湘潭大学信息工程学院：《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

第六章时序逻楫电路 §6.1概述 §6.2时序逻辑电路的分析方法 §63若干常用的时序逻辑电路 §6.4时序逻辑电路的设计方法 §65时序逻辑电路中的竞争-冒 险现象

第六章 时序逻辑电路 §6.1 概述 §6.2 时序逻辑电路的分析方法 §6.4 时序逻辑电路的设计方法 §6.3 若干常用的时序逻辑电路 §6.5 时序逻辑电路中的竞争-冒 险现象

内容提要 本章系统讲授时序逻辑电路的工作原理和分 析方法、设计方法。 首先,概述时序逻辑电路在电路结构和逻 辑功能上的特点,以及分析时序逻辑电路的具 体方法和步骤;然后介绍寄存、讣数器等常 用时序逻辑电路的工作原理和使用方法;最后 讲述时序逻辑电路的设计方法,并从物理上讨 论时序逻辑电路中的竞争冒险现象

内容提要 本章系统讲授时序逻辑电路的工作原理和分 析方法、设计方法。 首先，概述时序逻辑电路在电路结构和逻 辑功能上的特点，以及分析时序逻辑电路的具 体方法和步骤；然后介绍寄存器、计数器等常 用时序逻辑电路的工作原理和使用方法；最后 讲述时序逻辑电路的设计方法，并从物理上讨 论时序逻辑电路中的竞争-冒险现象

§6.1概述 时序逻辑电路的基本结构及特点 在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅 决定于该时刻的输入,而且还和电路原来的状态有 关者,都叫做时序逻辑电路,简称时序电路。 时序电路的特点:具有记忆功能。 时序电路的基本单元:触发器。 组合逻辑电路 Y 存储电路

时序电路的特点：具有记忆功能。 在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅 决定于该时刻的输入，而且还和电路原来的状态有 关者，都叫做时序逻辑电路，简称时序电路。 组合逻辑电路 存储电路 . .. ... . . . . . . X Q Y Z 时序电路的基本单元：触发器。 §6.1 概述 一、时序逻辑电路的基本结构及特点

X:时序逻辑电路的输入信号 Y:时序逻辑电路的输出信号 Z存储电路的输入信号 Q:存储电路的输出信号 Y=F(X,Q)-输出方程 Z=G(X,Q)…驱动方程 Q=H(ZQ)…状态方程 X 组合逻辑电路 存储电路

X: 时序逻辑电路的输入信号 Q: 存储电路的输出信号 Y: 时序逻辑电路的输出信号 Z: 存储电路的输入信号 Y = F(X,Q) 输出方程 Z = G(X,Q) 驱动方程 Q H(Z, Q ) * = 状态方程 组合逻辑电路 存储电路 . .. ... . . . . . . X Q Y Z

二、时序逻辑电路的分类 根据存储电路中触发器的时钟控制情况分为 同步时序逻辑电路 电路中所有触发器的时钟输入端接同一个时 钟脉冲源各触发器状态的翻转几乎是同时的。 异步时序逻辑电路 电路中没有统一的时钟脉冲源。有的触发 器直接受输入计数脉冲控制,有的触发器 则是把其它触发器的输出信号作为自己的 时钟脉冲,因此各个触发器状态变换的时 间先后不一。 ■根据输出信号的特点分为 Mealy型时序逻辑电路:输出与输入变量有关 More型时序逻辑电路:输出与输入变量无关

二、时序逻辑电路的分类 电路中所有触发器的时钟输入端接同一个时 钟脉冲源。 电路中没有统一的时钟脉冲源。 同步时序逻辑电路 异步时序逻辑电路 因此各个触发器状态变换的时 间先后不一 。 有的触发 器直接受输入计数脉冲控制，有的触发器 则是把其它触发器的输出信号作为自己的 时钟脉冲， 各触发器状态的翻转几乎是同时的。 Mealy型时序逻辑电路： Moore型时序逻辑电路： ■根据输出信号的特点分为： ■根据存储电路中触发器的时钟控制情况分为： 输出与输入变量无关 输出与输入变量有关

§6.2时序逻辑电路的分析方法 621同步时序逻辑电路的分析方法 分析步骤: 1根据逻辑图,写岀各触发器的驱动方程; 2将各驱动方程代入相应触发器的特性方程 求得各触发器的次态方程(即状态方程),从 而得到时序逻辑电路的状态方程组; 3.根据逻辑图,写出电路的输出方程 4根据三大方程描述时序电路的状态转换表或 状态转换图或时序图; 5确定时序逻辑电路的逻辑功能

§6.2 时序逻辑电路的分析方法 一、分析步骤： 1.根据逻辑图，写出各触发器的驱动方程; 2.将各驱动方程代入相应触发器的特性方程， 求得各触发器的次态方程（即状态方程)，从 而得到时序逻辑电路的状态方程组; 3.根据逻辑图，写出电路的输出方程; 5.确定时序逻辑电路的逻辑功能。 6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 4.根据三大方程描述时序电路的状态转换表或 状态转换图或时序图；

例6.,2.1试分析图6,2,1时序逻辑电路的逻辑功能,写 出它的驱动方程、状态方程和输出方程。FF1 FF2和FF3是三个主从结构的TTL触发器,下降沿动 作,输入端悬空时和逻辑状态1等效。 13 C1 C1 C1 1K7 1K 7622 1K7 图621例62的时序逻辑电路 解:(1)写各驱动方程式 Q2·Q3∫2=Q K1=1 K3=Q2

例6.2.1 试分析图6.2.1时序逻辑电路的逻辑功能，写 出它的驱动方程、状态方程和输出方程。FF1、 FF2和FF3是三个主从结构的TTL触发器，下降沿动 作，输入端悬空时和逻辑状态1等效。 图6.2.1 例6.2.1的时序逻辑电路 解：（1）写各驱动方程式 2 3 J1 = Q •Q K1 =1 1 J2 = Q 1 3 K2 = Q •Q 1 2 J3 = Q •Q 2 K3 = Q C1 1J 1K Q1 Q1 FF1 C1 1J 1K Q2 Q2 FF2 C1 1J 1K Q3 Q3 FF3 & & & 1 CLK Y

Ji=Q2Q3 J2=Q1 3 2 K1=1 K2=Q1°Q3 K3=Q2 (2)写各状态方程式 Q=JQ+KQ Q1=Q2°Q3·Q1 Q2=Q1Q2+Q1°Q3·Q2 Q3=Q1Q2Q3+Q2Q3 此,我们写出 三大方程。但 (3)写输出方程 我们片不清 Y=Q2Q3 这个电的你

（2）写各状态方程式 Q JQ KQ * = + 2 3 1 * Q1 = Q •Q •Q 1 2 1 3 2 * Q2 = Q Q + Q •Q •Q 1 2 3 2 3 * Q3 = Q Q Q + Q Q （3）写输出方程 Y = Q2 Q3 至此，我们写出 了三大方程，但 是，我们并不清 楚这个电路的作 用！ 2 3 J1 = Q •Q K1 =1 1 J2 = Q 1 3 K2 = Q •Q 1 2 J3 = Q •Q 2 K3 = Q

62.2时序逻辑电路的状态转换表、状 态转换图、状态机流程图和时序图 状态转换表 状态转换表就是一个特殊的真值表,它记录的是在 当前时刻的输入与当前状态下,当前的输出情况与下 时刻的状态变化情况。 如果把当前的输入变量值与状态值代入输出方程与 状态方程,就可以得到当前的输出值和电路的次态;如 果以得到的次态做为新的初态,和这时的输入变量取值 起再代入状态方程和输出方程进行计算,又得到一组 新的次态和输出值。如此每一种情况全部计算出来便到 全部的情况,称为状态转换表

6.2.2 时序逻辑电路的状态转换表、状 态转换图、状态机流程图和时序图 一、状态转换表 状态转换表就是一个特殊的真值表，它记录的是在 当前时刻的输入与当前状态下，当前的输出情况与下一 时刻的状态变化情况。 如果把当前的输入变量值与状态值代入输出方程与 状态方程，就可以得到当前的输出值和电路的次态；如 果以得到的次态做为新的初态，和这时的输入变量取值 一起再代入状态方程和输出方程进行计算，又得到一组 新的次态和输出值。如此每一种情况全部计算出来便到 全部的情况，称为状态转换表

输入 次态输出 现态 Q 二、状态转换图 反映时序逻辑电路状态转换规律及输入输出 的取值关系的图形。 0/0 Q1 QXZ 00 01

二、状态转换图 反映时序逻辑电路状态转换规律及输入输出 的取值关系的图形。 Q1Q0 X/Z 00 01 0/0 1/1 1/0 0/1 次态/输出 输入 现态 X Q Q * /Z