数字电子技术时序逻辑电路(PPT 57)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第5章 时序逻辑电路
数字电子技术
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路的分析方法 5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.3 时序逻辑电路的设计方法
第5章 时序逻辑电路
时序电路逻辑功能上的特点：任意时刻的输出不仅取决于该 时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态有关。时序逻 辑电路的框图如图5-1所示：
画出状态转换图：
第5章 时序逻辑电路
画时序图：
该电路能够自启动。
第5章 时序逻辑电路
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
第5章 时序逻辑电路
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n1
Q1
Q2
Q3n（Q0
下降沿动作）
第5章 时序逻辑电路
列状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
画状态转换图：
第5章 时序逻辑电路
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。 如图5-3所示为4位寄存器74LS175的逻辑图。该寄存器具有 异步清零功能，当 =0时，触发器全部清零；当 =1， 出现上升沿时，送到R数D 据输入端的数据被存入寄存器RD，实现 送数功能。由于此寄存器是由边沿触发器构成，所以其抗干 扰能力很强。
图5-1 时序逻辑电路的框图
第5章 时序逻辑电路
1）时序逻辑电路是由组合逻辑电路和存储电路两部分组 成，其中存储电路必不可少。2）存储电路的输出和输入信 号共同确定时序电路的输出。
驱动方程： Y (tn) F X (tn), Q(tn)
状态方程： Z (tn) GX (tn), Q(tn) 输出方程： Q(tn1) H Z (tn), Q(tn)
第5章 时序逻辑电路
2）同步十进制计数器
第5章 时序逻辑电路
写驱动方程： T 0 1
T1 T2
Q0 Q1
• Q3 Q0
T 3 Q2 Q1Q0 Q3Q0
写状态方程：
Q0n1 Q0 Q1n1 Q0 Q3 Q1
Qn21 Q1Q0 Q2
第5章 时序逻辑电路
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
Βιβλιοθήκη Baidu
n
Q0
Q3
n
Q2
这三个方程能够全面描述一个时序电路的逻辑功能。
第5章 时序逻辑电路
直观描述时序电路中全部状态转换关系的方法：状态转换 表、状态转换图和时序图。
状态转换表的列写方法：任意设定电路的1组输入变量取值 和1种初态，代入该电路的状态方程和输出方程，得到电路 的次态和输出；以得到的次态作为新的初态，连同此时的输 入变量取值，再代入状态方程和输出方程，得到新的次态和 输出，直至将电路中全部状态转换关系全部列成表格即可。
第5章 时序逻辑电路
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
第5章 时序逻辑电路
写驱动方程： T 0 1
T
1
T 2
Q0 Q1 Q
0
T 3 Q2 Q1Q0
写状态方程： QQQ1nn20n111Q(QQ001Q0Q)1 Q2 Q3n1 (Q2 Q1Q0) Q3
写输出方程： C Q3Q2 Q1Q0
分析步骤： 1.写驱动方程； 2.写状态方程； 3.写输出方程。
第5章 时序逻辑电路
[例5-1]试分析图5-2所示时序逻辑电路的逻辑功能， 要求①写出驱动方程、状态方程和输出方程；②列 出状态转换表；③画出状态转换图；④画出时序 图；⑤判断电路能否自启动？
第5章 时序逻辑电路
解：该电路为1个摩尔型同步时序逻辑电路。
第5章 时序逻辑电路
5.2.2计数器
计数器是能够用来记录输入脉冲的个数的逻辑电路。
按照计数器中的各个触发器状态翻转先后，可分为同步计数 器和异步计数器； 按照计数过程中，数字的增减可分为：加法计数器、减法计 数器和可逆计数器； 按照计数过程中数字的编码方式可分为：二进制计数器和二十进制计数器等。 按照计数容量可分为：十进制计数器、十六进制计数器、进 制计数器等。
第5章 时序逻辑电路
状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
图5-4 同步二进制加法计数器的状态转换图
第5章 时序逻辑电路
图5-5 同步二进制加法计数器的时序图
第5章 时序逻辑电路
图5-8 同步4位二进制加法计数器74LS161的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
表5-1 同步4位二进制加法计数器74LS161的功能表
写驱动方程： J1 K1 1
J
2
Q1
•
Q3
J
3
Q1
•
Q2
K 2 Q1 K 3 Q1
写状态方程：
QQ1n2n11 Q3n1
Q1 Q1 Q1
• •
Q3 Q2
n
Q2
n
Q3
Q1 Q n2 Q1 Q3n
写输出方程：
Y Q1 • Q3
第5章 时序逻辑电路
列出状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
图5-3 4位寄存器74LS175的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
2. 移位寄存器 移位寄存器不仅具有存储的功能，而且还有移位功能，可以 用于实现串、并行数据转换。如图5-4所示为4位移位寄存器 的逻辑图。
第5章 时序逻辑电路
假设串行信号输入端，依次输入1011，并设初态为0，画出 电压波形图：
时序图是在一系列时钟脉冲的作用下，电路的状态和输出随 时间变化的波形图。 按照触发器状态翻转先后可分为：同步时序电路和异步时序 电路。 按照输出信号的特点不同可分为：摩尔型和米里型。
第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路的分析方法 5.1.1 同步时序逻辑电路的分析方法
同步时序逻辑电路的分析是已知同步时序逻辑电路的逻辑 图，找出其逻辑功能。
数字电子技术
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路的分析方法 5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.3 时序逻辑电路的设计方法
第5章 时序逻辑电路
时序电路逻辑功能上的特点：任意时刻的输出不仅取决于该 时刻的输入，而与信号作用前电路原来的状态有关。时序逻 辑电路的框图如图5-1所示：
画出状态转换图：
第5章 时序逻辑电路
画时序图：
该电路能够自启动。
第5章 时序逻辑电路
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
第5章 时序逻辑电路
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n1
Q1
Q2
Q3n（Q0
下降沿动作）
第5章 时序逻辑电路
列状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
画状态转换图：
第5章 时序逻辑电路
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。 如图5-3所示为4位寄存器74LS175的逻辑图。该寄存器具有 异步清零功能，当 =0时，触发器全部清零；当 =1， 出现上升沿时，送到R数D 据输入端的数据被存入寄存器RD，实现 送数功能。由于此寄存器是由边沿触发器构成，所以其抗干 扰能力很强。
图5-1 时序逻辑电路的框图
第5章 时序逻辑电路
1）时序逻辑电路是由组合逻辑电路和存储电路两部分组 成，其中存储电路必不可少。2）存储电路的输出和输入信 号共同确定时序电路的输出。
驱动方程： Y (tn) F X (tn), Q(tn)
状态方程： Z (tn) GX (tn), Q(tn) 输出方程： Q(tn1) H Z (tn), Q(tn)
第5章 时序逻辑电路
2）同步十进制计数器
第5章 时序逻辑电路
写驱动方程： T 0 1
T1 T2
Q0 Q1
• Q3 Q0
T 3 Q2 Q1Q0 Q3Q0
写状态方程：
Q0n1 Q0 Q1n1 Q0 Q3 Q1
Qn21 Q1Q0 Q2
第5章 时序逻辑电路
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
Βιβλιοθήκη Baidu
n
Q0
Q3
n
Q2
这三个方程能够全面描述一个时序电路的逻辑功能。
第5章 时序逻辑电路
直观描述时序电路中全部状态转换关系的方法：状态转换 表、状态转换图和时序图。
状态转换表的列写方法：任意设定电路的1组输入变量取值 和1种初态，代入该电路的状态方程和输出方程，得到电路 的次态和输出；以得到的次态作为新的初态，连同此时的输 入变量取值，再代入状态方程和输出方程，得到新的次态和 输出，直至将电路中全部状态转换关系全部列成表格即可。
第5章 时序逻辑电路
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
第5章 时序逻辑电路
写驱动方程： T 0 1
T
1
T 2
Q0 Q1 Q
0
T 3 Q2 Q1Q0
写状态方程： QQQ1nn20n111Q(QQ001Q0Q)1 Q2 Q3n1 (Q2 Q1Q0) Q3
写输出方程： C Q3Q2 Q1Q0
分析步骤： 1.写驱动方程； 2.写状态方程； 3.写输出方程。
第5章 时序逻辑电路
[例5-1]试分析图5-2所示时序逻辑电路的逻辑功能， 要求①写出驱动方程、状态方程和输出方程；②列 出状态转换表；③画出状态转换图；④画出时序 图；⑤判断电路能否自启动？
第5章 时序逻辑电路
解：该电路为1个摩尔型同步时序逻辑电路。
第5章 时序逻辑电路
5.2.2计数器
计数器是能够用来记录输入脉冲的个数的逻辑电路。
按照计数器中的各个触发器状态翻转先后，可分为同步计数 器和异步计数器； 按照计数过程中，数字的增减可分为：加法计数器、减法计 数器和可逆计数器； 按照计数过程中数字的编码方式可分为：二进制计数器和二十进制计数器等。 按照计数容量可分为：十进制计数器、十六进制计数器、进 制计数器等。
第5章 时序逻辑电路
状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
图5-4 同步二进制加法计数器的状态转换图
第5章 时序逻辑电路
图5-5 同步二进制加法计数器的时序图
第5章 时序逻辑电路
图5-8 同步4位二进制加法计数器74LS161的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
表5-1 同步4位二进制加法计数器74LS161的功能表
写驱动方程： J1 K1 1
J
2
Q1
•
Q3
J
3
Q1
•
Q2
K 2 Q1 K 3 Q1
写状态方程：
QQ1n2n11 Q3n1
Q1 Q1 Q1
• •
Q3 Q2
n
Q2
n
Q3
Q1 Q n2 Q1 Q3n
写输出方程：
Y Q1 • Q3
第5章 时序逻辑电路
列出状态转换表：
第5章 时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
图5-3 4位寄存器74LS175的逻辑图
第5章 时序逻辑电路
2. 移位寄存器 移位寄存器不仅具有存储的功能，而且还有移位功能，可以 用于实现串、并行数据转换。如图5-4所示为4位移位寄存器 的逻辑图。
第5章 时序逻辑电路
假设串行信号输入端，依次输入1011，并设初态为0，画出 电压波形图：
时序图是在一系列时钟脉冲的作用下，电路的状态和输出随 时间变化的波形图。 按照触发器状态翻转先后可分为：同步时序电路和异步时序 电路。 按照输出信号的特点不同可分为：摩尔型和米里型。
第5章 时序逻辑电路
5.1 时序逻辑电路的分析方法 5.1.1 同步时序逻辑电路的分析方法
同步时序逻辑电路的分析是已知同步时序逻辑电路的逻辑 图，找出其逻辑功能。