时序逻辑电路(2).ppt

第6章时序逻辑电路
一、主要内容:
1、时序电路的功能特点、电路组成特点和功能描述方法;
2、时序电路分析:寄存器、移位寄存器、同步计数器和异步计数器
3、时序电路设计:
(1)采用小规模集成器件设计
(2)采用中规模集成器件设计
二、重点
1、时序电路的特点和一般分析方法
2、采用中规模集成器件实现任意模值计数(分频)器。
三、目的与要求
1、掌握时序电路的功能特点、电路组成特点和功能描述方法。
2、掌握时序电路中寄存器、移位寄存器、同步计数器、异步计数器的功能特点和一般分析方法。
3、掌握采用中规模集成器件设计任意模值计数(分频)器。
时序逻辑电路:任何时刻的输出不仅取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原先的工作状态,即与以前的输入信号及输出也有关系。
时序逻辑电路概述
1T
C1
CP
Q
&
X
&
Z
图6-1-1 简单时序电路
分析图6-1-1所示时序电路。
T '
由T触发器的状态方程和电路的输出方程,可以画出电路的工作波形图。
CP
X
Q
Z
Q
Z
(a)
(b)
(c)
(d)
图6-1-2 图6-1-1所示电路工作波形
时序逻辑电路的结构特点:
1、包含组合逻辑电路和存储电路两部分。
2、组合电路至少有一个输出反馈到存储电路的输入端,存储电路的状态至少有一个作为组合电路的输入,与其他输入共同决定电路的输出。
存储电路
组合逻辑电路
Z(z1,z2,···zj)
W(w1,w2,···wk)
Y(y1,y2,···yl)
X(x1,x2,···xi)
Z(tn)=F[ X(tn) , Y (tn) ] 输出函数
W(tn)=G[ X(tn) , Y (tn) ] 存储电路的激励函数
Y(tn+1)=H[ W(tn) , Y (tn) ] 存储电路的状态方程
图6-1-3 时序电路方框图
时序电路可分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。
同步时序逻辑电路:存储电路的状态变更是由时钟脉冲同步更新的。
异步时序逻辑电路:存储电路的状态变更不是同时发生的。
时序逻辑电路的分析
时序逻辑电路的分析步骤
寄存器、移位寄存器
同步计数器
异步计数器
时序逻辑电路的分析步骤
1. 根据给定的时序逻辑电路,写出存储电路(如触发器)的驱动方程(输入信号的逻辑表达式)。
2. 写出存储电路的状态转移方程,并根据输出电路,写出输出函数表达式。
3. 由状态转移方程和输出函数表达式,列出状态转移表,或画出状态转移图。
4. 画工作波形图(时序图)。
5. 归纳时序逻辑电路的逻辑功能。
1J
1K
1
Q1
Q1
C1
&
1J
1K
2
Q2
Q2
C1
&
1J
1K
3
Q3
Q3
C1
&
&
&
图6-2-1 例6-1逻辑图
CP
Z
例6-1 分析如图6-2-1所示的同步时序逻辑电路。
解(1) 写出各级触发器的驱动方程(激励函数)
(2) 根据驱动方程和触发器特征方程,写出各级触发器的状态转移方程;写出输出表达式。
状态转移方程:
输出方程:
各触发器在驱动方程和时钟的驱动下的状态转移情况,就是电路的状态转移情况,分析时序电路的逻辑功能,就是要从电路的状态转移情况中找出变化的规律,进行归纳和总结。
(3) 列写状态转移表,画出状态转移图
001
011
010
000
101
110
111
100
/0
/1
/0
/0
/0
/1
/0
/0
Q3Q2Q1
/Z
图6-2-2 例6-1电路状态转移图
0
0 0 1
1 0 0
1
1 0 0
1 1 1
偏离状态
1
0 0 0
1 0 1
5
0
1 0 1
1 1 0
4
0
1 1 0
0 1 0
3
0
0 1 0
0 1 1
2
0
0 1 1
0 0 1
1
0
0 0 1
0 0 0
0
Z
序号
表6-2-1 例6-1状态转移表