数字电子技术第6章 时序逻辑电路分析与设计【2011.11

时序逻辑电路及其分类念在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入,而且还与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

6 时序逻辑电路的分析与设计6.1 时序逻辑电路及其分类 6.2 时序逻辑电路状态的描述

6.3 时序逻辑电路的分析方法 6.4 时序逻辑电路的设计方法学习要点 时序电路的分析方法和设计方法

时序逻辑电路及其分类念在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入,而且还与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

6.1 时序逻辑电路及其分类念6.1.1 时序逻辑电路在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定 于该时刻的输入，而且还与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。

时序电路必 然具有记忆功 能，因而组成 时序电路的基 本单元是触发 器。

输入 X1 信号 Xi

…

组合电路

…

Z1 Zj

输出 信号

Q1 触发器 输出信号

D1

…

Qm CP

图6.1.1

时序逻辑电路框图2

…Dm

触发器电路

触发器 输入信号

时序逻辑电路及其分类念在数字电路中,凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入,而且还与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

6.1.1 时序逻辑电路基本结构及特点

时序逻辑电路的结构框图

电路构成： 存储电路(主要是触发器，必不可少) 组合逻辑电路(可选) 时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的

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6.1.2 时序逻辑电路的分类按触发方式分类:同步时序电路：各触发器状态的变化都在同 一时钟信号作用下同时发生。

异步时序电路：各触发器状态的变化不是同 步发生的，可能有一部分电路有公共的时钟信号， 也可能完全没有公共的时钟信号。同步时序电路的速度高于异步时序电路。

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6.1.2 时序逻辑电路的分类 按输出方式分类:米里型：时序电路的输出状态与输入和现 态有关的电路称为米里型 莫尔型：输出状态只与现态有关的电路， 称为莫尔型。

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6.2 时序逻辑状态的描述时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、 卡诺图、状态图、时序图和逻辑图六种方式表示，这 些表示方法在本质上是相同的，可以互相转换。 1. 逻辑方程组特性方程：描述触发器逻辑功能的逻辑表达式。 驱动方程：(激励方程)触发器输入信号的逻辑 表达式。 时钟方程：控制时钟CP的逻辑表达式。 状态方程：(次态方程)次态输出的逻辑表达式。 驱动方程代入特性方程得状态方程。 输出方程：输出变量的逻辑表达式。6

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X1 Xi

n Z F ( X 1 , X 2 , , X i ; Q1n , Q2 , , Qrn ) 输出方程 n n n Y G ( X 1 , X 2 , , X i ; Q1 , Q2 , , Qr ) 激励方程 n 1 n Q H (Y1 , Y2 , , Yr ; Q1n , Q2 , , Qrn ) 状态方程

输入

组合电路

Z1 Zj

输出

… … Q1 Qr …

… … Y1 …

存储电路

Yr

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2. 状态(真值)表：表明输出Y、次态Qn+1与输入X、现态Qn逻辑关系 的表格。 3. 状态图： 表明状态转换规律及相应输入、输出取值关系 的图形。 4. 时序(波形)图 时序逻辑电路的工作波形图。

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例1

解：特性方程：Q n 1 J Q n KQ n 驱动方程： J Q

K 1 n

1CP

1K C1

Q

Q 1J

状态方程： n 1 Q n Q n 1 Q n Q n Q 波形图：CP Q

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例2解：特性方程：QQn 1n 1

D J Q KQn n

C

R 1D C1

Q1

Q1

驱动方程：

J A D Q , K Bn 1

时钟方程： CP1 Q CP2 CPn 2

B

R 1K C1 1J

Q2

CPA

Q2

状态方程：Q n 1 D Q n (Q n ) 1 1 1 2Q2n 1 n n AQ2 B Q2 (CP )10

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由状态方程画波形图：CP A

n Q1n 1 Q1n (Q2 )n n n Q2 1 AQ2 B Q2 (CP )

BC Q1 Q2

C

R

Q1

1DC1 Q1

B

R 1K C1 1J

Q2

CPA

Q2

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例3 由两级触发器构成的时序电路如图所示，请画出 Q1 、Q2的波形。IJ Q

Q1

D

Q

Q2

K R

Q R

Q

CP CLR “1”

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解：1.驱动方程J = K = I,D = Q1 2.状态方程Q1n 1 D Q1nQ1CP CLRn 1

J Q1n KQ1n I Q1n

3.根据状态方程画时序图：

IQ1 Q2

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例4 用状态图和状态表描述时序逻辑问题 “11”序列脉冲检测器 当连续输入两个或两个以上的1时， 输出为1,否则为0。 X 00101110011 00000110001 时 序 电 路 Y 00000110001

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解：①确定状态： S0—没有1输入的状态 S1—已经输入1个1以后的状态 S2—已经输入2个或2个以上1以后的状态。 ②状态转换条件：X/Y ③状态图：1/0 0/0

S00/00/0

S11/1

S21/1

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