测频仪的设计.ppt

情境五 测频仪的设计
子情境1 控制电路的设计
相关知识
一、时序逻辑电路的特点
按照逻辑功能和电路组成的不同，数字电路可以分为组合
逻辑电路和时序逻辑电路两大类。时序逻辑电路的输出不
仅取决于当时的输入，还与电路原来的状态有关，即具有
记忆功能。
时序逻辑电路，简称时序电路，图所示是它的结构示
意框图。时序电路由两部分组成，一部分是已经介绍过的
组合逻辑电路，一部分是由触发器构成的存储电路，其中
触发器是时序逻辑电路的基本单元。

在数字电路中，凡是任何时刻电路的稳态输出，不仅和该时刻
的输入信号有关，而且还取决于电路原来状态的电路，都叫做
时序逻辑电路，这既可以看成是时序逻辑电路的定义，也是其
逻辑功能的特点。
时序逻辑电路框图

时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的，所以从电路组成看，时序电路一定包含有作为存储单元的触发器。实际上，时序电路的状态，就是依靠触发器记忆和表示的，时序电路中可以没有组合电路，但不能没有触发器。

时序逻辑电路按状态转换情况的不同可分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路是指电路中所有触发器都受同一时钟脉冲的控制，它们的状态改变在同一时刻发生；而异步时序电路不用统一的时钟脉冲，各触发器的状态改变不在同一时刻发生。典型的时序逻辑电路有寄存器和计数器。
二、时序逻辑电路的基本分析方法
时序逻辑电路的分析就是对于给定的时序逻辑电路，求其状态表、状态图或时序图，从而确定该电路的逻辑功能和工作特点。

图中给出了分析时序逻辑电路的一般过程，可供参考
时序电路分析过程示意图
①时钟方程：列出各个触发器时钟信号的逻辑表达式；
②输出方程：列出时序逻辑电路各个输出信号的逻辑表达式；
③驱动方程：列出各个触发器同步输入端信号的逻辑表达式。
(2)求状态方程
把驱动方程代入相应触发器的特性方程，即可求出时序逻辑
电路的状态方程，也就是各个触发器次态输出的逻辑表达式，
因为任何时序电路的状态，都是由组成该时序电路的各个触
发器来记忆和表示的。
(3)状态计算
把电路输入和现态的各种可能取值，代入状态方程和输出方
程进行计算，求出相应的次态和输出。这里要注意以下几点；
归纳起来，在一般情况下可按下列步骤进行。
(1)写方程式。
仔细观察、分析给定的时序逻辑电路，然后再逐一写出：
②电路的现态，即组成该电路各个触发器的现态的组合；
③不能漏掉任何可能出现的现态和输入的取值；
④现态的起始值如果给定了，则可以从给定值开始依次进行
计算，倘若未给定，那么就可以从自己设定的起始值开始依
次计算。
(4)画状态图或列状态表、画时序图
画状态图或列状态表、画时序图时应注意以下几点：
①状态转换是由现态转换到次态，不是由现态转换到现态，
更不是由次态转换到次态；
②输出是现态和输入的函数，不是次态和输入的函数；
③画时序图时要明确，只有当CP触发沿到来时相应触发器
才会更新状态，否则只会保持原状态不变。
①状态方程有效的时钟条件，凡不具备时钟条件者，方程式
无效，也就是说触发器将保持原来状态不变；
(5)电路功能说明
一般情况下，用状态图或状态表就可以反映电路的工作特性。
但是，在实际应用中，各个输入信号和输出信号都有确定的
物理含义，因此，常常需要结合这些信号的物理含义，进一
步说明电路的具体功能，或者结合时序图说明对时钟脉冲与
输入、输出及内部变量之间的时间关系。

【】试画出图所示的时序逻辑电路的状态图和
时序图。

解:(1)写方程式。
①时钟方程为 CP0=CP1=CP2=CP
可见图所示是一个同步时序逻辑电路。对于同步时序
逻辑电路而言，时钟方程一般都省去不写，因为各个触发
器的时钟信号是相同的，都是输入CP脉冲。
②输出方程为
③驱动方程为
(2)求状态方程
JK触发器的特性方程