时序逻辑电路 (2).ppt

时序逻辑电路
第六章 时序逻辑电路的分析与设计
时序逻辑电路的基本概念
时序逻辑电路分析方法
同步时序逻辑电路的设计方法
时序电路概述
时序电路特点
时序电路的特点是，在任何时刻电路产生的稳定输出信号不仅与该时刻电路的输入信号有关，而且还与电路过去的状态有关。由于它与过去的状态有关，所以电路中必须具有“记忆”功能的器件，记住电路过去的状态，并与输入信号共同决定电路的输出。。
时序电路框图
由图 可看出，对组合电路而言，它有两组输入和两组输出，其中x1(t),x2(t),…,xn(t)称为时序电路的外部信号，或称输入变量；Qn1(t),Qn2(t),…,Qnn(t)称为时序电路的内部输入，或称记忆元件的状态输出函数；F1(t),F2(t),…,Fr(t)称为时序电路的外部输出即输出函数；W1(t),W2(t),…,Wm(t)称为时序电路的内部输出，或称为记忆元件的控制函数或激励函数。
时序电路就是通过记忆元件的不同状态，来记忆以前的状态。设时间t时刻记忆元件的状态输出为Qn1(t),Qn2(t)，…,Qnn(t)，称为时序电路的现态。那么，在该时刻的输入xn(t)及现态Qnn(t)的共同作用下，组合电路将产生输出函数Fr(t)及控制函数Wm(t)。而控制函数用来建立记忆元件的新的状态输出函数，用Qn+11(t),Qn+12(t),…,Qn+1n(t)表示，称为次态。这样时序电路可由下面两组表达式描述：
时序电路分类
时序电路可分为两大类：同步时序电路和异步时序电路。在同步时序电路中，电路的状态仅仅在统一的信号脉冲(称为时钟脉冲，通常用CP表示)控制下才同时变化一次。如果CP脉冲没来，即使输入信号发生变化，它可能会影响输出，但绝不会改变电路的状态(即记忆电路的状态)。
在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。
时序电路按输出变量的依从关系来分，又可分为米里(Mealy)型和莫尔(Moore)型两类。米里型电路的输出是输入变量及现态的函数，即
 F(t)=f［x(t),Qn(t)］
  (a)所示。莫尔型电路的输出仅与电路状态的现态有关，(b)所示，且具有如下关系：
  F(t)=f［Qn(t)］
米里型与莫尔型时序电路框图
状态表和状态图
时序电路中我们用“状态”来描述时序问题。使用“状态”概念后，我们就可将输入和输出中的时间变量去掉，直接用逻辑表示式来说明时序逻辑电路的功能。所以，“状态”是时序电路中极为重要的概念。
时序电路的一个重要研究方法是考察相邻两个节拍的状态。我们把正在讨论的状态称为“现态”，用符号Qn表示；把在CP脉冲作用下将要发生的状态称为“次态”，用符号Qn+1表示。描述次态的方程称为状态函数。一个时序电路的主要特征是由状态函数给出的，因此，状态函数在时序逻辑的设计与分析中是十分重要的。