《时序逻辑电路》PPT课件

第六章 时序逻辑电路
本章内容简介
本章介绍构成数字电路的另一种电 路——时序逻辑电路。具体的内容涉及： 时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上 的特点，然后系统地介绍时序逻辑电路 的分析方法和设计方法，最后介绍寄存 器、计数器等一些常用的时序逻辑电路 的工作原理和使用方法。
6.1
• 组合逻辑电路特点 ——
概述
无记忆：任何一个时刻的输出，
6.1.1 时序逻辑电路的特点
仅取决于当时的输入，而与电路以前的状态无关
• 时序逻辑电路特点 —— 有记忆：任何一个时刻的输出，
不仅与当时的输入有关，还与电路以前的状态有关 例如：拉线开关有记忆、而计算器的复位开关就没有记忆
6.1.2 时序逻辑电路的分类
根据电路中触发器动作特点的不同分为：同步时 序逻辑电路和异步时序逻辑电路。 根据信号输出特点的不同分为：摩尔型(输出信 号的状态仅仅取决于存储电路的状态）和弥勒型 （输出信号的状态不仅取决于存储电路的状态， 还取决于输入变量）。
FF1 J1 Q1 C K1 FF2 J2 Q2 C K2 FF3 J3 C K3 Q3 RD
CP
分析:各触发器接受同一时钟脉冲，所以是一个同步时序逻辑电 路。触发器时钟脉冲处有一小圆圈，故是下降沿触发；由于没 有外部输入信号，所以属于莫尔型的时序逻辑电路
FF1 J1 Q1 C K1
FF2 J2 Q2 C K2
（2）写输出方程：本例除Q1、Q0外没有其他输出，无输出方程
（3）求状态方程（即各触发器的次态）
n n n n 或： M=0 时 n J 0 Q0 K 0 Q0 (M Q1 )Q0 n 1 n Q J Q K Q n n 1 n 1 n n 1 n n n n n 1 n n K Q 0 Q Q Q Q1 J J1M Q1 1K1Q (M Q ) Q Q Q Q 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 n K1 1 J1 M Q0 M=1时
4. （a）状态计算，列出状态转换表
｛
}Z }Y
CP
Q
｛
电路
6.1.4 时序逻辑电路的描述方法
描述时序逻辑电路的逻辑功能的方法有： 驱动方程、时钟方程（异步）、输出方 程以及状态方程。 但仅从这一组方程式还不能获得电路逻辑 功能的完整印象，因此描述时序电路状 态全部过程的方法还有： 状态转换表，状态转换图和时序图。
6.2
时序逻辑电路的分析
Q1Q0 00 01 10
10
01
00
11
（5）给定时序逻辑电路的逻辑功能 M=0时 自启动
11 无效状态 00 01 有效循环 10
M=0 3进制加法计数器，能自启动
M=1时 10 01 00
无效状态
11 自启动
有效循环
M=1
3进制减法计数器，能自启动
该电路是一个能自启动的可逆3进制计数器
【课本例6.1】 分析下图所示同步时序逻辑 电路的逻辑功能。设初态Q3Q2Q1＝000
Q0
n 1
（4）状态转换表及状态图
n M Q1n Q0
n 1 n 1 Q1 Q0
Q
n 1 1
Q Q
n 1
n 0
Q0
n 1
n n Q1 Q0
M=0时 11 M=1时
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 0 1 0 0 0
FF3
J3
C K3 Q3
RD
CP
解： 1. 各触发器在（CP信号)下降沿触发 2. 各触发器的驱动方程
J1 Q K1 1
n 3
n J 2 Q1 n K 2 Q1 n J 3 Q1 Qn 2
K3 1
FF1 J1 Q1 C K1
FF2 J2 Q2 C K2
FF3 J3 C K3 Q3 RD CP
• 时序逻辑电路分析的基本任务：根据已知的 逻辑电路图，通过分析，找出电路状态Q的 变化规律及外部输出Z的变化规律. • 时序逻辑电路有同步和异步之分，所以时序 逻辑电路的分析分为：同步电路的分析和异 步电路的分析.
分析时序逻辑电路的一般步骤
• 根据逻辑图，写出驱动方程
• 写出状态方程 • 根据逻辑图，写出输出方程 • 进行状态的计算，把电路的输入和现态 的各种取值组合代入状态方程和输出方程 中计算，求出相应的次态和输出 • 将状态计算的结果填入状态转换表中， 分析电路的状态转化规律和外部输出的变 化规律 • 画出状态转化图 • 画出时序图，从中分析电路的逻辑功能
6.1.3 时序逻辑电路的构成
• 时序逻辑电路的构成（见课本152页图6.1），其中 –X(X1、X2、…Xi)表示外部输入 –Q(Q1、Q2、…Qi)表示触发器的状态 –Y(Y1、Y2、…Yi)表示存储电路的输入 –Z(Z1、Z2、…Zi)表示组合逻辑电路的输出信号 （时序逻辑电路的外部输出） 组合 X • X、Q、Y、Z之间的关系 逻辑 n –Z=F1(X，Q ）——输出方程 电路 n –Y=F2(X，Q ）——驱动方程 存储 –Qn+1=F3(Y，Qn）——状态方程
3. 写出状态方程（把各触发器的驱动方程，代入JK触发 n n 1 器的特性方程： Q JQ KQ n 得到的各触发器的次态 Qn+1的表达式）
n 1 n n n n n n n Q1 J 1 Q1 K 1 Q1 Q3 Q1 1 Q1 Q3 Q1 1 n n n n n n Qn J Q K Q Q Q Q Q 2 2 2 2 2 1 2 1 2 n 1 n n n n n n n n Q3 J 3 Q3 K 3Q3 Q1 Qn Q 1 Q Q Q Q 2 3 3 1 2 3
6.2.1 同步时序逻辑电路实例分析
例6-00(补）：试分析下图所示时序逻辑电路 Q1
Q J C1 K =1
Q0 M
Q J C1 K =1
F1
Q
F0
1
Q
1 CP
解：该电路为同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写 （1）写出驱动方程：
{
J0 M Q K0 1
n 1
{ K 1
1
n J1 M Q0