《數(shù)字邏輯詳解》PPT課件

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1、第六章時(shí)序邏輯電路1.基本概念2.時(shí)序邏輯電路分析3.同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)4.典型時(shí)序邏輯電路5.算法狀態(tài)機(jī)1.時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且還取決于電路的原來狀態(tài)。時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)包含組合電路和存儲(chǔ)電路兩個(gè)部分。存儲(chǔ)電路的輸出狀態(tài)必須反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號(hào)共同決定組合電路的輸出。1.時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路描述方法時(shí)序電路的邏輯功能可用邏輯表達(dá)式、狀態(tài)表、邏輯圖、狀態(tài)圖、時(shí)序圖等方式表示，這些表示方法在本質(zhì)上是相同的，可以互

2、相轉(zhuǎn)換。時(shí)序邏輯電路邏輯表達(dá)式的三種形式輸出方程：描述電路輸出的邏輯函數(shù)式。驅(qū)動(dòng)方程：電路中各個(gè)觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯函數(shù)式。狀態(tài)方程：將觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯函數(shù)式代入觸發(fā)器特性方程得到的邏輯函數(shù)式。時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的分類（按觸發(fā)器的動(dòng)作特點(diǎn)）同步時(shí)序邏輯電路：觸發(fā)器狀態(tài)變化在同一時(shí)鐘信號(hào)操作下同時(shí)發(fā)生。異步時(shí)序邏輯電路：觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同時(shí)發(fā)生。時(shí)序邏輯電路的分類（按輸出信號(hào)的特點(diǎn)）米利型電路：輸出信號(hào)由存儲(chǔ)電路的初態(tài)和輸入變量共同決定。穆爾型電路：輸出信號(hào)僅由存儲(chǔ)電路的初態(tài)決定

3、。2.時(shí)序邏輯電路的分析時(shí)序電路的分析步驟分析邏輯電路圖；寫出每個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程（觸發(fā)器輸入信號(hào)的邏輯函數(shù)式）；將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，得出整個(gè)時(shí)序電路的狀態(tài)方程組；根據(jù)邏輯圖，寫出電路輸出方程。通過上述分析得到的方程組能夠表達(dá)出電路功能。為了更進(jìn)一步描述電路的邏輯功能，還可以列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖等來體現(xiàn)時(shí)序電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換的全部過程。2.1同步時(shí)序邏輯電路分析例題分析下圖所示電路YQ1Q1Q2Q21JC11K1JC11K1JC11K&Q0Q0FF0FF1FF2CP

4、時(shí)鐘方程：輸出方程：驅(qū)動(dòng)方程：???íì======nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212穆爾型電路JK觸發(fā)器的特性方程：將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入特性方程，得出電路的狀態(tài)方程：同步時(shí)序邏輯電路分析???íì======nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212000001011100111001011111000110000001列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表110100畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖01011100110001000001001YnnnQQQ0121100101主循環(huán)回

5、路無效循環(huán)回路有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)是不相連的格雷碼，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這6個(gè)狀態(tài)按如下規(guī)律循環(huán)變化，即：000→001→011→111→110→100→000→…當(dāng)對(duì)第6個(gè)脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，本電路又重新從000開始循環(huán)，并產(chǎn)生輸出Y＝1。電路功能寄存器和計(jì)數(shù)器寄存器移位寄存器同步計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器寄存器寄存器是用以暫存二進(jìn)制代碼的電路。它能實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的接收、清零、保存和輸出等功能。寄存器主要由觸發(fā)器和一些控制門組成，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。鎖存器：電位觸發(fā)基本寄存器：邊沿觸發(fā)四位鎖存器電路圖鎖存器：電位觸發(fā)

6、無論寄存器中原來的內(nèi)容是什么，只要送數(shù)控制時(shí)鐘脈沖CP上升沿到來，加在并行數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)D0～D3，就立即被送入進(jìn)寄存器中。寄存器移位寄存器在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，所寄存的數(shù)據(jù)依次向左（由低位向高位）或向右（由高位向低位）移位的寄存器，稱為移位寄存器。根據(jù)移位方向的不同，有左移寄存器、右移寄存器和雙向移位寄存器之分。移位寄存器同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中常用的電路，其功能是對(duì)輸入時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行累計(jì)，累計(jì)滿時(shí)電路可用它作為下一個(gè)動(dòng)作的開始標(biāo)識(shí)。計(jì)數(shù)器電路主要由JK觸發(fā)器組成。計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)二

7、進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)方法和連接規(guī)律。第一步，列出二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。第二步，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖列出狀態(tài)表。第三步，根據(jù)狀態(tài)表求狀態(tài)方程。第四步，選用JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)，求驅(qū)動(dòng)方程。第五步，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程Ji、Ki的表達(dá)式，畫出計(jì)數(shù)器的邏輯圖。加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖加法計(jì)數(shù)器狀態(tài)表根據(jù)狀態(tài)表得出如下次態(tài)方程變換上式得出如下次態(tài)方程：計(jì)數(shù)器的邏輯圖。其中C為輸出值，作為計(jì)滿標(biāo)識(shí)。C=Q2Q1Q0計(jì)數(shù)器集成芯片介紹中規(guī)模集成的4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161芯片它由兩部分功能組成：①寄存器功能②

8、計(jì)數(shù)功能4位同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161功能表74LS161芯片引腳圖N進(jìn)制計(jì)數(shù)器小于單芯片計(jì)數(shù)量的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器例：用同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161接成同步13進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：有兩種方法：(a)置零法，利用異步置零(b)置數(shù)法，利用預(yù)置數(shù)L13進(jìn)制計(jì)數(shù)器連接法大于單芯片計(jì)數(shù)量的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)器擴(kuò)展法）當(dāng)要求的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器大于16時(shí)，就需要用多片74LS161進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展，得到N進(jìn)制計(jì)數(shù)器。用兩片74LS161計(jì)數(shù)器接成256進(jìn)制計(jì)數(shù)器。用兩片161級(jí)接擴(kuò)展的計(jì)數(shù)器