第6章 时序逻辑电路[可修改版ppt]

4）状态转换表
5）状态图
例2 试分析图示时序电路。
1）驱动方程（输入方程）
J AB K (A B)'
2）输出方程
YABQ
3）状态方程
Q * = J Q '+ K 'Q = A B Q '+ (A + B )Q
4）状态表
5）状态图
6）波形图 设Q=0（初态），加到输入端A、B的波形如图。
3）状态方程 由JK特性方程：Q*=JQ’+K’Q 可得各触发器的次态表达式——状态方程
Q1*(Q2 Q3)'Q1' Q2*Q1 Q2 'Q1'Q3 'Q2 Q3*Q1 Q2 Q3 'Q2 'Q3
4）输出方程
YQ2 Q3
5）状态转换表（依次设初态，求次态）
状态转换表的另一种形式：
6）状态图
2、有外部输入的时序电路 例1 试分析图示时序电路。
1）时钟方程 CLK1=CLK2=CLK（对同步电路可省去）
2）驱动方程（输入方程）
J1 Q2 ',K1 1 J2 Q1,K2 1
3）状态方程 由JK特性方程：Q*=JQ’+K’Q 可得各触发器的次态表达式——状态方程
Q1 Q2 'Q1 ' Q2* Q1 Q2 '
4）状态转换表（依次设初态，求次态）
2）状态编码 3）编码后状态转换表
2n1m2n
5. 选触发器类型 6. 求输出方程、状态方程、驱动方程 7. 画电路图 8. 检查自启动能力
二、设计举例
☆Moore型同步时序电路设计
例1 试设计一个自然态序、带进位输出端的同步 五进制计数器。
解： 1）设定状态，作原始状态图
2）状态编码
∵M=5， ∴取触发器位数 n=3
3）编码后状态图
6）作电路图
C Q2
J0Q2'J1Q0J2Q1Q0 K01K1Q0K21
7）检查自启动能力 由状态方程可得：
由此表可以看出，电路具有自启动能力。
8）完整状态图
例2 试设计一个模可变递增同步计数器，当控制 信号X=0时为三进制计数，X=1时为四进制计数。 设置一个进位输出端C。
解：1）根据题意画状态图
时序逻辑电路框图
Hale Waihona Puke Baidu
X——外部输入 Y——外部输出 Z——触发器的控制输入 Q——触发器的状态输出
时序电路的结构： 1）由组合电路和存储电路（触发器）构成； 2）触发器的状态与电路的输入信号共同决定了电 路的输出。
一个时序电路可以没有组合电路部分， 但是不能没有存储电路。
2、从电路结构上看
组合电路不含存储信息的触发器等元件。 时序电路一定含有存储信息的元件——触发器。
1）驱动方程（输入方程）
T1 X T2 X Q1
2）输出方程
YXQ1Q2
3）状态方程
由T特性方程： Q*=TQ'+T'Q
得：
Q 1* T Q 1 ' T 'Q 1
X Q 1 ' X 'Q 1
X Q 1
Q 2 * X Q 1Q 2 ' ( X Q 1 )'Q 2
(X Q 1) Q 2
2. 画状态图
这一步是关键。对每一个需要记忆的输入 信息用一个状态来表示，以确定所涉及电路 需多少个状态。此时状态用S0、S1、….来表示。
3. 状态化简 消去原始状态中的多余状态以得到最简状态图。
4. 状态编码
给化简后的状态图中的每一个状态赋以二进制码。 二进制码的位数 n等于触发器的个数，它与电路的 状态数m之间应满足：
7）功能分析 ☆该电路为串行加法器电路
A——被加数， B——加数 Y——加法和， Q——进位
☆波形图表示了两个八位二进制数相加得到 和数的过程。
A=01101100， B=00111010， Y=10100110
6.3 时序逻辑电路的设计方法
一、设计步骤
1. 设定状态
从逻辑功能要求出发，确定输入、输出变量 以及电路的状态数。通常取原因（或条件）为 输入变量，结果为输出变量。
3、从功能描述上看
二、时序逻辑电路的形式
1、Moore型 输出仅与存储电路的现态Q有关，而与
当前输入无关。
Y F(Q)
2、Mealy型
输出不仅与存储电路的现态Q有关，而且 还与当前输入有关。
YF(X,Q)
三、时序逻辑电路的分类
6.2 时序逻辑电路的分析方法
一、分析步骤
异步
二、分析举例 ☆同步时序电路分析 1、无外部输入的时序电路 例1 试分析图示电路，并画出状态图和时序图。
J0Q2'J1Q0J2Q1Q0 K01K1Q0K21
42
方法二：
J0 Q2 '
K0 1
J1 Q0
K1 Q0
C Q2
输出方程： C Q 2
驱动方程：
J0Q2'J1Q0J2Q1Q0 K01K1Q0K21
由特性方程 Q*=JQ'+K'Q
得状态方程：检查所设计电路是否具有自启动能力
Q0*=Q2 'Q0 ' Q1*=Q0Q1 ' Q0 ' Q1 Q2*=Q2 'Q1Q0
C Q2
Q 0 *=Q 2 'Q 0 '
将状态方程变换为JK触发器特性方程 Q*=JQ'+K'Q 的标准形式，就可以找出驱动方程：
Q2*=Q1Q0=Q1Q0(Q2'Q2)Q1Q0Q2'1'Q2 Q1*=Q1'Q0Q1Q0'Q0Q1'Q0'Q1 Q0*=Q2'Q0'Q2'Q0'1'Q0
由此可得驱动方程：
5）状态图 电路具有自启动能力
主循环 无效状态
6）波形图 功能：同步三进制计数器，有自启动能力
例2 试分析图示时序电路的逻辑功能。 （带有外部输出Y，触发器为主从JK F-F）
1）时钟方程 （略） 2）驱动方程（输入方程）
J1 (Q2Q3)',K1 1 J2 Q1,K2 (Q1'Q3')' J3 Q1Q2,K3 Q2
4）选触发器类型 选用3个下降沿触发的JK触发器
5）求输出方程、状态方程、驱动方程 方法一：
电路次态/输出（ Q2*Q1*Q0*/C ）卡诺图
(a)Q2 *
(b )Q1 *
(c)Q0 *
(d )C
卡诺图的分解
由卡诺图得状态方程和输出方程：
Q 2*=Q1Q 0
Q1*=Q 1 'Q 0 Q 1Q 0 '
第6章 时序逻辑电路
一、组合逻辑电路和时序逻辑电路的区别
1、从逻辑功能上看
组合逻辑电路：t时刻输出仅与t时刻输入有关， 与t以前的状态无关。
时序逻辑电路：t时刻输出不仅与t时刻输入有关， 还与电路过去的状态有关。
a a
1 2
组合逻辑
y
y
1
2
电路
an
ym
组合逻辑电路的框图
存储电路主要 由触发器构成