基于Proteus的数字电路分析与设计第7章 时 序 逻 辑 电 路分析与设计
电子教案《数字电子技术》 第七章(教案)第7章 脉冲波形的产生与整形电路
《数字电子技术》教案第7章脉冲波形的产生与整形电路7.1脉冲信号1．脉冲信号概述从广义上讲，不具有连续正弦波形状的信号，几乎都可以称为脉冲信号，最常见的脉冲波形是方波和矩形波，如图7-1所示。
（a）方波（b）矩形波图7-1 方波和矩形波2．矩形脉冲的特性参数：如图7-2所示为矩形脉冲的实际波形图。
在描述矩形脉冲的特性时，通常会使用图7-2中所标注的参数。
图7-2 矩形脉冲实际波形图（1）脉冲幅度V：脉冲电压的最大变化幅度。
m（2）脉冲宽度t：从脉冲前沿到达0.5m V起，到脉冲后沿到达0.5wV为止的时间。
m（3）上升时间t：脉冲上升沿从0.1m V上升到0.9m V需要的时间。
r（4）下降时间t：脉冲下降沿从0.9m V下降到0.1m V需要的时间。
f（5）脉冲周期T：周期重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔，有时也用频率f来表示。
（6）占空比q：脉冲宽度与脉冲周期的比值，即w tq。
T7.2施密特触发器施密特触发器具有以下特点：（1）电路状态转换时，输入信号在低电平上升过程或高电平下降过程中，其所对应的输入转换电平各不相同。
（2）电路状态转换时，通过电路内部的正反馈过程使输出电压波形的边沿变得很陡。
7.2.1门电路组成的施密特触发器1. CMOS反相器组成的施密特触发器如图7-3所示为CMOS反相器组成的施密特触发器的电路结构和逻辑符号图。
将两级反向器串联起来，同时通过分压电阻把输出端的电压反馈到输入端，就组成了施密特触发器。
（a）电路结构（b）逻辑符号图7-3 CMOS反相器组成的施密特触发器2.施密特触发器的电压传输特性（a）同相输出的施密特触发特性（b）反相输出的施密特触发特性图7-6 施密特触发器的电压传输特性（1）图7-6（a）中，v与I v的高低电平是同相的，所以也将这种O形式的电压传输特性称为同相输出的施密特触发特性。
（2）图7-6（b）中，O v与v的高低电平是反相的，所以也将这种I形式的电压传输特性称为反相输出的施密特触发特性。
Proteus数字电路的设计与仿真
Proteus数字电路的设计与仿真
在Proteus中，可以通过图形化界面来设计数字电路。
首先，在工作区中选择Digital模式，然后从元件库中选择所需的数字电路元件，如门电路、时序电路等。
将这些元件拖放到工作区中，然后通过连线连接各个元件，形成完整的数字电路。
可以通过右键点击元件进行属性设置，如输入、输出状态等。
设计完成后，可以进行仿真。
在Proteus中，有两种仿真方式：逻辑仿真和时序仿真。
逻辑仿真可以检查数字电路的逻辑功能是否正确，而时序仿真可以模拟数字电路的时序行为。
通过设置输入信号，可以观察输出信号的变化，并在仿真过程中进行波形图的显示和分析。
在进行仿真之前，需要先设置输入信号的波形，可以手动设置或者通过外部文件导入波形数据。
在仿真过程中，可以随时停止、继续、单步运行，观察信号的变化和仿真结果。
同时，还可以通过添加测试点来监测电路中的特定信号，并通过波形图分析来验证电路设计的正确性。
此外，Proteus还支持调试功能，可以对数字电路进行单步调试，查看元件内部的状态和观察信号的变化，以便找出可能的问题。
总的来说，Proteus可以帮助设计人员进行数字电路的设计与仿真，提高设计的准确性和效率。
时序逻辑电路的分析方法
状态表的做法：
1、写出驱动方程； 2、根据驱动方程、触发器的特性表和时 钟确定每一个时刻触发器的次状态； 3、依次做出触发器的所有状态值。 2、写出状态方程； 3、根据触发器状态方程写出其次状态， 并依次做出触发器的所有状态。
状态方程：
驱动方程： 触发器1：J1=Q3 、K1=1、CP1=CP； 触发器2：J2=K2=1、CP2=Q1； 触发器3：J3=Q1Q2、K2=1、CP3= CP。 状态方程： 触发器1：Q1n+1=Q3Q1n、CP1=CP；
例题1： 分析图示计数器的进制数。
Q1
1J C1 1K 1J C1 1K C1 1K R
Q2
& 1J
Q3
R
R
CP
分析：
写出驱动方程： 触发器1：J1=Q3 、K1=1、CP1=CP； 触发器2：J2=K2=1、CP2=Q1； 触发器3：J3=Q1Q2、K2=1、CP3= CP。
时序图：
触发器1：J1=Q3、K1=1、CP1=CP；
CP Q0 Q1 Q2 Q3
时序图：
触发器0：J0=K0=1、CP0=CP0；
触发器1：J1=Q3 、K1=1、CP1=Q0；
触发器2：J2=K2=1、CP2=Q1； 触发器3：J3=Q1Q2、 K2=1 、CP3=Q0 。
CP Q0 Q1 Q2 Q3
4、自启动：
时序逻辑电路在时钟的作用下，以 任何值为初态都能够进入有效循环。
0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 0
3、状态图：
时序逻辑电路在时钟的作用下，输 出状态变化方程、触发器的特性表和时 钟确定每一个时刻触发器的次状态； 3、依次做出触发器的所有状态值并画图。 2、写出状态方程； 3、根据触发器状态方程写出其次状态， 并依次做出触发器的所有状态并画图。
数字电路与逻辑设计组合逻辑与时序逻辑的设计方法
数字电路与逻辑设计组合逻辑与时序逻辑的设计方法数字电路与逻辑设计是计算机科学与工程学科的重要基础内容之一。
其中组合逻辑与时序逻辑是数字电路设计中的两个关键概念。
本文将详细介绍数字电路中组合逻辑与时序逻辑的设计方法，并探讨它们之间的区别与联系。
一、组合逻辑的设计方法组合逻辑电路是基于逻辑开关（门电路）的组合而成，它的输出只取决于输入信号的当前状态，与时间无关。
组合逻辑电路的设计方法一般包括以下几个步骤：1. 确定逻辑功能：根据问题需求，分析问题所要解决的逻辑功能，如加法、乘法、比较等。
2. 确定逻辑元件：选择适当的逻辑门电路来实现所需的逻辑功能，如与门、或门、非门等。
3. 组合逻辑工作原理设计：根据逻辑功能和逻辑元件的性质，设计组合逻辑电路的工作原理图。
4. 确定真值表：根据逻辑功能和逻辑元件，编写真值表，列出输入和输出的所有可能情况。
5. 确定逻辑表达式：根据真值表，采用布尔代数或卡诺图等方法，简化逻辑表达式，得到最简形式。
6. 逻辑电路图设计：根据逻辑表达式，设计逻辑电路图，将组合逻辑电路的输入端与逻辑门的输入端相连接，输出端与逻辑门的输出端相连。
7. 检查与测试：对设计好的组合逻辑电路进行检查和测试，验证其功能和正确性。
二、时序逻辑的设计方法时序逻辑电路是基于组合逻辑电路的基础上加入时钟信号的一种电路，它的输出不仅取决于当前的输入信号，还受到时钟信号的影响。
时序逻辑电路的设计方法一般包括以下几个步骤：1. 确定逻辑功能：与组合逻辑一样，根据问题需求，分析问题所要解决的逻辑功能。
2. 确定逻辑元件：选择适当的逻辑门电路来实现所需的逻辑功能，如与门、或门、非门等。
3. 组合逻辑工作原理设计：同组合逻辑一样，根据逻辑功能和逻辑元件的性质，设计组合逻辑电路的工作原理图。
4. 确定状态表和迁移图：根据逻辑功能，确定该时序逻辑电路的状态数和状态转移关系，将其绘制成状态表和迁移图。
5. 设计状态方程和输出方程：根据状态表和迁移图，推导出该时序逻辑电路的状态方程和输出方程。
数字电路第7章 应用SSI的时序电路设计与分析
建立原始状态图(表)的一般步骤
① 分析题意，确定输入、输出变量 ② 设置电路状态 首先确定有多少种输入信息需要记忆，即确定原始状态数， 然后为每种需记忆的输入信息设置一个状态并用字母表示。 ③ 画出原始状态图(表)： 根据输入条件和输出要求，确定每个状态的转移方向， 同时在状态转移方向旁边标明输入和输出值。
求得二进制状态表的目的是，为了求出激励函数和输出函数，最后 完成时序电路的设计。
状态分配方案决定着时序电路的复杂程度
理论上，应该有一种可以找到最佳分配方案的算法，然而，要得到 最佳分配方案是很困难的。
这首先是因为编码的方案太多。如果触发器的个数为n（一共有2n 种不同代码），实际状态数为M。若要将2n种代码分配到M个状态中去， 并考虑到一些实际情况，有效的分配方案数为
(S3和S4输出一样， 所以S4多余)
第 7章 应用SSI的时序电路的设计与分析
③ 画状态图，列状态表 方法：以每一状态作现态，分析在各种输入下电路转向的次态和输出。 该电路有一个输入变量X，因此，每个状态有两个转移方向。画状 态图时应先从初始状态S0出发。
当电路处于S0状态(表示还没有收到一个有效的1)时，输出Z=0；
Moore型原始状态表
第 7章 应用SSI的时序电路的设计与分析
二、检测型时序电路
（2）分组信号检测 例：设计一串行数据检测器，要求检测到一组码为111时，输出为1 该电路的功能：将序列信号分割，三个bit为一组。当一组的三个 bit都为1时， 电路输出为1，否则输出为0。 解：① 确定输入变量和输出变量 设该电路的输入变量为X，代表输入的序列串 输出变量为Z，表示输出的检测结果
A B AB C × D E G
(D,G)不可合并 (A,B,E)合并为A，剩下A,C,D,G
proteus二进制码七段数码管译码器的组合逻辑电路
在数字电子和逻辑电路中，七段数码管是一种常见的显示设备，用于显示数字0-9和一些字母。
而要将数字转换为七段数码管所对应的二进制码，就需要使用译码器。
在这篇文章中，我们将探讨proteus二进制码七段数码管译码器的组合逻辑电路。
1. 译码器的基本原理译码器是一种逻辑电路，用于将特定输入信号翻译成特定输出信号。
在数字电子中，最常见的译码器之一就是二进制到七段数码管译码器。
这种译码器可以将4位二进制代码转换成相应的七段数码管上的数字或字母，以便进行显示。
2. proteus中的译码器proteus是一款知名的电子电路仿真软件，提供了丰富的数字逻辑电路模拟功能。
在proteus中，可以使用译码器来模拟数字逻辑电路的设计和工作原理。
通过proteus的组合逻辑模拟器，可以直观地观察译码器的输入和输出关系，从而更好地理解译码器的工作原理。
3. 组合逻辑电路的设计在proteus中，可以通过组合逻辑电路的设计来实现译码器的功能。
组合逻辑电路由多个逻辑门组合而成，可以实现复杂的逻辑功能。
在设计proteus中的二进制码七段数码管译码器时，需要考虑各个输入信号和输出信号的关系，以及逻辑门的连接方式和布局。
4. 实际应用和展望二进制码七段数码管译码器在数字电子领域有着广泛的应用，特别是在数字显示设备和嵌入式系统中。
通过proteus中的模拟实验，我们可以更好地理解译码器的工作原理，从而能够更灵活地应用于实际项目中。
通过对proteus二进制码七段数码管译码器的组合逻辑电路进行探讨，我们可以更好地理解译码器的工作原理和实际应用。
通过proteus的模拟实验，我们可以更深入地理解数字电子和逻辑电路的相关概念，为未来的学习和研究打下坚实的基础。
个人观点和理解：译码器作为数字电子领域的重要组成部分，对于数字信号的处理和显示起着至关重要的作用。
在学习和应用译码器时，需要深入理解其内部的逻辑原理和工作方式，从而能够更好地应用于实际项目中。
时序逻辑电路的分析和设计46页PPT
时序逻辑电路的分析和设计
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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Hale Waihona Puke 28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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基于Proteus的数字电路分析与设计第章组合逻辑电路分析与设计
根据结构不同，可分为可编程逻辑器件（PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）。
PLD：一种可编程的数字逻辑器件，能够通过编程来实 现不同的组合逻辑电路。常见的PLD有通用阵列逻辑（GAL）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）等
FPGA：一种可编程的数字逻辑器件，能够通过编程来实现不同的组合逻辑电路。与PLD不同，FPGA具有更快的速度和更高的集成度
分析交通信号灯控制器的输入输出
选择合适的Proteus组件
根据电路设计需求，需要使用计数器、译码器、与门、非门等组件。
设计电路结构
根据电路设计需求，需要将计数器的输出通过译码器转换成红、黄、绿三种信号灯的控制信号，同时通过与门和非门实现启动、停止和定时控制。
基于Proteus的交通信号灯控制器电路设计
组合逻辑电路是指不包含存储器件，只包含逻辑门电路的数字电路。
设计过程中，需要根据实际需求，选择合适的逻辑门电路、连接方式以及元件参数设置等。
需要注意电路的稳定性以及可能出现的噪声和干扰等问题。
在Proteus中设计组合逻辑电路，需要了解常见的逻辑门电路（如AND、OR、NOT等）及其符号和功能。
基于Proteus的组合逻辑电路设计
调试流程及步骤调试前准备工作：将Proteus软件打开，创建一个新的电路图，并将所需组件拖入电路图中。连接电路：按照电路设计的需求，将组件连接起来，构成完整的交通信号灯控制器电路。放置电源和调试工具：将电源和调试工具放置在电路中合适的位置。运行仿真：点击Proteus软件中的仿真按钮，观察电路的运行情况。调试问题：如果电路运行出现问题，检查电路连接是否正确，电源是否正常等。调试记录：记录调试过程中遇到的问题和解决方法，以及调试结果。
Proteus数字电路的设计与仿真
目录
CONTENTS
• Proteus软件介绍 • 数字电路设计基础 • Proteus中的数字电路设计 • 数字电路仿真实验 • Proteus与其他EDA软件的比较 • Proteus在数字电路设计中的应用实例
01 Proteus软件介绍
软件特点
集成开发环境
Proteus软件提供了一个完整的集 成开发环境，支持数字电路的设 计、仿真和调试。
实时仿真
Proteus支持实时仿真，可以在设 计阶段实时观察电路的行为，提 高了设计效率。
丰富的元件库
Proteus拥有丰富的元件库，包括 各种数字逻辑门、触发器、存储 器等，方便用户进行电路设计。
软件功能
01
原理图设计
在Proteus中设计矩阵键盘和数码管显示电 路的原理图，编写程序实现键盘输入与数码
管显示的对应关系，并进行仿真测试。
感谢您的观看
THANKS
嵌入式系统开发
Proteus可以用于嵌入式系统的设计和仿真，支持多种微控制器和 外设。
教学与实验
由于Proteus的易用性和丰富的功能，它也被广泛应用于电子工程和 计算机科学的教学中，作为学生进行实验和实践的优秀工具。
02 数字电路设计基础
数字电路概述
数字电路定义
数字电路是处理离散二进制信号的电路，与模拟 电路处理连续信号不同。
06 Proteus在数字电路设计 中的应用实例
4位二进制计数器设计
要点一
总结词
使用Proteus软件设计一个4位二进制计数器，通过仿真验 证其功能。
要点二
详细描述
首先在Proteus软件中绘制4位二进制计数器的电路原理图 ，然后进行仿真测试，观察计数器的计数过程和输出结果 。
数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路
第 7 章时序逻辑电路概括时序电路在任何时辰的稳固输出，不单与该时辰的输入信号相关，并且还与电路本来的状态相关。
输X 1 Y1 输入Y m 出X p 组合电路Q1 W1Q t 储存电路W r图时序逻辑电路的构造框图2、时序电路的分类（1）依据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲同样，即电路中有一个一致的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不一样，即电路中没有一致的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
（2）依据输出分类米利型时序电路的输出不单与现态相关，并且还决定于电路目前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路目前的输入没关；或许根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
时序逻辑电路的剖析方法时序电路的剖析步骤：电路图时钟方程、输出方程、驱动方程状态方程计算状态表（状态图、时序图）判断电路逻辑功能剖析电路可否自启动。
同步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.1]异步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.3]计数器观点：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数量称为计数器的“模”，用 M表示。
计数器的“模”实质上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、准时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转能否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、 N进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加 / 减法计数器。
异步计数器一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器剖析图由JK触发器构成的4位异步二进制加法计数器。
剖析方法：由逻辑图到波形图（全部 JK 触发器均构成为 T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出 Q），再由波形图到状态表，从而剖析出其逻辑功能。
数字电路 第七章 时序逻辑电路
/0 001
/0
010 /0
101
100 /1 /0
011
结论:该电路是一个同步五进制( ⑥ 结论:该电路是一个同步五进制(模5)的加 法计数器,能够自动启动, 为进位端. 法计数器,能够自动启动,C为进位端.
§7.3 计数器
7.3.1 计数器的功能和分类
1. 计数器的作用
记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频, 记忆输入脉冲的个数;用于定时,分频,产 生节拍脉冲及进行数字运算等等. 生节拍脉冲及进行数字运算等等.
1 0 1 0 1 0 1 0
3. 还可以用波形图显示状态转换表. 还可以用波形图显示状态转换表.
CP Q0 Q1 Q2
思考题: 思考题:试设计一个四位二进制同步加法计数 器电路,并检验其正确性. 器电路,并检验其正确性.
7.3.4 任意进制计数器的分析
例:
Q2 J2 Q2 K2 Q1 J1 Q1 K1 Q0 J0 Q0 K0
第七章 时序逻辑电路
§7.1 概述 §7.2 时序逻辑电路的分析方法 §7.3 计数器 §7.4 寄存器和移位寄存器 §7.5 计数器的应用举例
§7.1Байду номын сангаас概述
在数字电路中, 在数字电路中,凡是任一时刻的稳定 输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和 输出不仅决定于该时刻的输入,而且还和 电路原来的状态有关者 电路原来的状态有关者,都叫做时序逻辑 电路,简称时序电路 时序电路. 电路,简称时序电路. 时序电路的特点:具有记忆功能. 时序电路的特点:具有记忆功能.
下面将重点 讨论蓝颜色 电路—移位 电路 移位 寄存器的工 寄存器的工 作原理. 作原理. D0 = 0 D1 = Q0 D2 = Q1 D3 = Q2
基于Proteus的数字电路分析与设计第章组合逻辑电路分析与设计
真值表是一种描述逻辑电路输入和输出之间逻辑关系的表格，通过列出所有可能输入组合及其对应的输出结果来表示。
组合逻辑电路的表示方法
02
组合逻辑电路的分析
观察电路
分析的基本步骤
逻辑功能分析
真值表和表达式
简化电路
加法器
用于实现二进制加法运算的电路，如二进制全加器和二进制减法器。
用于比较两个二进制数的电路，如二进制数值比较器和数值比较选择器。
注意设计的可维护性和可扩展性
04
组合逻辑电路的实现
基本逻辑门
AND、OR和NOT是构建所有组合逻辑电路的基本门。
复杂逻辑门
通过基本逻辑门组合，可以构建更复杂的逻辑门，如多输入门、多输出门等。
利用门电路实现
中规模集成电路（MSI）
指将多个逻辑门集合在单个芯片中，以实现更复杂的逻辑功能。
MSI芯片种类
用于在多个输入中选择一个输出的电路，如 2:1 多路复用器和 4:1 多路复用器。
用于检测二进制数中“1”的个数的电路，如奇偶校验器、偶校验器和奇偶校验选择器。
用于将二进制编码转换为对应输出信号的电路，如二进制译码器和优先级编码器。
常用组合逻辑电路
数值比较器
奇偶校验器
译码器
多路复用器
03
组合逻辑电路的设计
设计的基本步骤
详细分析任务的具体要求和条件，明确需要实现的功能和指标。
明确设计任务和要求
逻辑抽象和化简
门级实现
电路优化
根据任务要求，对逻辑关系进行抽象和化简，得到最小项表达式或真值表。
将抽象化简后的逻辑关系逐级展开成实际的门电路，并选择合适的门器件。
对门级实现后的电路进行优化，包括减少器件数量、降低功耗和提高响应速度等方面。
电子课件电子技术基础第六版第七章触发器及时序逻辑电路
1. 掌握寄存器、计数器的功能和常见类型。 2. 能识读常用寄存器、计数器集成电路的引脚。
时序逻辑电路是数字电路的另一个重要组成部分，它与组 合逻辑电路的功能不同，其特点是任一时刻电路的输出状态 （新状态）不仅取决于该时刻的输入信号，而且与前一时刻 电路的状态（原状态）有关。常用的时序逻辑电路有寄存器 和计数器。
图所示为典型的数字控制系统框图
典型数字控制系统框图
一、数 / 模转换器（DAC）
DAC 的主要作用是将输入的数字信号转换成模拟信号（ 电压或电流）。一个 n 位DAC 的组成框图如图所示，它由参 考电压源、输入寄存器、模拟开关、电阻译码网络以及运算 放大器组成。
n 位 DAC 的组成框图
目前 DAC 的集成芯片型号很多，中规模集成芯片 DAC0832 是一种 CMOS 工艺的集成 8 位单片 DAC，其外形 和引脚排列如图所示。
二、计数器
计数器是由触发器和门电路组成的一种时序电路，可以用 来统计输入脉冲的个数（称为计数），还可以用来定时、分 频或者进行数字运算等。
1. 计数器的分类 （1）按照进位数制的不同，计数器可分为二进制计数器 、十进制计数器和 N 进制（即任意进制）计数器。 （2）按照计数过程中计数变化的趋势是增加还是减少， 计数器可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器（既可 做加法计数，又可做减法计数）。 （3）按照时钟脉冲引入的方式（或者计数器中各触发器 翻转的次序），计数器可分为异步计数器和同步计数器。
8 位 DAC0832 的外形和引脚排列 a) 外形 b) 引脚排列
二、模 / 数转换器（ADC）
ADC 的主要作用是将输入的模拟信号转换成数字信号。 根据模拟信号在时间上是连续的而数字信号是离散的特点， 进行 A/D 转换。A/D 转换只能在一系列选定的瞬间对输入的 模拟信号取样，然后再把这些取样值转换成用二进制代码表 示的数字量输出。所以通常要经过采样、保持、量化和编码 四个步骤才能完成 A/D 转换，如图所示。
时序逻辑电路的分析与设计
下面通过实例来讨论时序电路逻辑功能的四种表达方法。
1. 逻辑方程组 例：
A ≥1
CP 1
&
D0 1D
Q0
C1
Q0
FF0
&
D1 1D
Q1
C1 Q1
FF1 &
输出方程
Y(Q0 Q1 )A
激励方程组 D 0(Q0Q 1)A
D1 Q0 A
状态方程组
Q1n1 D
Y Q 0 n1(Q 0 nQ 1 n)A
分析过程的主要表现形式: 时序电路的逻辑功能是由其状态和输出信号的变化的规
律呈现出来的。所以,分析过程主要是列出电路状态表或画 出状态图、工作波形图。
29
6.2.1 分析同步时序逻辑电路的一般步骤:
1.了解电路的组成； 电路的输入、输出信号、触发器的类型等。 2. 根据给定的时序电路图,写出下列各逻辑方程式： (１) 输出方程； (２) 各触发器的激励方程; （3）状态方程: 将每个触发器的驱动方程代入其特性 方程得状态方程。
Ii
组
合
电
E
路k
CP或CP
组
合
存储电路 S m
电 路
j O
10
6.1.2 时序电路功能的表达方法
组合电路的逻辑功能可以用输出方程（表达式）、真值表和 波形图来表达。
时序电路的逻辑功能可以用逻辑方程组、状态表、状态图 和时序图来表达。逻辑方程组包括：输出方程组、激励方程组、 状态方程组。
三组方程、状态表和状态图之间可直接实现相互转换。且 根据其中的任意一种表达方式，都可以画出时序图。
A
冲到来时，电路进入状态Ｂ，此时，
电路的输出为１；若Ｘ＝１则电路
时序逻辑电路的分析方法和设计思路
时序逻辑电路
数字电路与逻辑设计
2. 异步时序逻辑电路的基本分析方法
以下图所示3个T′触发器构成的时序逻辑电路为例，我
们讨论其分析方法和步骤。
Q0
Q1
Q2
JQ
CP
C F0
KQ
JQ C F1 KQ
JQ C F2 KQ
“1”
RD
1
分析电路类型：
时序逻辑电路中如果除CP时钟脉冲外，无其它输入信 号，就属于莫尔型，若有其它输入信号时为米莱型；各位
为了能把在一系列时钟脉冲操作下的电路状态转换全过 程形象、直观地描述出来，常用的方法有状态转换真值表、 状态转换图、时序图和激励表等。这些方法我们将在对时 序逻辑电路的分析过程中，更加具体地加以阐明。
时序逻辑电路
数字电路与逻辑设计 1. 同步时序逻辑电路的基本分析方法
[例7.2.1] 分析如图7.2.2所示时序电路的逻辑功能
时序逻辑电路
数字电路与逻辑设计
1. 二进制计数器
当时序逻辑电路的触发器位数为n，电路状态按二进制数
的自然态序循环，经历2n个独立状态时，称此电路为二进
制计数器。
Q0
Q1
Q2
JQ
CP
C F0
KQ
JQ C F1 KQ
JQ C F2 KQ
“1”
RD
结构原理：三个JK触发器可构成一个“模8”二进制计数器。 触发器F0用时钟脉冲CP触发，F1用Q0触发，F2用Q1触发； 三位JK触发器均接成T′触发器—让输入端恒为高电平1； 计数器计数状态下清零端应悬空为“1”。（如上一节的分 析例题，就是一个三位触发器构成的二进制计数器。）
基于Proteus 数字电路的分析与设计101页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
谢谢
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（1）同步、异步的概念，电路现态、次态、有效 状态、无效状态、有效循环、无效循环、自启动的 概念，寄存的概念；
7.0 概述
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
取决于该时刻电由路触的发输器入保存 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路的分析步骤：
1
电路图
时钟方程、 驱动方程和
输出方程
2
将驱动方 程代入特 性方程
状态方程
3 计算
判断电路逻 辑功能,检查
自启动
5
时序图
4 状态图、 状态表
例7.1.1
解: ①写方程组
驱 动 方 程
J1
(Q2
Q3
)
J 2 Q1
J3
Q1
Q2
K1 1 K2 (Q1 Q3 ) K3 Q2
第7章
时 序 逻 辑 电 路分 析与设计
教学内容
7.0 概述 7.1 时序逻辑电路的分析方法 7.2 计数器 7.3 寄存器和移位寄存器 7.4 环形计数器和扭环形计数器 7.5 时序逻辑电路的设计方法
教学要求
一.重点掌握的内容：
（1）时序逻辑电路的概念及电路结构特点； （2）同步时序电路的一般分析方法； （3）同步计数器的一般分析方法； （4）会用置零法和置数法构成任意进制计数器。 （5）同步时序逻辑电路设计方法。
1
00
00 0
11 1
00 0 0
0
⑤说明电路功能 这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。
几个概念
有效状态：在时序电路中，凡是被利用了的状态。
有效循环：有效状态构成的循环。 无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态。
无效循环：无效状态若形成循环，则称为无效循环。 自启动：在CLK作用下，无效状态能自动地进入到有 效循环中，则称电路能自启动，否则称不能自启动。
N进制计数器
加法计数器
同步计数器
二进制计数器 十进制计数器
减法计数器 可逆计数器 加法计数器
减法计数器
计
可逆计数器
数
N进制计数器
·
器
二进制计数器
·
·
异步计数器 十进制计数器
·
N进制计数器
·
·
7.2.1 异步计数器（Asynchronous counters）
1、异步二进制计数器 3位异步二进制加法计数器
④作时序图
1
1
0
1
0
0
1
0
0
11
1
⑤说明电路功能 A=0时是二位二进制加法计数器； A=1时是二位二进制减法计数器。
7.2计数器
在数字电路中，能够记忆输入脉冲个数的电 路称为计数器。
分类： 加法计数器
二进制计数器 同步计数器
按计按数计按器数计中器数触中器发的容器数量是字否增同减十时进翻制转计减数法器计数器 可逆计异数步器计数器
时序电路： 组合电路 + 触发器
电路的状态与时间顺序有关
x1 xi
...
组合逻辑电路
...
y1 yj
q1
z1
...
存储电路
...
ql
zk
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与
该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的
状态有关。
构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
二、时序逻辑电路的分类：
按
同步时序逻辑电路
J0 K0 1 J1 K1 1 J2 K2 1
触发器为下降沿触发， Q0接CLK1,Q1接CLK2。
若上升沿触发，则应 Q0′接CLK1,Q1′接CLK2。
3位异步二进制减法计数器
J0 K0 1 J1 K1 1 J2 K2 1
触发器为下降沿触发，Q0 接CLK1, Q1接CLK2。
若上升沿触发，则应 Q0 接CLK1, Q1 接CLK2。
2、异步十进制计数器
异步二－五－十进制计数器74LS290 置9端
置0端
若计数脉冲由CLK0端输入，输出由Q0端引出， 即得到二进制计数器；若计数脉冲由CLK1端输入， 输出由Q1～Q3引出，即是五进制计数器；若将CLK1 与Q0相连，同时以CLK0为输入端，输出由Q0 ~ Q3引 出，则得到8421码十进制计数器。
Q2
Q3
③计算、列状态转换表
QQ1*2*
(Q2 Q3 Q1 Q2
) Q1 Q1
Q3
Q2
Q3*
Q1
Q2
Q3
Q2
Q3
画状态转换图
Q3Q2Q1
/Y /1
111
/0 000
/0 001
/1 110 /0 101
/0
010
011
/0 100 /0
④作时序图
1
1
1
0
0
0
00
11
动
作
所有触发器状态的变化都是在同一
特
时钟信号操作下同时发生。
点
可 分
异步时序逻辑电路
为
触发器状态的变化Biblioteka 是同时发生。米利型时序逻辑电路
按
输
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还
出
决定于电路当前的输入。
特
点
可 穆尔型时序逻辑电路
分
为
输出仅决定于存储电路的状态，与电路
当前的输入无关。
7.1 时序逻辑电路的分析方法
Y AQ1Q2 AQ1Q2
转换条件
画状态转换图
输入 现 态
电路状态 A/Y
A
Q2 Q1
Q2Q1
0
转换方向 0
0
00 1/0 01
0 1
0/1 1/1
1/0
1
11 1/0 10
1 1
00 01 10 11 00
11 10 01
次态
Q2* Q1*
01 10 11 00 11
10 01 00
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
③计算、 Y
列状态转 换表
输A入Q1Q2现 AQ态1Q2
A Q2 Q1
00 0
00 1
01 0
QQ102*1*
Q11 A0
Q1
1 0 Q2
10 1
11 0
11 1
次态
Q2* Q1*
01 10 11 00 11
00 01 10
输出
Y
0 0 0 1 1 0 0 0
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
同步时序电路，时钟方程省去。
输出方程 Y Q2 Q3
②求状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程
Q* JQ KQ 中得电路的状态方程:
QQ12**
J1Q1 J 2Q2
K1Q1 (Q2 Q3 ) Q1 K2Q2 Q1 Q2 Q1
Q3
Q2
Q3*
J 3Q3
K3Q3
Q1 Q2 Q3
/1 111
/0 000
/0 001
/1 110 /0 101
/0
010
011
/0 100 /0
例7.1.2
解: ①写方程式
驱 动 方 程
D1
Q1
D2 A Q1 Q2
②求状态方程 代入D触发器的特性方程，得到电路的状态方程
QQ2*1*DD21
Q1 A
Q1
Q2
输出方程
Y (( AQ1Q2 ) ( AQ1Q2 )) AQ1Q2 AQ1Q2