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时序逻辑电路
(教科书P167~220)
1、掌握同步时序逻辑电路的分析方法和设计方法。(以触发器和门电路构成)
基本要求
※
2、了解典型时序逻辑电路(寄存器、计数器等)的结构和工作原理,掌握其功能和应用。
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时序逻辑电路的基本概念
一、时序逻辑电路(简称时序电路)
电路任意时刻的输出信号不仅取决于该时刻的输入信号,而且还与电路原来的状态有关。
——有记忆功能。
基本单元电路——锁存器和触发器
典型的时序电路:寄存器、计数器、顺序脉冲发生器、序列脉冲检测器等。
※
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时序电路的结构方框图:
I=(I1, I2, ……, Ii)时序电路的输入信号;
O=(O1, O2, ……, Oj)时序电路的输出信号;
E=(E1, E2, ……, Ek)存储电路的激励信号;
S=(S1, S2, ……, Sm)存储电路的状态信号;
结构特征:1)时序电路=组合电路+存储电路
2)电路存在反馈
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驱动信号
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1、输出方程: O=f1(I,S)
2、激励方程: E=f2(I,S)
3、状态方程: Sn+1=f3(E,Sn)
——表示输出信号与输入信号、状态变量的关系式。
——表示激励信号与输入信号、状态变量的关系式。
——表示存储电路从现态到次态的转换关系式。
四组变量之间的关系可用三个方程组来表示:
※
驱动方程
次态方程
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二、时序电路的分类
1、按工作方式分:
(根据存储单元状态变化的特点)
(1)同步时序电路:所有存储电路的状态变化都是在同一时钟信号作用下同时发生的。
※
两个负边沿JK触发器构成
例:
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(2)异步时序电路:各触发器的时钟脉冲不同,或电路中没有时钟脉冲,各存储单元状态变化不是同时发生的。
例:
两个正边沿D
触发器构成
脉冲异步时序电路:存储单元由触发器构成;
电平异步时序电路:存储单元由锁存器构成;
又分为
※
说明:异步时序电路只在计数器一节作分析介绍,其它不要求!
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2、按输出信号的特点分:
(1)米里(mealy)型:输出状态不仅与存储电路的状态有关,还与输入信号有关。
※
O=f1(I,S)
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电路输出仅仅取决于各触发器的状态,而不受电路当时的输入信号影响或没有输入变量。
(2)摩尔(Moor)型电路
O=f1(S)
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三、时序电路功能的描述方法
可用逻辑方程式、状态转换图(状态图)和状态转换表(状态表)、时序图(波形图)来描述。
1、逻辑方程式:
描述时序电路的输入变量,输出变量和电路状态之间的关系式。
输出方程(组) : O=f1(I,S)
激励方程(组): E=f2(I,S) 驱动方程
(触发器输入端表达式)
次态方程(组) : Sn+1=f3(E,Sn) 状态方程
时钟方程(组) :CP方程(对异步时序电路而言)
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用来表示时序逻辑电路的次态/输出与现态/输入之间(即Qn+1/ Y与Qn/X 之间) 对应关系的表格。
——是描述时序逻辑电路的重要工具之一。
2、状态表:
※
0 0
0 1
1 0
1 1
现态
输入
次态/输出
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