时序逻辑电路51时序逻辑电路的基本概念1时序逻辑电路
时序逻辑电路-数字部分
根据输入信号的变化进行状态的转移。常见的触发器有RS触发器、D触
发器和JK触发器等。
02
寄存器
寄存器是时序逻辑电路中的一种存储元件，它能够存储多位二进制代码，
并根据时钟信号的变化进行数据的读取和存储。常见的寄存器有移位寄
存器和计数器等。
03
组合逻辑电路
组合逻辑电路是时序逻辑电路中的一种电路形式，它由门电路组成，根
微处理器
微处理器的控制逻辑部分 通常由时序逻辑电路实现， 如指令译码器、控制逻辑 电路等。
内存控制器
内存控制器中包含时序逻 辑电路，用于协调CPU与 内存之间的数据传输。
在通信系统中的应用
调制解调器
01
调制解调器中的数据解调部分通常由时序逻辑电路实现，用于
将信号解调为原始数据。
数字信号处理器
02
数字信号处理器中包含时序逻辑电路，用于处理数字信号，如
时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，它由组合逻辑电路和存储元件组成， 能够根据输入信号的变化，按照一定的时序状态进行状态转移，并产生相应的输 出信号。
时序逻辑电路的特点是具有状态记忆功能，能够根据输入信号的变化，实现状态 的转移和输出信号的变化。
时序逻辑电路的组成
01
触发器
触发器是时序逻辑电路中的基本单元，它能够存储一位二进制代码，并
据输入信号的变化进行逻辑运算，产生相应的输出信号。
时序逻辑电路的分类
同步时序逻辑电路
同步时序逻辑电路的各个状态转 移都是在同一个时钟信号的控制 下进行的。
异步时序逻辑电路
异步时序逻辑电路的状态转移不 受时钟信号的控制，而是由输入 信号的变化直接驱动。
03
时序逻辑电路的分析
时序逻辑电路的概念
时序逻辑电路的概念时序逻辑电路是一种数字电路，其特点是输出不仅取决于当前的输入，还与之前的输入状态有关。
在时序逻辑电路中，存储器是核心元件，用于存储之前的状态信息。
根据存储器的工作方式，时序逻辑电路可分为反馈型和计数型两种基本类型。
一、时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，其输出不仅取决于当前的输入，还与之前的输入状态有关。
这种电路通常由组合逻辑电路和存储器两部分组成。
组合逻辑电路用于实现逻辑功能，而存储器则用于存储之前的输入状态。
时序逻辑电路的特点包括以下几个方面：状态寄存器：时序逻辑电路中包含一个或多个状态寄存器，用于存储当前的状态信息。
状态寄存器能够将当前的输入状态转化为输出状态，同时将输出状态反馈回组合逻辑电路的输入端。
记忆功能：时序逻辑电路具有记忆功能，能够对之前的输入状态进行保存。
这种记忆功能可以用于实现各种复杂的逻辑功能，如计数器、序列检测器等。
反馈回路：时序逻辑电路中存在反馈回路，即将输出状态反馈回组合逻辑电路的输入端。
这种反馈机制使得时序逻辑电路具有动态特性，能够根据之前的输入状态和当前的输入状态产生不同的输出状态。
逻辑门：时序逻辑电路中的组合逻辑部分通常由各种逻辑门组成，如与门、或门、非门等。
这些逻辑门用于实现不同的逻辑功能，如运算、比较、控制等。
二、时序逻辑电路的类型根据存储器的工作方式，时序逻辑电路可分为反馈型和计数型两种基本类型。
反馈型时序逻辑电路：在反馈型时序逻辑电路中，输出状态会反馈回组合逻辑电路的输入端，并通过与当前输入进行运算产生新的输出状态。
这种类型的时序逻辑电路通常用于实现各种控制功能，如定时器、振荡器等。
计数型时序逻辑电路：在计数型时序逻辑电路中，输出状态会随着时间的变化而自动更新。
这种类型的时序逻辑电路通常用于实现计数器、分频器、序列检测器等应用。
三、时序逻辑电路的设计方法设计时序逻辑电路的方法包括以下步骤：定义输入和输出：首先确定时序逻辑电路的输入和输出信号，包括时钟信号、数据输入信号、控制信号等。
时序逻辑电路知识要点复习
《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。
时序逻辑电路具有记忆功能。
2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。
（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。
（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，各触发器状态变化不在同一时刻发生。
计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。
3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。
二、计数器1、计数器概述：（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。
（2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。
2、计数器的分类：按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器；按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器；按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。
3、计数器计数容量（长度或模）:计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计数容量（或计数长度或计数模），用 M 表示。
3 位二进制同步加法计数器：M=23=8，n 位二进制同步加法计数器：M=2n，n 位二进制计数器需要用n个触发器。
4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK触发器顺次连接起来，把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2，J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出，Q3为进位输出，Rd 为异步复位（清0）这样构成了四位异步二进制加计数器。
在计数前清零，Q3Q2Q1Q=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0011，……，第15个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=1111，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0000，并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进入新的计数周期。
时序逻辑电路的概念及特点
时序逻辑电路的概念及特点
时序逻辑电路是指在电路中添加了存储功能的一种电路，它能够根据输入信号的时序变化来决定输出信号的状态。
时序逻辑电路的特点包括以下几点：
1. 存储功能：时序逻辑电路具有存储功能，可以存储先前的输入信号和输出信号状态。
这些状态会影响电路的后续运算和输出。
2. 时序依赖：时序逻辑电路的输出状态取决于输入信号的时序变化。
不同的输入信号序列会导致不同的输出结果。
3. 时钟信号：时序逻辑电路通常需要一个时钟信号来控制存储功能的读写操作。
时钟信号会规定电路的工作时序和节拍。
4. 时序逻辑电路常见的元件包括锁存器、触发器和计数器等。
这些元件都是基于存储功能的设计，能够存储和处理输入信号的时序信息。
5. 时序逻辑电路的输出结果不仅仅取决于当前的输入信号，还和之前的输入信号以及存储的状态有关。
因此，时序逻辑电路通常需要通过状态转移函数或计数器等实现具体的逻辑运算。
总的来说，时序逻辑电路通过添加存储功能，能够根据输入信号的时序变化来决定输出信号的状态。
它是在组合逻辑电路的基础上进一步发展而来的，可以实现更加复杂的逻辑功能和处理能力。
时序逻辑电路名词解释
时序逻辑电路名词解释一、时序逻辑电路名词解释所谓时序电路，是指各个元器件的时间参数与电路的工作状态之间存在着有机联系的电路。
可以用分立元件组成的各种实用电路来模拟电子电路中常见的时序关系。
二、时序逻辑电路的组成和特点1。
多谐振荡器：根据周期性排列的规律，在每个周期内有个谐振点，并按此排列规律而形成的多谐振荡器称为多谐振荡器。
2。
由“多谐振荡器”构成的电路：根据“多谐振荡器”的特点，利用与非门和或非门将“多谐振荡器”接成不同的电路。
3。
“石英晶体振荡器”的特点： 1）稳定性高； 2）频率特性好；3）工作范围宽； 4）石英晶体发生器电路的简化。
石英晶体振荡器包括下面几部分：输入回路、反馈网络、放大器、振荡电路及整流、滤波、稳压电路等。
石英晶体振荡器是利用单片石英晶体调节某些电容，使它的电压与频率跟随变化，从而产生出变化的电信号。
为了提高石英晶体振荡器的品质因数，要求负载电阻R_0和电容c_0较小。
4。
存储器： 1）存储器有存储信息的功能，只需少量电能就能保持所存储的信息。
它主要由存储单元和控制单元两部分组成。
2）用单一的半导体材料制成，具有记忆功能。
3）结构简单，体积小。
4）需要电源激励工作。
5）只读存储器。
4。
集成逻辑电路：是一种由许多单独的半导体器件组成的具有专门功能的集成电路。
这些半导体器件包括：门电路、触发器、存储器和微处理器。
1）复合逻辑电路：由“触发器”和“门电路”组成的一种逻辑电路。
2） TTL电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。
3） CMOS电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。
4） MIS电路：由“双极型三极管”和“逻辑门”构成的一种逻辑电路。
5）混合逻辑电路：由“门电路”和“触发器”构成的一种逻辑电路。
6） TTL电路加上高阻器后称为TTL集成逻辑电路。
7）将两个或更多的TTL电路加上高阻器后称为TTL门电路。
8）将两个或更多的CMOS电路加上高阻器后称为CMOS集成逻辑电路。
时序逻辑电路
输出 F
0 0 0 0 0 1 0 1
/0
100
/0 /0
011
正常情况下，触发器状态在000～101循环， 但若由于干扰使电路的状态为110或111， 也可以在1、2个时钟后回到以上的主循环。
这称为电路具有自启动能力
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解：状态表的另一种形式：
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
0 0 0
0
可见，每来一个CP脉冲触发器作加1计算，每6个脉冲一个循环，所以这是一个6进 制加法计数器。
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解：状态表的另一种 形式：
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
F
0 0 0 0 0 1
画时序图：
CP Q1 Q2 Q3
J1 X J 2 XQ 1 K 1 XQ 2 K2 X
Q
n 1
JQ
n
KQn
得到各触发器的次态方程：
Q Q
n 1 1 n 1 2
X Q 1 XQ 2 Q 1 X Q 2 Q 1 XQ 2
例2.4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分析图示时序逻辑电路
Q Q
输入
X 0 0 0 0 1 1 1
时序逻辑电路
1 2 3 4 5 6 时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路的分析 同步时序电路的设计 计数器 寄存器 算法状态机
时序逻辑电路
数字电路分为 1. 组合电路： 2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出 还取决于前一时刻电路的状态
时序逻辑电路的基本单元
时序逻辑电路的基本单元时序逻辑电路（SequentialLogicCircuits），又称为时序门电路，是由多种组件构成的电路，它能够跟踪时间的变化，可以用来实现信号的时序控制，从而实现特定的功能。
它的基本单元是由逻辑门、存储器、时序器和比较器等组成的元件组合。
因此，要研究时序逻辑电路的基本单元，就必须先了解这些元件的工作原理。
逻辑门是由若干个输入变量组成，其输出与输入变量有关，可用于实现逻辑功能。
根据输入变量的不同，可以将逻辑门分为与门、或门、异或门、非门、时序逻辑门等。
另外，还可以采用复杂逻辑门，如多输入门、组合电路等，它们能够实现复杂的逻辑功能。
存储器的功能是把输入的信号变换为输出，它可以储存数据，并能够真实地反映输入信号的变化，从而实现电子记忆功能。
一般来说，存储器可以分为电容存储器、场效应管存储器、晶体管存储器和可编程逻辑器件存储器等。
时序器是一种可以按照特定的时序执行序列动作的电路。
它的主要功能是控制信号的变化，从而实现特定的功能。
一般来说，时序器由穿越触发器、异步状态机和同步状态机组成，这些内部的控制逻辑由信号的变化触发。
比较器是一种电路，它主要用来比较两个输入变量的大小，并产生一个比较结果。
它必须是可靠的，以便在比较过程中不断地更新输出信号。
一般来说，比较器由几个比较型逻辑门组成，如比较器、波特率计数器、双稳态比较器等，它们能够实现不同的比较功能。
时序逻辑电路的基本单元是由逻辑门、存储器、时序器和比较器等构成的。
它们能够实现信号的时序控制，从而实现时序逻辑电路的功能。
逻辑门可实现不同的逻辑功能，存储器能够实现电子记忆功能，时序器能够控制信号变化，而比较器则能够比较两个输入变量大小。
因此，研究这些基本单元对于理解时序逻辑电路的实际应用十分重要。
时序逻辑电路的发展使得电子设备的控制变的十分便捷，它的灵活性也大大提高了。
就拿计算机来说，它就是一个时序逻辑电路，通过它能够实现复杂的计算功能。
数字集成电路(时序逻辑电路)
目录
• 引言 • 时序逻辑电路的基本概念 • 数字集成电路的组成 • 时序逻辑电路的分析方法
目录
• 引言 • 时序逻辑电路的基本概念 • 数字集成电路的组成 • 时序逻辑电路的分析方法
目录
• 时序逻辑电路的设计方法 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的发展趋势和挑战
逻辑门
01
逻辑门是数字集成电路的基本组成单元，用于实现逻辑运算（如AND、 OR、NOT等）。
02
常见的逻辑门有TTL（Transistor-Transistor Logic）和CMOS （Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等类型。
03
逻辑门通常由晶体管组成，通过不同的组合和连接方式实现各种逻辑 功能。
目录
• 时序逻辑电路的设计方法 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的发展趋势和挑战
01
引言
01
引言
主题简介
数字集成电路
数字集成电路是利用半导体技术将逻 辑门、触发器等数字逻辑单元集成在 一块衬底上，实现数字信号处理功能 的集成电路。
时序逻辑电路
时序逻辑电路是一种具有记忆功能的 电路，其输出不仅取决于当前的输入 ，还与电路的先前状态有关。常见的 时序逻辑电路有寄存器、计数器等。
时序图
通过图形方式表示时序逻辑电路的输入和输出随时间变化的规律，能够直观地展 示电路的工作过程。
逻辑方程和时序图
逻辑方程
描述时序逻辑电路输入和输出关系的数学表达式，通常由触发器的状态方程和输 出方程组成。
时序图
通过图形方式表示时序逻辑电路的输入和输出随时间变化的规律，能够直观地展 示电路的工作过程。
时序逻辑电路51概述52时序逻辑电路的状态转换表
数字电路与逻辑设计
④ 列状态表： 状态表的已知条件是电路的 外输入和各触发器的原状态；待求量是该时序电 路的原状态所对应的外输出和各触发器的新状态. ⑤ 根据状态表画状态图(或时序图)。并分 析电路的逻辑功能。 ⑥ 对该时序逻辑电路进行电路分析，检查 自启动性能。
数字电路与逻辑设计
例5.3.1：分析下图5.3.1所示同步时序电路
（2）写出次态方程：
Q 0 n 1 J 0 Q 0 n K 0 Q 0 n Q1 n 1 J1 Q1 n K1Q1 n
数字电路与逻辑设计
（3）列出状态转换真值表，见下表5.3.2所示。
输入 现状
Q 1n Q 0n
触发器输入
输出
次态
Q1n+1 Q0n+1
X 0
0 0 0
数字电路与逻辑设计
第五章 时序逻辑电路
5. 1 概述 5. 2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换 图和时序图 5. 3 同步时序逻辑电路的分析和设计方法 5. 4 异步时序电路的分析和设计方法 5. 5 几种常用的时序逻辑电路 5. 7 时序逻辑电路的VHDL描述
数字电路与逻辑设计
5.1概述
逻辑电路
数字电路与逻辑设计
图5.2.2 图5.1.3电路的时序图
数字电路与逻辑设计
5.3 同步时序电路的分析与设计
同步时序电路的分析，就是已知具体电路, 通过分析其工作状态变化的过程及输入与输出之 间的关系，从而弄清该电路的逻辑功能，并给出 适当的文字描述，以便正确地使用这些电路。
数字电路与逻辑设计
5.3.1 同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序电路分析的一般步骤如下： ① 从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱 动方程(亦即存储电路中每个触发器输入信号的 逻辑函数式)。 ② 把得到的这些驱动方程代入相应触发器 的特性方程，得出每个触发器的状态方程，从而 得到由这些状态方程组成的整个时序电路的状态 方程组。 ③ 根据逻辑图写出电路的输出方程。
时序逻辑电路的设计
时序逻辑电路的设计1. 前言时序逻辑电路是数字电路中的一种重要设计方法，它基于时钟信号的变化来实现一系列的操作和功能。
在信息处理、通信、控制等领域，时序逻辑电路被广泛应用于各类数字系统中，如CPU、存储器、控制器等。
本文将介绍时序逻辑电路的基本概念和原理，并详细讨论时序逻辑电路的设计方法、关键技术和常见应用场景。
2. 时序逻辑电路的基本概念和原理2.1 时序逻辑电路的定义时序逻辑电路是一种根据时钟信号的变化来触发和控制操作的电路。
它包括时钟信号的产生和分配、时钟边沿检测和触发、时钟同步和异步操作等组成部分。
2.2 时序逻辑电路的工作原理时序逻辑电路的工作原理基于时钟信号的变化来触发和控制操作。
在时序逻辑电路中，时钟信号被用于同步和控制各个元件的状态和数据传输，使得电路的功能得以正确执行。
时序逻辑电路中最重要的元件是触发器，它是一种能够存储和传输状态的元件。
触发器根据时钟信号的变化来改变自身的状态，从而实现对数据的存储和传输。
常见的触发器有D触发器、JK触发器、T触发器等。
2.3 基于时钟信号的数据传输在时序逻辑电路中，数据的传输是基于时钟信号的。
当时钟信号的边沿或电平变化时，数据在触发器中进行传输。
常见的数据传输方式有同步传输和异步传输。
同步传输是在时钟信号的作用下，所有数据在同一时刻进行传输。
同步传输可以保证数据的稳定性和可靠性，但需要进行时钟同步操作。
异步传输是在时钟信号的边沿或电平变化时，数据在触发器中进行传输。
异步传输不需要进行时钟同步操作，但需要特殊的电路设计来处理时序问题，以保证数据的准确传输。
3. 时序逻辑电路的设计方法3.1 设计流程时序逻辑电路的设计通常遵循以下流程：1.确定电路的功能需求和规格要求。
2.根据功能需求和规格要求，进行逻辑分析和逻辑设计。
3.进行时序分析和时序设计，确定时钟边沿和触发器的选择。
4.进行布线设计和布局布线。
5.进行电路仿真和验证。
6.制造和测试电路。
时序逻辑电路的定义
时序逻辑电路的定义时序逻辑电路是一种基于时钟信号进行操作的电路，它根据输入信号的状态变化和时钟信号的边沿触发，在特定的时刻产生相应的输出信号。
时序逻辑电路在数字系统设计中起着重要的作用，它能够实现复杂的计算、存储和控制功能。
本文将从时序逻辑电路的基本概念、设计原则和应用范围等方面进行详细介绍。
一、时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路由触发器、计数器、状态机等基本元件组成。
触发器是最基本的时序逻辑电路元件，它能够存储一个比特的信息，并在时钟信号的作用下按照一定的规则进行状态转换。
计数器是一种特殊的触发器，它能够根据时钟信号的边沿触发，在每个时钟周期内对计数器的值进行加一或减一的操作。
状态机是由一组触发器和组合逻辑电路组成的复杂时序逻辑电路，它能够根据输入信号的变化和时钟信号的触发，在不同的状态之间进行切换，并产生相应的输出信号。
二、时序逻辑电路的设计原则时序逻辑电路的设计需要遵循以下原则：1. 合理选择触发器类型：触发器有很多种类型，如D触发器、JK 触发器、T触发器等。
在选择触发器类型时，需要考虑电路的功能需求、时钟频率和面积等因素，并综合考虑时序逻辑电路的性能和成本等因素。
2. 确定时钟信号：时序逻辑电路的运行是基于时钟信号的，因此选择合适的时钟信号是非常重要的。
时钟信号的频率和占空比需要根据电路的工作频率和响应时间进行合理的设计，以确保电路的稳定性和可靠性。
3. 确定状态转换规则：状态转换规则是时序逻辑电路的关键，它决定了电路在不同状态之间如何切换，并产生相应的输出信号。
在确定状态转换规则时，需要考虑输入信号的变化和时钟信号的触发，以确保电路能够正确地响应输入信号的变化。
4. 进行时序分析和优化：时序逻辑电路的设计需要进行时序分析和优化，以确保电路的正确性和性能。
时序分析主要包括时序约束分析和时序验证，通过对电路的传输延迟、时钟频率和时序关系等进行分析，以确保电路的稳定性和可靠性。
时序优化主要包括时钟树优化、时序合并和时序缩减等，通过对电路的布局、时钟分配和时序逻辑优化，以提高电路的性能和可靠性。
时序逻辑电路基础知识
时序逻辑电路可按时钟控制时间和逻辑功能进行分类。 1）按各触发器的时钟控制时间分类，时序逻辑电路可分为同步时序逻辑 电路和异步时序逻辑电路。在同步时序逻辑电路中，各触发器的状态变化是在 同一时钟信号控制下同时发生的；而在异步时序逻辑电路中，所有触发器的时 序端并不都接在一个时钟信号上，其状态转换有先有后。
2）按逻辑功能分类，时序逻辑电路可分为数码寄存器、移位寄存器、计 数器等。
计算机电路基础计算机电源自基础本项目主要介绍时序逻辑电路。组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电 路的两大重要组成部分。
时序逻辑电路在任何时刻 的输出不仅取决于该时刻的输 入，还与电路的原状态有关， 即具有记忆功能。时序逻辑电 路方框图如右图所示。
时序逻辑电路方框图
由上图可知，时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分。图中 代表时序逻辑电路的输入， 代表时序逻辑电路的输出，组合电路的一部分输 出 和存储电路的原状态共同决定了存储电路的输出， 代表存储电路的输出， 同时又反馈到组合电路的输入端。这是时序逻辑电路的一般结构，某些时序 逻辑电路会和该方框图有一些差别，但存储电路是必不可少的。它是由具有 记忆功能的触发器组成的，可以说触发器是最简单的时序逻辑电路。
时序逻辑电路-数字部分
摩尔型时序逻辑电路
同步时序逻辑电路是指所有存 储元件的状态变化都发生在同 一时钟脉冲的触发下，因此各 个存储元件的状态变化是同步 的。
异步时序逻辑电路是指电路中 没有统一的时钟脉冲，各个存 储元件的状态变化是由输入信 号和电路内部状态共同决定的 ，因此各个存储元件的状态变 化是异步的。
米利型时序逻辑电路是指电路 的输出仅与当前状态有关，而 与输入信号无关的时序逻辑电 路。
优化设计
通过测试和仿真结果，分析电路的性能瓶颈和优化空间，指导电路 的优化设计。
07 总结与展望
时序逻辑电路发展趋势
更高集成度
随着半导体技术的发展，时序逻辑电路的集成度不断提高， 使得电路更加紧凑、高效。
更低功耗
为了满足移动设备、物联网等应用的需求，时序逻辑电路 正朝着更低功耗的方向发展。
更高速度
输出不仅与当前输入有关，还与电路以前的状态有关。
输出状态稳定
02
在时序逻辑电路中，只有当输入信号发生变化时，电路的状态
才会发生变化，因此输出状态相对稳定。
具有时序关系
03
时序逻辑电路中的信号存在时序关系，即各个信号之间存在时
间上的先后顺序。
时序逻辑电路分类
同步时序逻辑电路
异步时序逻辑电路
米利型时序逻辑电路
寄存器基本概念及分类
寄存器分类
根据功能和应用场景，寄存器 可分为通用寄存器、专用寄存 器和特殊功能寄存器等。
专用寄存器
具有特定功能，如累加器、堆 栈指针寄存器等。
寄存器定义
寄存器是时序逻辑电路中的一 种重要元件，用于存储二进制 数据。
通用寄存器
用于存储普通数据，如地址、 数值等。
特殊功能寄存器
时序逻辑电路的概念和特点
时序逻辑电路的概念和特点时序逻辑电路是一种电子电路设计中常见的逻辑电路类型。
它使用时钟信号进行同步操作，以实现在特定的时间序列中准确控制和处理数据的功能。
时序逻辑电路的特点如下：1. 时序性：时序逻辑电路根据时钟信号的变化来控制和调节其输出。
这意味着在特定的时间周期内，电路将按照定义的顺序和规则处理输入数据，并在时钟边沿时产生输出结果。
时序性保证了电路的按序执行。
2. 同步性：时序逻辑电路通过时钟信号将多个逻辑门或触发器组织在一起。
所有逻辑元件都在时钟信号的控制下进行操作，保证了电路各部分之间的同步性。
这些逻辑元件在时钟的边沿处的状态更新，从而保证了电路内数据的一致性。
3. 存储能力：时序逻辑电路通常包含触发器等存储元件，用于在时钟信号边沿时存储数据。
触发器可以存储先前的输入数据状态，并在时钟信号边沿时将其作为输出。
这种存储能力使得时序逻辑电路能够处理和记忆过去的数据状态。
4. 时序操作：时序逻辑电路的设计和功能主要依赖于时钟信号的控制逻辑和时钟边沿的响应。
通过适当的时钟信号设计和编程，时序逻辑电路能够实现特定的功能和计算操作，如计数、同步通信和定时控制等。
5. 稳定性：时序逻辑电路通过时钟信号的控制使得其内部状态在特定时刻更新并保持稳定。
通过合理的设计和时钟信号的同步，电路在不同工作状态下都能保持稳定的输出结果，而不受输入信号变化的影响。
时序逻辑电路是数字电路设计中的重要部分，广泛应用于计算机、通信系统、控制系统和各种数字设备中。
其主要通过时钟信号的同步操作，实现复杂的数据处理和控制操作，确保电路的正确性和稳定性。
时序逻辑电路概述
00 0/0 10 0/0
0/0
01 11
0/1
如果每个无效状态在若干个时钟作用后 都能够转入有效状态，进入“有效循环”， 那么，称这个电路具有自启动能力；否则 电路就不具有自启动能力。
00 0/0 10 0/0
0/0
01 11
0/1
显然，当X=1时，电路实现的功能是四进制 加法计数器； 当X=0时，电路实现的功能是二进制计数器， 并且不具有自启动能力。
时序逻辑电路示意图
在时序逻辑电路中既包含输出信号只取决于输 入信号的门电路部分，又包含能实现存储功能 的触发器部分。
按照时序逻辑电路中触发器触发方式的 不同，时序逻辑电路可以分为:
同步时序逻辑电路
--所有的触发器共用一个时钟信号，各 个触发器状态变化都在该时钟信号的 作用下同时发生 .
异步时序逻辑电路
时序图 --描述在时钟源CP作用下时序逻辑电路的 状态及输出随输入和时间变化的波形，通 常指有效循环的波形图。
时序图清晰的描述了在输入和时钟源的 作用下，各个触发器状态的变化情况。Βιβλιοθήκη 数字电子技术基础谢谢观看！
状态表 --描述输入信号、输出信号、触发器态 和次态之间关系的表格。 将电路现态的各种取值代入状态方程和
输出方程中计算，求出相应的次态和输出。
时序逻辑电路状态表
X
/Z
0
00
00/0
0
01
11/0
0
10
10/0
0
11
01/1
1
00
01/0
1
01
10/0
1
10
11/0
1
11
00/1
状态图 --描述触发器的动态行为，显示了触发器 如何根据当前所处的状态对不同的情况做 出反应。
时序逻辑电路的基本概念
00 / 1 00 / 1
11 / 0 0 X 01 / 0 0
Y
时序逻辑电路的五种描述方式是可以相互转换的
Y ( Q0 Q1 )A
状态方程组
Q1n1 Q0n A Q0n1 ( Q0n Q1n )A
状态转换真值表
Q1n Q0n A
Q Q n1 n1 10
X
Y
0000000
0011000
0100011
0110110
1000001
1011100
1100001
1110100
3. 将状态转换真值表转换为状态表
时序逻辑电路的基本概念
时序逻辑电路的基本结构与分类
1. 时序电路的基本结构
j
Ii
组合
O
电路 E 存储电路 S k
m
结构特征: *电路由组合电路和存储电路组成。 *电路存在反馈。
输出方程: 激励方程:
O＝f1(I，S)
表达输出信号与输入信号、状态变量的关系式
E＝f2(I，S)
表达了激励信号与输入信号、状态变量的关系式
00 / 1 01 / 0 0
Sn+1/Y
Sn
X
A=0
A=1
a a/0
c/0 0
b a/1
b/0 1
c a/1
d/0 0
d a/1
b/0 0
5. 状态图---有两种
米利型输出标在方向线旁。穆尔型标在圆圈状态名旁。
S/X A/Y 0/0
0/1 a/0
1/0
0/1
0/1
Q1Q0/X A/Y
1/0
0/0
X
Q1
“1”
1J
Q2 1J
简述时序逻辑电路的工作原理及特点
简述时序逻辑电路的工作原理及特点摘要：一、时序逻辑电路的定义与分类二、时序逻辑电路的工作原理1.组合逻辑电路2.时序逻辑电路三、时序逻辑电路的特点1.存储信息能力2.响应速度3.可靠性四、时序逻辑电路的应用领域五、总结正文：一、时序逻辑电路的定义与分类时序逻辑电路是一种电子电路，具有存储和处理时序信息的能力。
根据电路的功能和结构，时序逻辑电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路：组合逻辑电路是一种不考虑信号传输时间的电路，其输出仅依赖于当前时刻的输入。
时序逻辑电路：时序逻辑电路是一种考虑信号传输时间的电路，其输出不仅与当前时刻的输入有关，还与过去的输入状态有关。
二、时序逻辑电路的工作原理1.组合逻辑电路组合逻辑电路主要完成逻辑运算和逻辑处理，如与、或、非、与非、或非等操作。
组合逻辑电路的特点是输出仅依赖于当前时刻的输入，不考虑信号传输时间。
组合逻辑电路的典型应用有加法器、乘法器、编码器、译码器等。
2.时序逻辑电路时序逻辑电路在组合逻辑电路的基础上，增加了存储单元，如触发器、寄存器等。
时序逻辑电路的输出不仅与当前时刻的输入有关，还与过去的输入状态有关。
这使得时序逻辑电路能够处理和存储时序信息，实现对信号的控制和处理。
三、时序逻辑电路的特点1.存储信息能力：时序逻辑电路具有存储和处理时序信息的能力，可以记录和跟踪输入信号的变化。
2.响应速度：时序逻辑电路的响应速度较快，能够迅速地响应输入信号的变化。
3.可靠性：时序逻辑电路具有较高的可靠性，可以在恶劣环境下正常工作。
四、时序逻辑电路的应用领域时序逻辑电路在电子技术、计算机、通信等领域具有广泛的应用。
如触发器在时序电路中的作用，寄存器在计算机中的数据存储，计数器在数字电路中的计数等。
五、总结时序逻辑电路是一种具有存储和处理时序信息能力的电子电路。
通过分析时序逻辑电路的工作原理和特点，我们可以更好地理解和应用这类电路在实际工程中的作用。
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第5章时序逻辑电路5.1 时序逻辑电路的基本概念1.时序逻辑电路的结构及特点时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关，触发器就是最简单的时序逻辑电路，时序逻辑电路中必须含有存储电路。
时序电路的基本结构如图 5.1 所示，它由组合电路和存储电路两部分组成。
图5.1 时序逻辑电路框图时序逻辑电路具有以下特点：（1）时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分，而存储电路要记忆给定时刻前的输入输出信号，是必不可少的。
（2）时序逻辑电路中存在反馈，存储电路的输出状态必须反馈到组合电路的输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。
2.时序逻辑电路的分类（1）按时钟输入方式时序电路按照时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。
同步时序电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态转换与所加的时钟脉冲信号都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不同，电路状态的转换有先有后。
同步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。
（2）按输出信号的特点根据输出信号的特点可将时序电路分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型两类。
米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Q n有关，又与外部输入X有关。
而摩尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态Q n有关，而与外部输入X无关。
（3）按逻辑功能时序逻辑电路按逻辑功能可划分为寄存器、锁存器、移位寄存器、计数器和节拍发生器等。
3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法描述一个时序电路的逻辑功能可以采用逻辑方程组（驱动方程、输出方程、状态方程）、状态表、状态图、时序图等方法。
这些方法可以相互转换，而且都是分析和设计时序电路的基本工具。
5.2 时序逻辑电路的分析方法和设计方法1.时序逻辑电路的分析步骤（1）首先确定是同步还是异步。
若是异步，须写出各触发器的时钟方程。
（2）写驱动方程。
（3）写状态方程（或次态方程）。
（4）写输出方程。
若电路由外部输出，要写出这些输出的逻辑表达式，即输出方程。
（5）列状态表（6）画状态图和时序图。
（7）检查电路能否自启动并说明其逻辑功能。
5.2.1 同步时序逻辑电路的设计方法1.同步时序逻辑电路的设计步骤设计同步时序电路的一般过程如图5.10所示。
图5.10 同步时序电路的设计过程5.3 寄存器和锁存器能够暂存数码（或指令代码）的数字部件称为寄存器。
寄存器根据功能可分为数码寄存器和移位寄存器两大类。
5.3.1 数码寄存器寄存器要存放数码，必须要存得进、记得住、取得出。
因此寄存器中除触发器外，通常还有一些控制作用的门电路相配合。
图5.17为由D触发器组成的4位数码寄存器。
在存数指令（CP脉冲上升沿）的作用下，可将预先加在各D触发器输入端的数码，存入相应的触发器中，并可从各触发器的Q端同时输出，所以称其为并行输入、并行输出的寄存器。
图5.17 4位数码寄存器数码寄存器的特点是：（1）在存入新数码时能将寄存器中的原始数码自动清除，即只需要输入一个接收脉冲，就可将数码存入寄存器中——单拍接收方式的寄存器。
（2）在接收数码时，各位数码同时输入，而各位输出的数码也同时取出，即并行输入、并行输出的寄存器。
（3）在寄存数据之前，应在R D端输入负脉冲清零，使各触发器均清零。
5.3.2 移位寄存器1.单向移位寄存器由D触发器构成的4位右移寄存器如图5.18所示。
CR为异步清零端。
左边触发器的输出接至相邻右边触发器的输入端D，输入数据由最左边触发器FF0的输入端D0接入。
图5.18 D触发器组成的4位右移寄存器除用D触发器外，也可用JK、RS触发器构成寄存器，只需将JK或RS触发器转换为D触发器功能即可。
但T触发器不能用来构成移位寄存器。
图5.20 D触发器组成的4位双向左移寄存器2.双向移位寄存器双向移位寄存器电路结构如图5.20 所示，将右移寄存器和左移寄存器组合起来，并引入控制端S便构成既可左移又可右移的双向移位寄存器。
5.3.3 锁存器1.锁存器原理锁存器又称自锁电路，是用来暂存数码的逻辑部件，如图5.21 所示是一位锁存器逻辑电路图，它与触发器的区别是：当使能信号到来时，输出随输入数码变化（相当于输出直接接到输入端）；当使能信号结束时，输出保持使能信号跳变时的状态不变。
图5.21 一位锁存器逻辑电路图2.锁存器集成电路介绍75 是4 位锁存器，它包括TTL系列中的54/7475 ，54/74LS75 和CMOS系列中的54/74HC75、54/74HCT75 等。
其外引脚排列图如图5.22 所示。
图5.22 4位锁存器75外引脚排列图5.3.4 寄存器集成电路介绍1.集成移位寄存器74194集成移位寄存器74194如图5.23所示。
图5.23集成移位寄存器741942.集成移位寄存器的应用移位寄存器除了具有寄存数码和将数码移位的功能外，还可以构成各种计数器和分频器。
图5.24所示为4位右移寄存器构成的环形计数器。
图5.24 环形计数器图5.25 环形计数器时序图图5.26 用74194构成的环形计数器图5.27 用74194构成的扭环形计数器5.4 计数器能累计输入脉冲个数的时序部件叫计数器。
计数器不仅能用于计数，还可用于定时、分频和程序控制等。
计数器按计数进制可分为二进制计数器和非二进制计数器；按数字的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；按计数器中各触发器翻转是否与计数脉冲同步可分为同步计数器和异步计数器。
5.4.1 二进制计数器1.异步二进制计数器以3 位二进制加法计数器为例，逻辑图如图5.28 所示。
图5.28 JK触发器构成的3位异步二进制加法计数器图5.29 二进制加计数器的时序图图5.30 状态图图5.31 二进制减法计数器状态图图5.32 上升沿触发的二进制减法计数器时序图2.同步二进制计数器(1)同步二进制加法计数器由4个JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器的逻辑图如图5.33所示，图中各触发器的时钟脉冲同时接计数脉冲CP，因而这是一个同步时序电路。
图5.33 4位同步二进制加法计数器的逻辑图由逻辑图知，各触发器的驱动方程分别为J=K0=1J=K1=Q01J=K2=Q0Q12J=K3=Q0Q1Q23图5.34 4位同步二进制加法计数器的时序图（2）同步二进制可逆计数器图5.35 二进制可逆计数器的逻辑图当加/减控制信号X=1时，FF1～FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的Q 端相连，作加法计数；当加/减控制信号X=0时，FF1～FF3中的各J、K端分别与低位各触发器的Q端相连，作减法计数，实现了可逆计数器的功能。
5.4.2 十进制计数器1. 8421BCD码同步十进制加法计数器图5.36 所示为由4 个下降沿触发的JK触发器组成的8421BCD码同步十进制加法计数器的逻辑图。
它是在同步二进制加法计数器的基础上修改而成的。
图5.36 8421BCD码同步十进制加法计数器的逻辑图（1）写出驱动方程（2）写出JK触发器的特性方程（3）作状态转换表（4）作状态图及时序图（5）检查电路能否自启动图5.37 8421BCD同步十进制加法计数器的状态图图5.38 同步十进制加法计数器时序图2. 8421BCD码异步十进制加法计数器异步十进制计数器的逻辑电路图如图5.40所示，从图中可见，各触发器的时钟脉冲端不受同一脉冲控制，各个触发器的翻转除受J、K端控制外，还要看是否具备翻转的时钟条件，因此分析起来较复杂。
5.4.3 集成计数器介绍集成计数器种类很多，有同步的，也有异步的。
集成计数器功能比较完善，一般设有更多的附加功能，适用性强，使用也更方便。
1.异步集成计数器74290二- 五- 十进制异步加法计数器74290 的电路结构如图5.41 所示。
图5.40 8421BCD码异步十进制加法计数器的逻辑图逻辑功能示意图和引脚图如图5.42所示。
图5.4274290的逻辑功能示意图和引脚图2. 74290的应用74290通过输入输出端子的不同连接，可组成不同进制的计数器。
图5.43～图5.45分别是用74290组成的二进制、五进制和十进制计数器（箭头示出信号的输入输出端）。
图5.43 二进制计数器图5.44 五进制计数器图5.45 8421BCD十进制计数器利用反馈复位使计数器清零从而跳过无效状态构成所需进制计数器的方法，称为反馈复位法或反馈清零法。
当计数长度较长时，可将集成计数器级联起来使用。
3.同步集成计数器74161集成芯片74161 是同步的可预置4 位二进制加法计数器。
图5.48 分别是它的逻辑电路图和引脚图。
图5.48 74161的逻辑功能示意图和引脚图4. 74161的应用74161 是集成同步4 位二进制计数器，也就是模16 计数器，用它可构成任意进制计数器。
实现的方法有反馈复位法和反馈预置法。
5.5 节拍脉冲发生器节拍脉冲发生器就是用来产生在时间上有的先后顺序脉冲的一种时序电路，有时也称顺序脉冲发生器。
常见的顺序脉冲发生器有计数型和寄存器型两种。
1.计数型顺序脉冲发生器图5.54所示电路是计数型顺序脉冲发生器。
它由计数器和译码器两部分组成。
三个触发器FF2、FF1、FF0组成异步3位二进制加法计数器，8个与门组成3～8线译码器。
前者是时序电路，后者是组合电路。
图5.54节拍脉冲发生器逻辑图只要在计数器的输入端CP加入固定频率的脉冲，便可在P0～P7端依次得到输出脉冲信号，其波形如图5.55所示。
图5.55 节拍脉冲发生器逻辑图2.特殊计数器型顺序脉冲发生器将移位寄存器的输出通过一定方式反馈到串行输入端，可构成移位寄存器型计数器，由此可以组成移位寄存器型顺序脉冲发生器。
例如在介绍寄存器集成电路时所学的环形脉冲计数器、扭环形计数器（约翰逊计数器）等。
这种方案的优点是结构比较简单，从根本上消除竞争冒险。
缺点是使用的触发器数目比较多，同时还必须采用能自启动的反馈逻辑电路。