电工学-第13章时序逻辑电路

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电工学(目录及教学基本要求)

第13章时序逻辑电路
1.掌握基本R-S触发器的逻辑功能。 2.掌握钟控R-S触发器、J-K触发器和D触发器的逻辑功能及触发方式。 3.理解数码寄存器和移位寄存器的工作原理。 4.理解二进制计数器和十进制计数器的工作原理。 5.理解555集成定时器的工作原理，了解用555集成定时器组成的单稳态触发器和多谐振荡器的工作原理。
第2章交流电路
1.理解正弦交流电中频率、角频率与周期之间，瞬时值、有效值与最大值之间，相位、初相位与相位差之间的关系。 2.理解电路基本定律的相量形式和相量图，掌握用相量法计算简单正弦交流电路的方法。 3.理解R、L、C在交流电路中的作用。 4.掌握串联交流电路中的阻抗、阻抗模和阻抗角的计算；理解串联交流电路中电压与电流的相量关系、有效关系和相位关系。 5.掌握串联、并联和简单混联电路的计算方法。 6.了解正弦交流电路瞬时功率的概念，理解和掌握有功功率、功率因数的概念和计算。 7.了解无功功率和视在功率的概念，了解提高功率因数的方法及其经济意义。 8.了解正弦交流电路串联谐振和并联谐振的条件及特征。 9.了解非正弦周期信号线性电路的基本概念。
பைடு நூலகம்
第1章直流电路
1.了解电路的作用和组成。 2.理解电路模型及理想电路元件(电阻、电感、电容、电压源和电流源)的电压-电流关系。 3.理解电压、电流参考方向的意义。 4.了解电路中的参考点的意义，掌握电位的计算。 5.了解电源的两种模型及其等效变换。 6.理解基尔霍夫定律，了解支路电流法、理解叠加定理和戴维南定理。 7. 了解额定值和电功率的意义。 8.了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻和动态电阻的概念。了解简单非线性电阻电路的图解分析法。
第9章基本放大电路
1.了解模拟电路和数字电路的区别。 2.了解共射极、共集电极单管放大电路的组成和主要特点；掌握静态分析和动态分析的计算方法。 3.了解多级放大的概念，掌握其静态和动态的计算方法。 4.了解差分放大电路的电路组成，工作原理和输入输出方式；掌握其静态和动态的计算方法。 5.了解基本互补对称放大电路的工作原理。

数字电子技术之时序逻辑电路介绍课件

存储逻辑电路：具有记忆功能，输出取决于当前输入和历史状态
时序逻辑电路的特点
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
存储功能：能够存储输入信号的状态，并在一定条件下输出相应的信号
反馈机制：通过反馈机制实现对输入信号的响应和输出信号的控制
定时功能：能够实现对输入信号的定时控制，并在一定条件下输出相应的信号
设计思路：使用D 触发器构成计数器，每个D触发器输出连接到下一个D触发器的输入
设计步骤：
确定触发器的个数和类型
设计触发器的连接方式
编写触发器的逻辑方程
设计电路的仿真和测试
设计结果：实现一个4位二进制计数器，能够正常计数并输出正确的计数值
谢谢
设计原则
01
正确性：保证电路的功能正确，满足设计要求
02
简洁性：尽量减少电路的复杂度，降低成本
03
可靠性：保证电路在各种情况下都能正常工作
04
灵活性：便于修改和扩展，适应不同的需求
05
性能优化：提高电路的速度、功耗和面积等性能指标
设计实例
设计要求：实现一个4位二进制计数器
04
状态图分析步骤：绘制状态图、分析状态转换、确定输出信号
05
状态图分析优点：直观、易于理解和分析复杂电路
状态表分析法
状态表：描述时序逻辑电路状态的表格
状态转换：状态表列出了电路在各种输入条件下的状态转换关系
状态方程：描述状态转换关系的数学方程
状态图：用图形方式表示状态转换关系的方法
组合逻辑电路与时序逻辑电路的区别：组合逻辑电路只对当前的输入信号进行响应，而时序逻辑电路对过去的输入信号和当前的输入信号进行响应。

时序电路的逻辑

时序电路的逻辑
时序电路是一类特殊的电路，其输出值不仅取决于当前的输入值，还取决于过去的输入值，即输入和输出之间存在一定的时间关系。

因此，时序电路中存在着时钟信号，用于同步和调节电路的工作。

时序电路的逻辑可以分为同步和异步两种类型。

1. 同步逻辑：同步逻辑中，所有的电路元件都根据时钟信号的边沿或电平进行操作。

常见的同步逻辑电路包括触发器、计数器和移位寄存器等。

同步逻辑的优点是稳定性高，能够按照时钟信号进行同步操作，适用于需要精确控制时序的场合。

2. 异步逻辑：异步逻辑中，电路元件的操作不仅受时钟信号的影响，还受到输入信号的变化而变化。

常见的异步逻辑电路包括门电路、电平触发器和边沿触发器等。

异步逻辑的特点是电路元件的操作速度较快，但稳定性较差，可能出现冲突和竞争等问题，适用于对操作速度要求较高的场合。

在具体的时序电路中，通常采用状态图或状态表来表示其逻辑关系。

状态图用状态之间的转换图形化表示，而状态表则用表格形式列出各个状态及其对应的输入和输出值。

时序电路的设计和分析需要考虑时钟信号的频率、时序约束、电路延迟等因素，以确保电路的正确性、稳定性和可靠性。

电工学第三版第13章答案

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13.3.2 图示电路是右移寄存器还是左移寄存器？设待存数码为 1001 ，画出 Q4 、Q3、Q2 和 Q1 的波形，列出状态表。
解: 波形如图。
CP Q4 Q3 Q2 Q1
J
1 CP
Q4
Q3
Q2
Q1
J
J
J
J
C
C
C
C
K
K
K
K
CP 顺序 J
0
0
1
1
2
0
3
0
4
1
5
0
6
练习题解答
13.1.1 图示电路是可以用来产生单脉冲的电路。试分析其产生单脉冲的原理，画出 Q 和 Q 的波形。
解：
＋5V
1k?
1k?
R
S
RS
Q
Q Q
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13.1.2 初始状态为 0
的基本 R－S 触发器（低
电平有效）， R 和 S 端 R 的输入信号波形如图所示 S
，求 Q 和 Q 的波形。
Q
解:波形如图。
Q
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下一题
13.2.1 已知图示电路中各输入端的波形如图所示, 工作前各触发器先置 0 , 求 Q1、Q2 和 Q3 的波形。
Q1 Q1 S CR
Q2 Q2 C
JK
Q3 Q3 C
D
CP
A1
RD CP
A2
AA21
解: 波形如图。
Q1
Q2
Q3
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解: 为左移寄存器。

时序逻辑电路PPT课件

6.4 顺序脉冲发生器
顺序脉冲
分类
计数型移位型 : 计数器+译码器
6.4.1 计数型顺序脉冲发生器
一、电路组成由四进制计数器( JK 触发器) 和译码器构成
Q1n Q0n
Y0
&
Q1nQ0n
Y1
&
Q1n Q0n
Y2 &
Q1nQ0n
Y3 &
1
Q0
1J
FF0 C1 1K
Q0
RD
1
Q1 FF1 Q1
1J C1 1K RD
三、用 MSI 构成顺序脉冲发生器
1 CP
DDDD0123
74LS163
LD CR
CCTTTP
Q0
3位二进 Q1
制计数 QQ23
CO
74LS138
SSTTAB STC
Y0 Y1 Y2
译码 YY34
Y5
YY67
74LS374
EN
0D
0Q
1D
1Q
2D 缓冲2Q
3D 4D
寄存
3Q 4Q
5D
5Q
6D
6Q
7D
Q0
Q1
Q2
FF0
FF1
FF2
1D C1 R 1D C1 R
1D C1 R
Q0n1
Q0n
Q1n
Q
n 2
Q3
Q1n1 Q0n
FF3
Q2n1 Q1n
1D C1 R
Q3n1 Q2n
CP
1
CR
CP
不需译码器。不会
Q0
产生竞争冒险。状
Q1
态利用率低。

《时序逻辑电路分析》课件

优化触发器设计
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择时钟的分频与倍频方案，以优化工作速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严格在时钟信号的驱动下进行，保证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻辑电路和时钟信号源三部分组成。
组合逻辑电路用于实现输入信号到输出信号的逻辑变换，主要由门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组成
触发器是时序逻辑电路中的核心元件，用于存储状态信息，常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。

【电工基础知识】时序逻辑电路

【电⼯基础知识】时序逻辑电路时序逻辑电路定义时序逻辑电路主要由触发器构成。

在理论中，时序逻辑电路是指电路任何时刻的稳态输出不仅取决于当前的输⼊，还与前⼀时刻输⼊形成的状态有关。

这跟相反，组合逻辑的输出只会跟⽬前的输⼊成⼀种函数关系。

换句话说，时序逻辑拥有储存器件（）来存储信息，⽽组合逻辑则没有。

从时序逻辑电路中，可以建出两种形式的：：输出只跟内部的状态有关。

（因为内部的状态只会在时脉触发边缘的时候改变，输出的值只会在时脉边缘有改变）：输出不只跟⽬前内部状态有关，也跟现在的输⼊有关系。

时序逻辑因此被⽤来建构某些形式的的，延迟跟储存单元，以及有限状态⾃动机。

⼤部分现实的电脑电路都是混⽤组合逻辑跟时序逻辑。

按“功能、⽤途”分为：1. 寄存器；2. 计数（分频）器；3. 顺序（序列）脉冲发⽣器；4. 顺序脉冲检测器；5. 码组变换器；寄存器定义寄存器：能够暂时存放数码、指令、运算结果的数字逻辑部件，称为寄存器。

寄存器的功能是存储，它是由具有存储功能的组合起来构成的。

⼀个触发器可以存储1位⼆进制代码，故存放n位⼆进制代码的寄存器，需⽤n个触发器来构成。

[1]按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和两⼤类。

基本寄存器只能并⾏送⼊数据，也只能并⾏输出。

移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作⽤下依次逐位右移或左移，数据既可以并⾏输⼊、并⾏输出，也可以串⾏输⼊、串⾏输出，还可以并⾏输⼊、串⾏输出，或串⾏输⼊、并⾏输出，⼗分灵活，⽤途也很⼴。

[1]知识点概述：1、寄存器，就是能够记忆或存储0和1数码的基本部件。

通常都是由各种触发器和门电路来构成的。

2、寄存器分为仅能存储0和1数码的数码寄存器，和既能存储数码同时也能实现数码的左移或右移的寄位移寄存器。

3、在实际中，通常使⽤集成寄存器。

本节讲解了寄存器的电路构成、⼯作原理、对74LS194双向移位寄存器的使⽤进⾏了介绍。

4、有点寄存器具有左移右移的功能寄存器电路如下：（1）由四个D触发器构成，因为每⼀个D触发器可以存放1位⼆进制信息，所以上述电路的寄存器可存放⼀个4位⼆进制数码，⼀般也把这种寄存器称为数码寄存器。

时序逻辑电路PPT课件

时序逻辑电路可以分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路，其中同步时序逻辑电路是最常用的类型。
工作原理
状态表示
时序逻辑电路中的状态通常由存储元件（如触发器）来存储，根据输入信号的变化，电路的状态会随之改变。
状态转移
时序逻辑电路中的状态转移是由输入信号和当前状态共同决定的，根据一定的逻辑关系，电路会从一个状态转移到另一个状态。
。
02
可编程逻辑控制器（PLC）
在工业控制系统中，时序逻辑电路用于实现可编程逻辑控制器，用于自
动化控制和数据处理。
03
传感器接口
时序逻辑电路用于实现传感器接口电路，将传感器的模拟信号转换为数
字信号，并传输给微控制器或可编程逻辑控制器进行处理。
04
CATALOGUE
时序逻辑电路的优化
优化设计
设计
使用基本的逻辑门电路，根据需求逐一设计电路。
自动化工具设计
使用EDA（电子设计自动化）工具进行设计，提高设计效率。
混合设计
结合手工设计和自动化工具设计，根据具体情况选择合适的设计方法。
设计工具
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行设计。
EDA工具
时序逻辑电路
目录
• 时序逻辑电路简介 • 时序逻辑电路设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化 • 时序逻辑电路的发展趋势
01
CATALOGUE
时序逻辑电路简介
定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功能的电路，它能够根据输入信号的变化，按照一定的逻辑关系，输出相应的信号。
分类
输出信号
时序逻辑电路的输出信号是根据当前状态和输入信号来确定的，它会随着状态的变化而变化。

电工学概论之门电路和组合逻辑电路

第13章门电路和组合逻辑电路
数字电路按照功能的不同分为两类：组合逻辑电路；时序逻辑电路。
第 13 章门电路和组合逻辑电路
第 14 章触发器和时序逻辑电路
第13章门电路和组合逻辑电路
数字电路按照功能的不同分为两类：组合逻辑电路；时序逻辑电路。
组合逻辑电路的特点：只由逻辑门电路组成，它的输出变量状态完全由当时的输入变量的组合状态来决定，而与电路的原来状态无关，它不具有记忆功能。
第13章门电路和组合逻辑电路
13.1 基本门电路及其组合
13.1.1 逻辑门电路的基本概念门电路：实现各种逻辑关系的电路。
分析逻辑电路时只用两种相反的工作状态，并用 1 或 0 表示。如开关接通用 1 表示，开关断开用 0 表示。灯亮可用 1 表示，灯灭可用 0 表示。
正逻辑系统：高电位用 1 表示，低电位用 0 表示。
已知组合逻辑电路图，确定它们的逻辑功能。分析步骤： (1)根据逻辑图，写出逻辑函数表达式 (2)对逻辑函数表达式化简或变换 (3)根据最简表达式列出状态表
(4)由状态表确定逻辑电路的功能
第13章门电路和组合逻辑电路
[例 2] 分析下图逻辑电路的功能。
& AAB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱA B
& AB
&Y
&
B AB
Y AABB AB AAB B AB
Ai Bi
Si 全加器
Ci-1
CI CO Ci 逻辑符号
Ci-1：来自低位的进位 Ci：向高位的进位
A( A B) B( A B) AB AB AB
功能：当 A、B 取值不相同时，输出为 1，是异或门。
A =1
B

电子线路课件--13.1 时序逻辑电路概述

•二进制 — 十进制的互换规则
1．二进制化为十进制方法：为“乘权相加法”； [例13.1.5] 把二进制数11101转换为十进制数。解：（11101）2=（1×24+1×23+1×22+0×21+1×20）10
=（16+8+4+0+1）10=（29）10
2．十进制化为二进制方法：为“除2取余倒记法”；
13.1 时序逻辑电路概述
13.1.1 时序逻辑电路的概念 13.1.2 二进制数
13.1 时序逻辑电路概述
13.1.1 时序逻辑电路的概念
1．数字集成电路分类
•组合逻辑电路电路的输出状态只由同一时刻的电路输入状态决定，与电路的原状态无关。
•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。
[例13.1.6] 把十进制数37转换为二进制数。
解：（37）10=（100101）2
2 37 ……1 2 18 ……0 二进制数码 2 9 ……1 应倒着顺序
2 4 ……0 由下向上记为 2 2 ……0 （100101）2
1 ……11001)
2×(101)
＝
2
?
解 (1001) 2×(101) 2＝（101101）2
4．除法运算
1001 × 101
1001 0000 1001 101101
[例13.1.4]
(10111010)
2÷(1101)
＝
2
?
解 (10111010) 2÷(1101) 2＝（1110）2…余（100）2
•二进制数的四则运算
1．加法运算 [例13.1.1] (1001) 2＋(11) 2＝ ?

时序逻辑电路讲解ppt

Q JQ C KQ
CP
J K AQn AQn ，A与Qn是异或关系
A与Qn相同时， J K 0 Qn1 Qn 具有保持原状态功能
A与Qn不同时，J K 1 Qn1 Qn 具有计数功能
时序逻辑电路
特点:
在数字电路中,凡就是任一时刻得稳定输出不仅决定于该时刻得输入,而且还与电路原来得状态有关者,都叫做时序逻辑电路,简称时序电路。
3、动作特点: 在CP=1得全部时间里,输入信号得变化都对主触发器起控制作用,所以当CP下降沿到达时从触发器得状态不仅仅由此时刻输入信号得状态决定,还必须考虑整个CP=1期间输入信号得变化过程。
三、主从RS、JK触发器
主从RS触发器的图形符号
S
1S
Q
CP C1
R
1R
Q
主从JK触发器的图形符号
4. 根据状态转换情况总结电路功能。
例:时序电路见下图, FF1～FF3为主从JK触发器、下降沿动作。分析其逻辑功能。输入端悬空时等同逻辑1。
1J
Q1
C1
1K
Q1 &
FF1
1J
Q2
C1
1K
Q2
FF2
& 1J Q3 &
1
Y
C1
1K
Q3
FF3 CP
J1 Q2 • Q3
K1 1
1、驱动方程 J2 Q1
RD
0–t1： RD=0、 SD=1
Q=1、Q=0
SD t1 t2 t3 t4 t5 t
t1–t2： RD= SD=0
保持Q=1、Q=0
t2 –t3： RD=1、 SD=0
Q
t
Q=0、Q=1

时序逻辑电路课件

E
控制单元
Clk
B[0]
Init Add Done Cnt Shr
Init: DX, BY, T0 , A0, C0
Cnt: TT-1
Add: {C, A}A+D
Shr: {C, A, B}{C, A, B}>>1ZLeabharlann , C0时序逻辑电路
10
乘法器控制单元
• 状态图
Start Reset
Reset
S0
• 寄存器组
• 8个8位寄存器，记为 R0~R7
• ALU为前例
• MEM为存储器
• DI/DO: 输入/输出数据 • MA: 地址 • MW: 写使能
R0 R1-R2
8
3
DA D
WE Register
3
3
AA File BA
A
B
8 8
K
8
01
MUX
MB
8
4
X
Y
ALU
SF H
DI MA MW
MEM
Reset
S0
Done
!Start
Start/Init
S1
Cnt
!B[0]
B[0]/Add
S2
E
Shr
!E
时序逻辑电路
17
乘法器仿真波形
时序逻辑电路
18
寄存器传送
• 寄存器之间传输数据 • 每个寄存器的数据输入
处配置多路数据选择器 (MUX) • 每个寄存器的输出数据连接到所有MUX • 灵活实现多个数据同时传送
S2
else next_state = S0;
E
Shr

时序逻辑电路PPT学习教案

图12-6 同步RS触发器时序波形图
第8页/共44页
2 ．同步 D触发器同步 D 触发器又称为D 锁存器，其逻辑图和逻辑符号如图 12-7所示。
图12-7 同步D触发器 a）逻辑图 b）逻辑符号
第9页/共44页
三、边沿触发器
1 ．边沿 D触发器（ 1 ）逻辑符号边沿 D 触发器的逻辑符号如图12 -8所示。符号图中、端的小圆圈表示低电平有效。该触发器为C P上升沿触发（图中， CP端若有小圆圈表示触发器为CP下降沿触发）。
Qn
第15页/共44页
图 1 2 - 12 J K 触发器时序图
第16页/共44页
（3）边沿JK触发器的应用 74HC112内含两个下降沿JK触发器，图12-13a是利用 74HC112组成的二分频和四分频电路。分频是指电路输出信号的频率是输入信号频率的1/N（其中N为整数，即分频次数），也就是说输出信号的周期是输入信号周期的N倍。
0状态或复位状态。
2 ）当 = 1、 = 0时， Q=1， = 0 ，触发器被置成 1状态。 3）当 =0、 =1时， =1， Q=0，触发器被置成0状态。 4 ）当 = 0、 = 0时， Q= = 1 ，这是一种未定义的状态，既不是 1状态，也不是0状态，这种状态是不稳定的，我们称之为不定状态。
第21页/共44页
（2）异步二进制减法计数器如图12-18所示电路为下降沿触发的异步3位二进制减法计数器。电路的状态转换情况如图12-19所示，图12-20为时序图。
图12-18 异步二进制减法计数器
第22页/共44页

电工学(少学时)唐介第13章时序逻辑电路

Q RD D
Q
SD
CP
CP上升沿,Q =D CP高电平、低电平、
下降沿，Q均不变
D
CP
四位数码寄存器: 待存数码为1101
0 1 Q4
&
0 1 Q3
&
0 0 Q2
&
0 1 Q1
&
取出指令
1
Q D Q Q D
1
Q
0
Q D
Q Q D
1
Q
取数脉冲接收脉冲 ( CP )
RD A4 A3 A2 A1
1
1=S D
置 1 维持线
4 & 置 0 1 1 维 B =1 持 0= A 线 6 & & 5 0 1 CP 1 D
& 3
开，S 和 R 的状态是互补的。如果： R=D=0
门6 被关闭！ D 的变化不能传递到 S、R 端。
Q
SD
Q 1
如果 S = D = 0
RD
&
2 &
D R =1
0= S D
≥1
A SD S C R RD Q
Q
二. J－K 触发器
1. 电路结构主触发器：
Q
Q
S = J Qn
R = K Qn
从触发器 S C R
SD
主触发器 S C R
RD
J CP K
Q = Q’ Q
从触发器打开器关闭
SD
从触发器 S C R
RD
Q’ 主触发器关闭器打开
Q’
主触发器 S C R
第 13 章
13.1 13.2 13.3 13.4