數(shù)字電路與邏輯設(shè)計第6章1 時序邏輯電路設(shè)計

《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計第6章1 時序邏輯電路設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第六章時序邏輯電路本章內(nèi)容:介紹時序邏輯電路的特點(diǎn)。介紹時序電路的分析和設(shè)計方法。介紹常用時序邏輯部件：計數(shù)器，移位寄存器。一、時序邏輯電路概述組合邏輯電路：任何一個時刻的輸出信號僅取決于當(dāng)時的輸入信號。時序邏輯電路：任何一個時刻的輸出信號不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，而且還取決于電路原來的工作狀態(tài)。1、分析一個簡單的時序邏輯電路。①組成：由兩部分組成一部分是組合邏輯電路：3個與非門構(gòu)成一部分是存儲電路：由T觸發(fā)器構(gòu)成②分析：根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，可以寫出T觸發(fā)器的狀態(tài)方程：Qn+1=[XQn+XQn]CP輸出Z：Z=QnXCP③由上兩式畫出電路的工作波形。如下頁圖工作波形：CPXQ初=0Q

2、ZQ初=1QZ由波形得出結(jié)論：任何一個時刻的輸出信號不僅取決于當(dāng)時的輸入信號，而且還取決于電路原來的工作狀態(tài)。2、時序邏輯電路在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)：①時序邏輯電路包含組合電路和存儲電路兩部分。?組合電路至少有一個輸出反饋到存儲電路的輸入端，存儲電路的狀態(tài)（Q，Q）至少有一個作為電路的輸入，與其他輸入信號（X）共同決定電路輸出。時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖組合電路存儲電路Z1ZjY1YrQ1QrX1Xi輸入信號輸出信號存儲電路的輸入輸出狀態(tài)邏輯電路中存在反饋，時序電路的輸出由電路的輸入和電路原來的狀態(tài)共同決定。邏輯關(guān)系方程：X(X1，…Xi)Q(Q1，…Qr)Y(Y1，…Yr)Z(Z1，…Zj)Z

3、＝F1(X，Qn)輸出方程Y＝F2(X，Qn)驅(qū)動方程或激勵方程Qn+1＝F3(Y，Qn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換方程各信號之間的邏輯關(guān)系方程組：描述時序電路邏輯功能的邏輯式（一般需要以下三組信號）3、時序邏輯電路的分類從控制時序狀態(tài)的脈沖源來分：同步時序電路：異步時序電路：存儲電路里所有觸發(fā)器有一個統(tǒng)一的時鐘源沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖從輸出信號的特點(diǎn)分：莫爾型：米里型：Z=F1[X,Qn]Z=F1[Qn]時序邏輯電路的分類二時序邏輯電路的分析方法。分析：根據(jù)給定電路結(jié)構(gòu)，找出在輸入及時鐘信號作用下，存儲電路狀態(tài)變化規(guī)律及電路的輸出，從而了解電路所完成的邏輯功能。描述時序邏輯電路功能的方法：⑴驅(qū)動方程⑵狀

4、態(tài)轉(zhuǎn)移方程、電路的輸出函數(shù)表達(dá)式。⑶狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。(4)工作波形（時序圖）。1、分析步驟：⑴寫出存儲電路的驅(qū)動方程，也就是存儲電路輸入信號的邏輯函數(shù)表達(dá)式。⑵寫出存儲電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，并寫出電路輸出函數(shù)表達(dá)式。⑶由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。⑷畫出工作波形。⑸描述邏輯功能。同步時序邏輯電路的分析舉例例1試分析如圖所示時序電路的邏輯功能。Y與輸入X無關(guān)，電路是莫爾型同步時序電路。解：1.了解電路組成。輸入信號輸出信號＞1JC11K＞1JC11KJ2=K2=X?Q1J1=K1=13.求出電路狀態(tài)方程。Y=Q2Q12.寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程和輸

5、出方程。4.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/1Y=Q2Q1狀態(tài)轉(zhuǎn)換表同步時序邏輯電路的分析舉例狀態(tài)圖X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/14.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。同步時序邏輯電路的分析舉例X=0X=10001/011/00110/000/01011/001/01100/110/1波形圖可以根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或方程畫出。4.列出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和波形圖。同步時序邏輯電路的分析舉例5.確定邏輯功

6、能X=0時電路功能：可逆計數(shù)器X=1時Y可理解為進(jìn)位或借位端。電路進(jìn)行加1計數(shù)電路進(jìn)行減1計數(shù)。同步時序邏輯電路的分析舉例舉例2分析如圖所示的同步時序邏輯電路（書上181圖）解：由3個J~K觸發(fā)器和一些與非門構(gòu)成，各級觸發(fā)器受同一時鐘CP控制，所以為同步時序邏輯電路。步驟：⑴寫出各級觸發(fā)器的驅(qū)動方程。J1=Q2nQ3n，K1=Q2nQ3nJ2=Q3nQ1n，K2=Q3nJ3=Q1nQ2n，K3=Q2n⑵由激勵函數(shù)代入狀態(tài)方程得狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：Q1n+1=[Q3nQ2nQ1n+Q3nQ2nQ1n]CPQ2n+1=[Q3nQ1nQ2n+Q3nQ2n]CPQ3n+1=[Q2nQ1nQ3n+Q

7、2nQ3n]CP輸出函數(shù)：Z=Q1Q3⑶由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程、輸出函數(shù)列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表及畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)移表：是將任何一組變量及存儲電路的初始狀態(tài)取值，然后代入狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行計算，求出下一狀態(tài)和輸出值，依次進(jìn)行。如下表序號初態(tài)次態(tài)輸出Q3n,Q2n,Q1nQ3n+1,Q2n+1,Q1n+1Z000000101001011020110100301011004110101051010001偏離狀態(tài)11110011000010狀態(tài)轉(zhuǎn)移表00000