件（PPT电子教案）第7章 时序逻辑电路

屾痛嘯函林橚m"M时序逻辑电路 第7章时序逻辑电路 ⊙概述 ⊙时序逻辑电路的分析方法 ⊙让数 文稿 ◎寄存器和移位寄存器 同步时序逻辑电路的设计 本章小结 EXIT

EXIT 时序逻辑电路 概 述 第 7 章 时序逻辑电路 寄存器和移位寄存器 计数器 时序逻辑电路的分析方法 本章小结 同步时序逻辑电路的设计

屾痛嘯函林橚m"M时序逻辑电路 71概述 时序逻辑电路的特点 逻辑功能特点:任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输 入信号,而且与电路原有的状态有关。 电路结构特点:由存储电路和组合逻辑电路组成。 线时序逻辑电路的类型 同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路 所有触发器的时钟端连在一起。所有触发器在同一个 时钟脉冲CP控制下同步工作。 时钟脉冲CP只触发部分触发器,其余触发器由电路内 部信号触发。因此,触发器不在同一时钟作用下同步本作 KDEXIT

EXIT 时序逻辑电路 7.1 概 述 时序逻辑电路的特点 任何时刻的输出不仅取决于该时刻的输 入信号，而且与电路原有的状态有关。 逻辑功能特点： 电路结构特点：由存储电路和组合逻辑电路组成。 时序逻辑电路的类型 同步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路 所有触发器的时钟端连在一起。所有触发器在同一个 时钟脉冲 CP 控制下同步工作。 时钟脉冲CP 只触发部分触发器，其余触发器由电路内 部信号触发。因此，触发器不在同一时钟作用下同步工作

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 72时序逻辑电路的分析方法 主要要求: 倒掌握同步时序逻辑电路的分析方法,了解异 文稿 步时序逻辑电路的分析方法 理解时钟方程、驱动方程、输出方程、状态 方程、状态转换真值表、状态转换图和时序 图等概念及求取方法。 KDEXIT

EXIT 时序逻辑电路 主要要求： 掌握同步时序逻辑电路的分析方法，了解异 步时序逻辑电路的分析方法。 理解时钟方程、驱动方程、输出方程、状态 方程、状态转换真值表、状态转换图和时序 图等概念及求取方法。 7.2 时序逻辑电路的分析方法

屾痛嘯函林橚m"M时序逻辑电路 同步时序逻辑电路的分析方法 基本步骤: 1.根据给定的电路,写出它的输出方程和驱动方程, 并求状态方程。 2.列状态转换真值表。 3.分析逻辑功能。 4.画状态转换图和时序图。 EXIT

EXIT 时序逻辑电路 将驱动方程代入相应触发器的特性方程中所得到的方程 一、同步时序逻辑电路的分析方法 基本步骤： 1. 根据给定的电路，写出它的输出方程和驱动方程，并求 状态方程。 时序电路的输出逻辑表达式。 各触发器输入信号的逻辑表达式。 2. 列状态转换真值表。 简称状态转换表，是反映电路状态转换的规律与条件的表格。 方法：将电路现态的各种取值代入状态方程和输 出方程进行计算，求出相应的次态和输出，从而列出 状态转换表。 如现态起始值已给定，则从给定值开始计算。如 没有给定，则可设定一个现态起始值依次进行计算。 3. 分析逻辑功能。 4. 根据状态转换真值表来说明电路逻辑功能。 画状态转换图和时序图。 用圆圈及其内的标注表示电路的所有稳态， 用箭头表示状态转换的方向，箭头旁的标注表示 状态转换的条件，从而得到的状态转换示意图。 在时钟脉冲CP作用下，各触发器状态变化的波形图。 3. 分析逻辑功能。 4. 画状态转换图和时序图。 一、同步时序逻辑电路的分析方法 基本步骤： 1. 根据给定的电路，写出它的输出方程和驱动方程， 并求状态方程。 2. 列状态转换真值表

屾痛嘯函林橚m"M时序逻辑电路 尞[例]试分析图示电路的逻辑功能,并画出状态转换图 和时序图。 解:这是时钟CP下降沿触发的同步时序电路,分析如下 分析时不必考虑时钟信号。 电路工作前加负脉冲清零;工作时应置Rp=1。 文稿 FF②oRn1Q1图1 FFI FF C CI CI K &1K 1K R R R CP R

EXIT 时序逻辑电路 C1 1J 1K R C1 1J 1K R C1 1J 1K R FF0 FF1 FF2 Q0 Q1 Q2 Q2 Y CP RD 1 [例] 试分析图示电路的逻辑功能，并画出状态转换图 和时序图。 解：这是时钟CP 下降沿触发的同步时序电路， CP C1 C1 C1 分析时不必考虑时钟信号。 RD R R R 电路工作前加负脉冲清零；工作时应置RD = 1。 分析如下： 分析举例

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 写方程式 (1)输出方程Y=Q2Q0n (2)驱动方程{1=K1=②2Q J2=Q1"Q0",K2=Q0″ (3)状态方程 代入J=K6=1 文稿 Co n+1 00″+K090=1c+1=Qn 代入J1=K1=Q2Q0n 21 m+1=J12"+K121"=02"2"00n Q2=2Q2+K2Q2=g1"Q0″Q2"+Q0"2 代入/2=Q1”Q0”,E2=Q0 心EXT

EXIT 时序逻辑电路 C1 1J 1K R C1 1J 1K R C1 1J 1K R FF0 FF1 FF2 Q0 Q1 Q2 Q2 Y CP RD 1 Q2 n Y = Q2 n Q0 n 1J 1K Q0 n & & Q2 n 1J Q1 n 1K & Q0 n J2 = Q1 n Q0 n ， J0 = K0 = 1 J1 = K1 = Q2 n Q0 n K2 = Q0 n 1J 1K 1 1. 写方程式 (1) 输出方程 (2) 驱动方程 Q0 n 代入 J2 = Q1 n Q0 n ，K2 = Q0 n Q0 n+1 = J0 Q0 n + K0 Q0 n = 1 Q0 n + 1 Q0 n = Q0 n Q1 n+1 = J1 Q1 n + K1 Q1 n = Q2 n Q0 n n  Q1 Q2 n+1 = J2 Q2 n + K2 Q2 n = Q1 n Q0 n Q2 n + Q0 n Q2 n J0 K0 J1 K1 J2 K2 (3) 状态方程 代入 J0 = K0 = 1 代入 J1 = K1 = Q2 n Q0 n

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 2.列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2Q1Q0=0000则 现 态 次态输出 22" Q Q O,n+1 0 0 0 将现态代入状态方程求次态: Q H+1 Co H+1 01"1=②Q②+2②=00+0-0=0 将现态代入输出方程求Y Y=Q2Q0n=0·0=0 EXIT

EXIT 时序逻辑电路 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2 Q1 Q0 = 000，则 0 0 0 0 0 1 0 Q0 Y Q n+1 1 Q n+1 2 Q n+1 0 Q n 1 Q n 2 n 现 态 次 态 输出 将现态代入状态方程求次态：   Q0 n+1 = Q0 n = 0 = 1 Q1 n+1 = Q2 n Q0 n Q1 n = 0 · 0 0 = 0 Q2 n+1 = Q1 n Q0 n Q2 n + Q0 n Q2 n = 0 · 0 · 0 + 0 · 0 = 0 将现态代入输出方程求 Y Y = Q2 n Q0 n = 0 · 0= 0

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 2.列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2Q1Q0=000,则 现态 次态输出 Q2Q1QnQ2g1叶+1Q+1 0 0 0 0 0 0 浏将新状态作现态,再计算下一个次态。/y=Q2Q=0·1=0 文稿 Q0n+=Q0n=1=0 n+1 C2"Q0Q1"=0·10=1 Q2m=Q1"Q0Q2+Q0"Q2n=0·1·0+1·0= KDEXIT

EXIT 时序逻辑电路 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2 Q1 Q0 = 000，则 将新状态作现态，再计算下一个次态。 Q0 Y Q n+1 1 Q n+1 2 Q n+1 0 Q n 1 Q n 2 n 现 态 次 态 输出 0 0 0 0 0 1 0 Q0 n+1 = Q0 n = 1 = 0 Q1 n+1 = Q2 n Q0 n Q1 n = 0 · 1 0 = 1 Q2 n+1 = Q1 n Q0 n Q2 n + Q0 n Q2 n = 0 · 1 · 0 + 1 · 0 = 0   0 0 1 0 1 0 0 Y = Q2 n Q0 n = 0 · 1= 0

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 2.列状态转换真值表 直计算到状态进入循环为止 设电路初始状态为Q2Q1Q6=00则 现 态 次态输出 22" 21" 2 c m+1 Q n+1 n+1 2000 0 0 0 0依次啖推1 0 0 0 0 000 3.逻辑功能说明CP脉冲也常称为计数脉冲。 该电路能对CP脉冲进行六进制计数, 并在Y端输出脉冲下降沿作为进位输出信号。 故为六进制计数器。 EXIT

EXIT 时序逻辑电路 可见：电路在输入第6 个脉冲 CP 时返回 原来状态，同时在Y 端输出一个进位脉冲下降 沿。以后再输入脉冲，将重复上述过程。 该电路能对 CP 脉冲 进行六进制计数， 并在 Y 端输出脉冲下降沿作为进位输出信号。 故为六进制计数器。 依次类推 2. 列状态转换真值表 设电路初始状态为Q2 Q1 Q0 = 000，则 3. 逻辑功能说明 Q0 Y Q n+1 1 Q n+1 2 Q n+1 0 Q n 1 Q n 2 n 现 态 次 态 输出 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 一直计算到状态进入循环为止 CP 脉冲也常称为计数脉冲

屾痛嘯函林橚m"M。时序逻辑电路 4.画状态转换图和时序图 y 22 212 00001 010 011 100 101 现态 次态输出 "O"0,+10"+10+lY 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 010001 EXIT

EXIT 时序逻辑电路 圆圈内表示 Q2 Q1 Q0 的状态；箭头 表示电路状态转换的方向；箭头上方的 “ x / y ”中，x 表示转换所需的输入变 量取值，y 表示现态下的输出值。本例 中没有输入变量，故x 处空白。 4. 画状态转换图和时序图 000 001 010 Q0 Y Q n+1 1 Q n+1 2 Q n+1 0 Q n 1 Q n 2 n 现 态 次 态 输出 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 Q2 Q1 Q0 x / y / 0 / 0 011 100 101 / 0 / 0 / 0 / 1