时序逻辑电路.1PPT课件
合集下载
时序逻辑电路ppt课件PPT学习教案
2021/8/13
24
（2）顺序负脉冲
第24页/共114页
2021/8/13
25
5.2 二进制计数器
5.2.1 异步二进制计数器 5.2.2 同步二进制计数器
第25页/共114页
2021/8/13
26
5.2 二进制计数器
计数器：用以统计输入时钟脉冲CP个数的电路。 计数器的分类：
1．按计数进制分 二进制计数器：按二进制数运算规律进行计数的 电路称作二进制计数器。 十进制计数器：按十进制数运算规律进行计数的 电路称作十进制计数器。 任意进制计数器：二进制计数器和十进制计数器 之外的其它进制计数器统称为任意进制计数器。
出 Q1 Q2
Q3
0
1
0000
1
1
1000
2
0
1100
3
1
0110
4
0
1011
5
0
0101
6
0
0010
7
0
0001
8
0
0000
第13页/共114页
2021/8/13
14
④ 时序图
2021/8/13
并行图5输-5出 4位右移位寄存器时序图
第14页/共114页
串行输出
15
（2）左移位寄存器
串行 输入
2021/8/13
图5-4 4位右移位寄存器
第12页/共114页
同步时序 逻辑电路
13
② 工作过程
指③逐位状将依态数次表码输11入01）右。移串行输入给寄存器（串行输入是
在接收数表码5-前2 ，4从位右输移入位端寄输存入器状一态个表负脉冲把各触
发器置为0状态（称为清零）。
数字电子技术第五章 时序逻辑电路ppt课件
2. 集成同步二进制计数器
常用的集成同步二进制加计数器有74LS161、 74LS163等。74LS161的实物图、引脚排列和逻辑 符号如图5.4所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（a） 实物图
（b） 引脚排列
（c） 逻辑符号
图5.4 集成同步二进制计数器74LS161
74、L1S01脚61C的T1T6是个计引数脚器中的：工1脚作状为态异控步制清端C R零；端，9脚 是置数控制端，L D7脚CTP
（a） 实物图
（b〕引脚排列
（c） 逻辑符号
图5.7 集成同步十进制可逆计数器74LS192
74LS192的功能表如表5.7所示。
表5.7
74LS192的功能表
输入
输出
CR L D
C PU C PD D 3 D 2
D1 D 0
Q3
Q2
Q1
Q0
1 ××××××× 0 0 0 0
0
0
××
d3
d2
d1
d0
1
出
说明
清零 置9 二进制计数
五进制计数
8421码十进制 计数
5421码十进制 计数
由表5.6可知，74LS90具有如下功能。
① 2脚R0A、3脚R0B接高电平“1〞时，计数器被清零，高电 平电压最小值为2V。正常使用时，两个引脚中至少有1个 应接低电平“0”，低电平电压最大值为0.8V。
② 6脚S9A、7脚S9B接高电平“1〞时，计数器置数为9。正常 计数时，两个引脚中至少有1个应接低电平“0”。
d3
d2
d1
d0
0 1 1 1 ××××
保持
0 1 ↑ 1 ××××
加计数
第4章 时序逻辑电路
建立时间tsetup：输入信号D在时钟边沿到达前需稳定的时间
保持时间thold ：输入信号D在时钟边沿到达后需继续稳定的时间
20
2.4 D触发器
带使能端的D触发器：通过使能端EN信号来控制是否在时钟信号的触
发边沿进行数据的存储。
2选1
多路复用器
EN有效（=1） 选择外部D输入
EN无效（=0） 保持触发器当前的输出
D锁存器状态表、状态图和特征方程
状态转移表
D
Q*
0
1
0
1
D锁存器的时序图
特征方程：Q* = D（C=1）
状态图
D=1
D=0
0
1
D=1
D=0
D
C
Q
18
2.4 D触发器
由一对主、从D锁存器构成
主
D触发器符号
CLK
从
主锁存器
从锁存器
L
写入
不变
上升沿
锁存
开始写入
H
不变
写入
从锁存器只在时钟CLK的上升沿到来时采样主锁存器的输出QM的
• 输出逻辑模块G ：输出函数（现态和外部输入的逻辑函数）
Mealy型：输出依赖于当前状态和当前输入信号
Moore型：输出仅依赖于当前状态，和当前输入信号无关
输出=G(现态,输入)
标准脉冲信号
属于Mealy型时序逻辑电路
6
1.2 时序逻辑电路基本结构
Moore型：输出信号仅依赖于当前状态。
输出=G(现态)
在置位态下，若R输入变为高电平，则经过两级门延迟变为复位态
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。
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。
时序逻辑电路PPT
Y F (Q)
仅取决于电路状态
6.2.时序逻辑电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路的分析：就是给定时序电路，找出该电 路的逻辑功能，即找出在输入和CLK作用下，电路的次 态和输出。由于同步时序逻辑电路是在同一时钟作用 下，故分析比较简单些，只要写出电路的驱动方程、 输出方程和状态方程，根据状态方程得到电路的状态 表或状态转换图，就可以得出电路的逻辑功能。
图6.1.2
6.1 概述
三、时序逻辑电路的分类：
根据触发器动作特点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，存储电 路中所有触发器的时钟使用统一的CLK,状态变化发生 在同一时刻，即触发器在时钟脉冲的作用下同时翻转; 而在异步时序逻辑电路中，触发器的翻转不是同时的 没有统一的CLK,触发器状态的变化有先有后。
C Q0Q3
01000000 01011010 01100100 01111110
clk3 Q0
此电路为异步十进 制计数器
10000000 10011011 0 00 00 0 0 0
6.2.时序逻辑电路的分析方法
(6)状态转换图
/0 1110 1111
Q3Q2Q1Q0
/C/1/0Fra bibliotek/0/0
0000 0001 0010 0011
6.1 概述
图6.1.1
可以用三个方程组来描述
y1 f1(x1, x2 ,, xi , q1, q2 ,, ql )
①
输出方程 Y F ( X ,Q)
y
j
f1(x1, x2 ,, xi , q1, q2 ,, ql )
6.1 概述
图6.1.1
数字电子技术时序逻辑电路PPT
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
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
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。
[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。
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：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
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
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。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
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
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
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。
[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。
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：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
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
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。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器
时序逻辑电路分析与设计(1)幻灯片PPT
0
Q0
0
0
1
1
0
0
Q1
0
0
Q2
0
0
1
0
0
0
Z
0
0
1
0
逻辑功能分析：异步5进制加法计数器。
电气与信息工程系
【解2】利用状态转换图分析
（l）写出驱动方程、时钟方程和状态方程
J2 Q1nQ0n
J1 1
J0
Q
n 2
K2 1
K1 1
K0 1
CP2 CP
CP1 Q0 CP0 CP
将驱动方程代入的特性方程 Qn1JQnKQn可得状态方程：
x1
z1
组合逻辑
xi
电路
zj
q1
w1
存储电路
ql
wk
信号间的逻辑关系可以用 三个向量方程来表示:
输出方程：
Z( tn ) = F[X(tn),Q(tn)]
电路输出变量逻辑式
驱动方程：
W( tn ) = H[X(tn),Q(tn)]
各触发器输入端的逻辑式
状态方程：
Q(tn+1) = G[W(tn),Q(tn)]
"1" 1K
RD Q0
RD
FF1 1J Q1 & C1 1K
RD Q1
FF2
1J Q2 C1 1K
RD Q2
Z &
电气与信息工程系
FF0
1J Q0
CP
C1
"1" 1K
RD Q0
RD
FF1 1J Q1 & C1 1K
RD Q1
（1）写出各触发器的驱动方程：
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
电工学时序逻辑电路-PPT精品
13
Q
Q
章
时 序 逻 辑 SD
& 1
电 路
0S
&
置 1
3
维
持 线
1
A
&
5
00
& 2
1R
& 4
B0
& 6
如果 S = D = 0
门 4 和门 5 同时 RD 被关闭！
D 的变化不能传 递到 S、R 端。
置 0 维 持 线
CP 1
D1
大连理工大学电气工程系
第
13
章
真值表
时
D Qn+1
序
逻
0
0
辑
电
1
1
路
置 0
B=D
维 持
A=D
线
大连理工大学电气工程系
第
13
Q =D
章
时 序 逻 辑 SD
& 1
电
DS
路
&
置 1
3
维
持 线
D=
A
&
5
CP 1
29
Q
(2) 当CP 由 0变1 时
门 3 和门 4 打开
&
2
S=D
RD
DR
则
&
4
置
0
维
B
=
D
持 线
&
6
R=D Q=D
D
大连理工大学电气工程系
第
13
Q
章
时 序 逻 辑 SD
大连理工大学电气工程系
9
第
13 章
时序逻辑电路ppt课件
2. 移位存放器：不仅能存放数码组成的数据，而且能将 数码所在的高位或低位形状进展移位(左移、右移和 双向移位)。
三、计数器 计数器是对脉冲个数进展计数，具有计数功能的电路。 1．二进制计数器
第 4 个 CP 脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3 = 1000；回到 初始形状。假设不断输入脉冲，那么存放器形状依上面的顺序 反复循环，输出端轮番分配一个矩形脉冲。
3．形状表
环形脉冲分配器形状表
CP M1 M0
01
1
10
1
20
1
30
1
40
1
DSR（ Q3 ） 0 0 0 1 0
Q0 Q1 Q2 Q3 1000 0100 0010 0001 1000
2. 分类：按显示器发光段数分为七段显示或八端显示；按 显示器所用发光资料分为荧光数码管、半导体数码管及 液晶显示器。
3. 译码显示电路 4. 七段数码显示器
七段发光线段分别用 a、b、c、d、e、f、g 七个小写字 母表示。
七段显示组合与数字对照表
段
数
a
b
c
d
e
f
g
01111110
10110000
1．电路 把输出端 Q3 接至右移输入 端DSR，使 DSR = QC3R；1 。
2．任务原理
初始时，M1M0 = 11，存放 器处于并行输入任务方式； D0D1D2D3 = 1000；输入 CP 脉 冲，在脉冲上升沿出现时，输出 端输出 Q0Q1Q2Q3 = 1000。
任务时，M1M0 = 01，芯片处于右移任务方式，DSR = Q3 = 0。
21101101
31111001
40110011
51011011
三、计数器 计数器是对脉冲个数进展计数，具有计数功能的电路。 1．二进制计数器
第 4 个 CP 脉冲上升沿出现时，Q0Q1Q2Q3 = 1000；回到 初始形状。假设不断输入脉冲，那么存放器形状依上面的顺序 反复循环，输出端轮番分配一个矩形脉冲。
3．形状表
环形脉冲分配器形状表
CP M1 M0
01
1
10
1
20
1
30
1
40
1
DSR（ Q3 ） 0 0 0 1 0
Q0 Q1 Q2 Q3 1000 0100 0010 0001 1000
2. 分类：按显示器发光段数分为七段显示或八端显示；按 显示器所用发光资料分为荧光数码管、半导体数码管及 液晶显示器。
3. 译码显示电路 4. 七段数码显示器
七段发光线段分别用 a、b、c、d、e、f、g 七个小写字 母表示。
七段显示组合与数字对照表
段
数
a
b
c
d
e
f
g
01111110
10110000
1．电路 把输出端 Q3 接至右移输入 端DSR，使 DSR = QC3R；1 。
2．任务原理
初始时，M1M0 = 11，存放 器处于并行输入任务方式； D0D1D2D3 = 1000；输入 CP 脉 冲，在脉冲上升沿出现时，输出 端输出 Q0Q1Q2Q3 = 1000。
任务时，M1M0 = 01，芯片处于右移任务方式，DSR = Q3 = 0。
21101101
31111001
40110011
51011011
第10章时序逻辑电路PPT课件
SD
A--〉B VA
A
&• Q
S B
VB &• Q
RD
Q
+5V
第7页/共88页
B--〉A
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.1.1 同步RS触发器
电路
符号
Q
Q
B& SD
D&
&A RD
&C
S
R
CP
时钟脉冲
第8页/共88页
S RD Q
CP
Q
R SD
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
数码寄存器 存放二进制数码的逻辑部件
Q3
Q2
Q1
Q0
QQ 清零 RDCP D
QQ RDCP D
QQ RDCP D
QQ RDCP D
CP
d3
d2
d1
d0
第22页/共88页
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.2.2 移位寄存器 每加入一个CP脉冲，每个触发器中所
1. 单向移位寄存器 存储的数码就依次向左或向右移一位
Cr DSR D0 D1 D2 D3DSLGND
Cr DSR D0 D1 D2 D3DSLGND
1
第26页/共88页
5V 清零 SB
时序逻辑电路的描述方法
• 状态方程 • 状态表 • 状态图 • 时序图
第27页/共88页
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.3 计数器
计数器能对进入计数器的脉冲数进行累计， 不仅可作计数器，还能作分频器。 按计数进制模数不同有二进制、十进制和N （任意）进制计数器；按计数器是递增还是 递减，可分为加法、减法和可逆计数器；按 计数脉冲引入方式和触发器翻转时刻的不同， 由分为同步和异步计数器。
A--〉B VA
A
&• Q
S B
VB &• Q
RD
Q
+5V
第7页/共88页
B--〉A
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.1.1 同步RS触发器
电路
符号
Q
Q
B& SD
D&
&A RD
&C
S
R
CP
时钟脉冲
第8页/共88页
S RD Q
CP
Q
R SD
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
数码寄存器 存放二进制数码的逻辑部件
Q3
Q2
Q1
Q0
QQ 清零 RDCP D
QQ RDCP D
QQ RDCP D
QQ RDCP D
CP
d3
d2
d1
d0
第22页/共88页
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.2.2 移位寄存器 每加入一个CP脉冲，每个触发器中所
1. 单向移位寄存器 存储的数码就依次向左或向右移一位
Cr DSR D0 D1 D2 D3DSLGND
Cr DSR D0 D1 D2 D3DSLGND
1
第26页/共88页
5V 清零 SB
时序逻辑电路的描述方法
• 状态方程 • 状态表 • 状态图 • 时序图
第27页/共88页
电工和电子技术（下） 第6章 时序逻辑电路
6.3 计数器
计数器能对进入计数器的脉冲数进行累计， 不仅可作计数器，还能作分频器。 按计数进制模数不同有二进制、十进制和N （任意）进制计数器；按计数器是递增还是 递减，可分为加法、减法和可逆计数器；按 计数脉冲引入方式和触发器翻转时刻的不同， 由分为同步和异步计数器。
- 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)。
同步时序电路：所有触发器由同一时钟脉冲源控制 异步时序电路：没有统一的时钟脉冲
Q0
Q0
FF0 FF0
FF1
Q1
Q1 Q2
Q2 Q3
FF1
FF2
FF2 FF3
DIR
1D
1D
CP C1 C1
1D
1D
1D
C1
C1
C1
1D
1D
C1
C1
CP
.
4.3 概 述
2.计数器和状态机
计数器：除了时钟信号之外，没有输入变量X，它仅 仅在时钟控制下自动地改变状态。计数器一般直接以触 发器的状态作为输出。
Q
n 0
1
0 0 00 0 1
0 0 10 1 0
0 1 00 1 1
0 1 11 0 0
1 0 01 0 1
1 0 11 1 0
1 1 00 0 0
1 1 1
.
4.5.1 同步计数器设计
（3）求出状态方程（根据状态表画卡诺图）
Q2n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
00 0 1 0
K 2
Q
n 1
4.4 同步时序电路分析
（1）写出驱动方程：
J
0
Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1
Q
n 0
K 1
Q
n 0
Q
n 2
J 2
Q
n 0
Q
n 1
K 2
Q
n 1
(2) 写出状态方程 Q 0 n 1J0Q 0 nK 0 Q 0 nQ 2 n Q 1 nQ 0 n
Q 1 n 1 J 1 Q 1 n K 1 Q 1 n Q 0 n Q 1 n Q 0 n Q 2 n Q 1 n
Q0 Q1
Qn-1
CP 复位
计数器
状态机：除了时钟信号之外，还有输入信号X，它通
过对输入信号X的响应实现状态转移。
.
4.3 时序逻辑电路概述
3.摩尔型状态机和米里型状态机
摩尔型（Moore）：输出只和现态有关，与输入无关。 Y=F1 (Qn )
米里型（Mealy）：输出不仅和现态有关，还和输入有关。 Y=F1 ( X, Qn )
输入信号
X
Q
状态信号
组合电路
输出信号
Y
存储电路
Z
驱动信号
CP
.
4.3 时序逻辑电路概述
三、典型的时序逻辑电路——串行加法器
一位全加器
10110101 A 00111011 B
∑ S 11110000
Ci-1
Ci
CI CO
1D
CP
C1
D触发器
.
4.3 时序逻辑电路概述
四、时序逻辑电路的分类
1. 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路
输输入入 CCPP
组合组电合路电路 1D1D C1C1
组合组电合路电路 输出输出
.
4.4 同步时序电路分析
输入端的表达式，
如T、J、K、D
同
写各触发器的驱动方程
步
写电路的输出方程
组合电路的输出
时
序
写触描发述器状的态状转态换方程
电
关系的表格
路
的
作状态真值表及状态转换图
分
画出时钟脉冲作用下
析
作时序波形图 的输入、输出波形图
11 1 ×0
Q1n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
00 1 0 1
10 1 ×0
Q2n1Q1Q0Q2Q1Q2 Q1n1Q0Q1Q2Q0Q1
Q0n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
01 0 0 1
Q 0n 1Q 1Q 0Q 2Q 0Q 1Q 2Q 0
11 0 ×0
.
4.5.1 同步计数器设计
方
法
得到电路的逻辑功能
.
4.4 同步时序电路分析
例：请分析以下同步时序电路：
FF0 1J
Q0
C1 1K
Q0 &
FF1
Q1
1J
C1
Q1
1K
CP
（1）写出驱动方程：
J
0
Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1
Q
n 0
K 1
Q
n 0
Q
n 2
.
FF2 & 1J
Q2
&
1
Y
C1
Q2
1K
J 2
Q
n 0
Q
n 1
检查自启动如不符 合要求，重新设计
.
4.5.1 同步计数器设计
例：试用JK触发器设计一个同步七进制计数器。 解：（1）逻辑抽象，画出状态图。
Q2Q1Q0 000
001
010
011
110
1Hale Waihona Puke 1100需要三个触发器。
.
4.5.1 同步计数器设计
（2）列出状态表
Q
n 2
Q
n 1
Q
n 0
Q
n 2
1
Q 1n 1
Q2n1Q1Q0Q2Q1Q2 Q0n1 Q1Q2Q0
Q1n1Q0Q1Q2Q0Q1
（3）求出电路的驱动方程 将上述状态方程与JK触发器的特性方程相比较得：
Q 2 n 1 J 2 Q 2 n K 2 Q 2 n Q 0 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n
（3）写出输出方程：
Y Q1nQ2n .
4.4 同步时序电路分析
Q0n1Q2QQ12QnQ01n Q0n Q10n010Q0nQ1n0Q 010n Q2nQ1n010Q2n1Q 010n1Q1nQ2nQ1nQ2n
0
Y
1
（7）结论：同步自然态序七进制计数器。
.
4.5 同步时序电路设计
时序逻辑电路设计的几种方法 1．采用小规模集成门电路和触发器设计； 2．采用标准的中规模集成电路设计； 3．采用可编程逻辑器件设计。
.
4.5 同步时序电路设计
设定状态
画出状态转换图
列出状态真值表
设
计
求状态方程
步
求驱动方程
骤
画逻辑电路图
时序逻辑电路
4.3 时序逻辑电路概述 4.4 同步时序逻辑电路的分析 4.5 同步时序逻辑电路的设计 4.6 异步时序逻辑电路的分析 4.7 常用时序逻辑电路模块
.
4.3 时序逻辑电路概述
一、 什么是时序逻辑电路？
• 组合电路： 电路的输出只与当前的输入有关，而与以
前的输入无关。 结构：由门电路构成。
C1P作0 用0后，1最终0 能1进入有0 效
循1 环0称该1 电路1 具1有自0启动能0力
。1上述1 时0序电0路能0 够自0 启动1。 111 0 0 0 1
.
4.4 同步时序电路分析
（6）时序图（设Q2Q1Q0初态为000）
CP
Q0 0
1
0
1
0
1
0
0
Q1 0
0
1
1
0
0
1
0
Q2 0
0
0
0
1
1
1
Y Q1nQ2n 111
110
101
100
（4）根据状态 方程列出状态。
（5）作出状态图
Q环20n ，Q100称n0Q0为00→n有1Q1效20n0+七循1 Q个环01n+状。1 Q1态0n+构1 成Y0循
，00 称10“为11无011”效位状00于态有1。1 效01循
环
0 之0
外
0 1如 果1 无1效 状0 态0在 若 干0 个
• 时序电路： 电路在某一给定时刻的输出，不仅取决于该
时刻电路的输入,还取决于前一时刻电路的 状态。
结构：组合电路+触发器。 • 举例：电视遥控器。
.
4.3 时序逻辑电路概述
二、时序电路的模型
• 输出方程：
Y=F1 ( X, Qn )
• 驱动方程:
Z=F2 ( X, Qn )
• 状态方程：
Qn+1=F3 ( Z, Qn )
Q0
Q0
FF0 FF0
FF1
Q1
Q1 Q2
Q2 Q3
FF1
FF2
FF2 FF3
DIR
1D
1D
CP C1 C1
1D
1D
1D
C1
C1
C1
1D
1D
C1
C1
CP
.
4.3 概 述
2.计数器和状态机
计数器：除了时钟信号之外，没有输入变量X，它仅 仅在时钟控制下自动地改变状态。计数器一般直接以触 发器的状态作为输出。
Q
n 0
1
0 0 00 0 1
0 0 10 1 0
0 1 00 1 1
0 1 11 0 0
1 0 01 0 1
1 0 11 1 0
1 1 00 0 0
1 1 1
.
4.5.1 同步计数器设计
（3）求出状态方程（根据状态表画卡诺图）
Q2n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
00 0 1 0
K 2
Q
n 1
4.4 同步时序电路分析
（1）写出驱动方程：
J
0
Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1
Q
n 0
K 1
Q
n 0
Q
n 2
J 2
Q
n 0
Q
n 1
K 2
Q
n 1
(2) 写出状态方程 Q 0 n 1J0Q 0 nK 0 Q 0 nQ 2 n Q 1 nQ 0 n
Q 1 n 1 J 1 Q 1 n K 1 Q 1 n Q 0 n Q 1 n Q 0 n Q 2 n Q 1 n
Q0 Q1
Qn-1
CP 复位
计数器
状态机：除了时钟信号之外，还有输入信号X，它通
过对输入信号X的响应实现状态转移。
.
4.3 时序逻辑电路概述
3.摩尔型状态机和米里型状态机
摩尔型（Moore）：输出只和现态有关，与输入无关。 Y=F1 (Qn )
米里型（Mealy）：输出不仅和现态有关，还和输入有关。 Y=F1 ( X, Qn )
输入信号
X
Q
状态信号
组合电路
输出信号
Y
存储电路
Z
驱动信号
CP
.
4.3 时序逻辑电路概述
三、典型的时序逻辑电路——串行加法器
一位全加器
10110101 A 00111011 B
∑ S 11110000
Ci-1
Ci
CI CO
1D
CP
C1
D触发器
.
4.3 时序逻辑电路概述
四、时序逻辑电路的分类
1. 同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路
输输入入 CCPP
组合组电合路电路 1D1D C1C1
组合组电合路电路 输出输出
.
4.4 同步时序电路分析
输入端的表达式，
如T、J、K、D
同
写各触发器的驱动方程
步
写电路的输出方程
组合电路的输出
时
序
写触描发述器状的态状转态换方程
电
关系的表格
路
的
作状态真值表及状态转换图
分
画出时钟脉冲作用下
析
作时序波形图 的输入、输出波形图
11 1 ×0
Q1n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
00 1 0 1
10 1 ×0
Q2n1Q1Q0Q2Q1Q2 Q1n1Q0Q1Q2Q0Q1
Q0n+1 Q1Q0 Q2 00 01 11 10
01 0 0 1
Q 0n 1Q 1Q 0Q 2Q 0Q 1Q 2Q 0
11 0 ×0
.
4.5.1 同步计数器设计
方
法
得到电路的逻辑功能
.
4.4 同步时序电路分析
例：请分析以下同步时序电路：
FF0 1J
Q0
C1 1K
Q0 &
FF1
Q1
1J
C1
Q1
1K
CP
（1）写出驱动方程：
J
0
Q
n 2
Q
n 1
K 0 1
J 1
Q
n 0
K 1
Q
n 0
Q
n 2
.
FF2 & 1J
Q2
&
1
Y
C1
Q2
1K
J 2
Q
n 0
Q
n 1
检查自启动如不符 合要求，重新设计
.
4.5.1 同步计数器设计
例：试用JK触发器设计一个同步七进制计数器。 解：（1）逻辑抽象，画出状态图。
Q2Q1Q0 000
001
010
011
110
1Hale Waihona Puke 1100需要三个触发器。
.
4.5.1 同步计数器设计
（2）列出状态表
Q
n 2
Q
n 1
Q
n 0
Q
n 2
1
Q 1n 1
Q2n1Q1Q0Q2Q1Q2 Q0n1 Q1Q2Q0
Q1n1Q0Q1Q2Q0Q1
（3）求出电路的驱动方程 将上述状态方程与JK触发器的特性方程相比较得：
Q 2 n 1 J 2 Q 2 n K 2 Q 2 n Q 0 n Q 1 n Q 2 n Q 1 n Q 2 n
（3）写出输出方程：
Y Q1nQ2n .
4.4 同步时序电路分析
Q0n1Q2QQ12QnQ01n Q0n Q10n010Q0nQ1n0Q 010n Q2nQ1n010Q2n1Q 010n1Q1nQ2nQ1nQ2n
0
Y
1
（7）结论：同步自然态序七进制计数器。
.
4.5 同步时序电路设计
时序逻辑电路设计的几种方法 1．采用小规模集成门电路和触发器设计； 2．采用标准的中规模集成电路设计； 3．采用可编程逻辑器件设计。
.
4.5 同步时序电路设计
设定状态
画出状态转换图
列出状态真值表
设
计
求状态方程
步
求驱动方程
骤
画逻辑电路图
时序逻辑电路
4.3 时序逻辑电路概述 4.4 同步时序逻辑电路的分析 4.5 同步时序逻辑电路的设计 4.6 异步时序逻辑电路的分析 4.7 常用时序逻辑电路模块
.
4.3 时序逻辑电路概述
一、 什么是时序逻辑电路？
• 组合电路： 电路的输出只与当前的输入有关，而与以
前的输入无关。 结构：由门电路构成。
C1P作0 用0后，1最终0 能1进入有0 效
循1 环0称该1 电路1 具1有自0启动能0力
。1上述1 时0序电0路能0 够自0 启动1。 111 0 0 0 1
.
4.4 同步时序电路分析
（6）时序图（设Q2Q1Q0初态为000）
CP
Q0 0
1
0
1
0
1
0
0
Q1 0
0
1
1
0
0
1
0
Q2 0
0
0
0
1
1
1
Y Q1nQ2n 111
110
101
100
（4）根据状态 方程列出状态。
（5）作出状态图
Q环20n ，Q100称n0Q0为00→n有1Q1效20n0+七循1 Q个环01n+状。1 Q1态0n+构1 成Y0循
，00 称10“为11无011”效位状00于态有1。1 效01循
环
0 之0
外
0 1如 果1 无1效 状0 态0在 若 干0 个
• 时序电路： 电路在某一给定时刻的输出，不仅取决于该
时刻电路的输入,还取决于前一时刻电路的 状态。
结构：组合电路+触发器。 • 举例：电视遥控器。
.
4.3 时序逻辑电路概述
二、时序电路的模型
• 输出方程：
Y=F1 ( X, Qn )
• 驱动方程:
Z=F2 ( X, Qn )
• 状态方程：
Qn+1=F3 ( Z, Qn )