数字电子时序电路
数字电子技术基础第五章时序逻辑电路PPT课件
减小功耗
优化电路结构，降低电路的 功耗，减少能源浪费。
提高可靠性
通过优化设计，提高电路的 可靠性和稳定性，降低故障 发生的概率。
提高性能
优化电路结构，提高电路的 响应速度和性能，满足设计 要求。
05 时序逻辑电路的实现技术
基于中小规模集成电路的时序逻辑电路实现技术
概述
中小规模集成电路是将多个晶体管集成在一块芯片上，实现时序逻辑功能。
冒险现象
由于竞争现象的存在，时序逻辑电路 的输出可能会产生短暂的不确定状态， 这种现象称为冒险现象。
04 时序逻辑电路的设计方法
同步时序逻辑电路的设计方法
建立原始状态图
根据设计要求，确定系统的输入和输出变量，并使用状 态图表示系统的状态转换关系。
逻辑方程组
根据状态图和状态编码，列出逻辑方程组，包括状态转 移方程、输出方程和时钟方程。
分类
根据触发器的不同，时序逻辑电 路可分为同步时序电路和异步时 序电路；根据电路结构，可分为 摩尔型和米立型。
时序逻辑电路的功能与特点
功能
实现数据的存储、记忆、计数、分频 等功能。
特点
具有记忆功能、输出状态不仅与当前 输入有关还与之前状态有关、具有时 钟信号控制等。
时序逻辑电路的应用场景
01
02
数字电子技术基础第五章时序逻辑 电路ppt课件
目 录
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的基本电路的实现技术 • 时序逻辑电路的应用实例
01 时序逻辑电路概述
时序逻辑电路的定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，其输出不仅取决于当 前的输入，还与之前的输入状态 有关。
03
数字钟
利用时序逻辑电路实现时 间的计数和显示。
数字电子技术第6章 时序逻辑电路
RD—异步置0端（低电平有效） 1 DIR—右移串行输入 1 DIL—左移串行输入 S0、S1—控制端 1 D0D1 D2 D3—并行输入
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4、扩展：两片74LS194A扩展一片8位双向移位寄存器
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例6.3.1的电路 （P276) 74LS194功能 S1S0=00,保持 S1S0=01,右移 S1S0=10,左移 S1S0=11,并入
（5）状态转换图
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小结
1、时序逻辑电路的特点、组成、分类及描述方法； 2、同步时序逻辑电路的分析方法； 课堂讨论： 6.1，6.4
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6.3 若干常用的时序逻辑电路
寄存器和移位寄存器 时序 逻辑电路 计数器 顺序脉冲发生器 序列信号发生器
移位寄存器不仅具有存储功能，且还有移位功能。 可实现串、并行数据转换，数值运算以及数据处理。 所谓“移位”，就是将寄存器所存各位数据，在每个移 位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。
2、类型： 根据移位方向，分成三种：
左移 寄存器 (a) 右移 寄存器 (b) 双向 移位 寄存器 (c)
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学习要求 ：
* *
自学掌握
1. 掌握寄存器和移位寄存器的概念并会使用； 2. 掌握计数器概念，熟练掌握中规模集成计数器74161 和74160的功能，熟练掌握用160及161设计任意进制计 数器的方法。
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6.3.1寄存器和移位寄存器
一、寄存器
寄存器是计算机的主要部件之一， 它用来暂时存放数据或指令。
时序电路的作用
时序电路的作用一、概述时序电路是一种特殊的电路，它能够根据输入信号的时序关系产生输出信号。
时序电路在数字电子技术中具有非常重要的作用，可以用于数字系统中的控制、计数、同步等方面。
本文将从以下几个方面介绍时序电路的作用。
二、计数器计数器是一种特殊的时序电路，它能够根据输入信号进行计数，并将计数结果输出。
计数器广泛应用于各种数字系统中，例如：计时器、频率计等。
在数字系统中，计数器可以实现很多功能，例如：控制程序执行次数、统计事件发生次数等。
三、触发器触发器是一种存储器件，它能够存储输入信号，并在特定条件下改变输出状态。
触发器广泛应用于数字系统中，例如：寄存器、缓冲器等。
在数字系统中，触发器可以实现很多功能，例如：存储数据、传输数据等。
四、同步电路同步电路是一种特殊的时序电路，它能够根据输入信号进行同步，并将同步结果输出。
同步电路广泛应用于各种数字系统中，在数字系统中，同步电路可以实现很多功能，例如：保证数据的同步、保证信号的稳定等。
五、时序控制电路时序控制电路是一种特殊的时序电路，它能够根据输入信号进行控制，并将控制结果输出。
时序控制电路广泛应用于各种数字系统中，在数字系统中，时序控制电路可以实现很多功能，例如：控制程序执行顺序、实现状态机等。
六、总线接口电路总线接口电路是一种特殊的时序电路，它能够将CPU与外部设备进行连接，并传输数据。
总线接口电路广泛应用于各种数字系统中，在数字系统中，总线接口电路可以实现很多功能，例如：传输数据、读取数据等。
七、结论综上所述，时序电路在数字系统中具有非常重要的作用。
它可以用于数字系统中的计数、存储、同步等方面。
同时，时序电路还可以用于实现各种功能模块，例如：计数器、触发器、同步电路等。
因此，在设计数字系统时需要充分考虑时序电路的作用，并合理选取适合的时序电路。
时序电路应用实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解时序电路的基本概念和组成，掌握时序电路的设计方法和分析方法。
2. 掌握计数器、寄存器、移位寄存器等时序电路的应用。
3. 熟悉FPGA开发环境，能够使用Quartus II设计工具进行时序电路的设计和仿真。
二、实验原理时序电路是数字电路中的一种重要电路，它能够根据输入信号的变化，产生一系列有序的输出信号。
时序电路主要由触发器、逻辑门和时钟信号组成。
1. 触发器：触发器是时序电路的基本单元，具有存储一个二进制信息的功能。
常见的触发器有D触发器、JK触发器、T触发器等。
2. 逻辑门：逻辑门用于实现基本的逻辑运算，如与、或、非、异或等。
3. 时钟信号：时钟信号是时序电路的同步信号，用于控制触发器的翻转。
三、实验内容1. 计数器设计（1）设计一个3位同步二进制加计数器。
（2）设计一个3位同步二进制减计数器。
2. 寄存器设计使用74LS74触发器设计一个双向移位寄存器。
3. 移位寄存器设计使用74LS74触发器设计一个单向移位寄存器。
4. 环形计数器设计使用74LS74触发器设计一个环形计数器。
5. 可控分频器设计使用Verilog HDL语言设计一个可控分频器，实现时钟信号的分频功能。
四、实验步骤1. 使用Quartus II设计工具创建工程，并添加所需的设计文件。
2. 根据实验原理，编写时序电路的Verilog HDL代码。
3. 编译代码，并生成测试平台。
4. 在测试平台上进行仿真，验证时序电路的功能。
5. 将设计下载到FPGA，进行硬件实验。
6. 记录实验结果，分析实验现象。
五、实验结果与分析1. 计数器实验结果（1）3位同步二进制加计数器：按照时钟信号的变化，计数器能够从000计数到111。
（2）3位同步二进制减计数器：按照时钟信号的变化，计数器能够从111减到000。
2. 寄存器实验结果使用74LS74触发器设计的双向移位寄存器，能够实现数据的左移和右移功能。
3. 移位寄存器实验结果使用74LS74触发器设计的单向移位寄存器，能够实现数据的左移功能。
数字电路时序设计
数字电路时序设计时序设计是数字电路设计中的重要部分，它负责处理和控制电路中的时序信号。
时序设计不仅涉及到时钟信号的产生和传播，还包括时序逻辑电路的设计和时序约束的建立。
本文将介绍数字电路时序设计的基本原理和常用技术手段。
一、时序设计的基本原理时序设计是指在数字电路中，通过合理地控制信号的时间顺序和时机，实现对电路的各种操作和功能的精确控制。
其基本原理包括以下几点：1. 时钟信号的产生和传播：时钟信号是数字电路中重要的时序信号，它的产生和传播需要考虑到时钟频率、时钟相位、时钟的稳定性等因素。
时钟信号的产生可以通过晶体振荡器、计数器等电路来实现；时钟信号的传播则需要通过时钟树网络和时钟分配策略来保证时钟信号的稳定性和准确性。
2. 时序逻辑电路的设计：时序逻辑电路是指在数字电路中，根据时钟信号的触发沿或边沿来控制电路中的状态变化和信号传输的电路。
时序逻辑电路的设计需要考虑到寄存器、计数器、状态机等电路的选择和配置，以及触发器的使用和时序逻辑的优化等方面。
3. 时序约束的建立：时序约束是指在时序设计中，对时钟信号的频率、占空比、时钟关系等要求进行具体规定和约束。
时序约束的建立需要根据实际应用需求和电路特性来确定，以确保电路的时序性能符合设计要求，例如保证数据的正确性、减少功耗等。
二、常用的时序设计技术手段1. 同步时序设计：同步时序设计是指通过时钟信号来同步电路的工作，即电路中的状态变化和信号传输仅在时钟边沿或触发沿上发生。
同步时序设计具有时钟稳定性好、抖动较小、电路布局布线灵活等优点，适用于大多数数字电路设计。
2. 异步时序设计：异步时序设计是指电路中的状态变化和信号传输在时钟信号之外的其他条件下发生，不依赖于时钟信号的同步控制。
异步时序设计适用于对响应时间要求较高或者对功耗控制较为重要的应用场景，但也存在着电路复杂、设计布线难度大、状态和信号的稳定性难以保证等缺点。
3. 管脚映射和物理布局：在时序设计中，管脚映射和物理布局是影响时序性能的重要因素。
数字电子技术时序逻辑电路
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数字电子技术时序逻辑电路
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图5-3 4位寄存器74LS175的逻辑图
数字电子技术时序逻辑电路
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。
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数字电子技术时序逻辑电路
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。
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数字电子技术时序逻辑电路
[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。
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数字电子技术时序逻辑电路
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：
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图5-5 同步二进制加法计数器的数时字电序子图技术时序逻辑电路
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图5-8 同步4位二进制加法计数器74LS16数1字的电逻子技辑术图时序逻辑电路
表5-1 同步4位二进制加法计数器74LS161的功能表
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数字电子技术时序逻辑电路
写驱动方程：
写状态方程：
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数字电子技术时序逻辑电路
列状态转换表：
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画状态转换图：
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数字电子技术时序逻辑电路
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
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图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
数字电子技术时序逻辑电路习题
5、画逻辑电路图
T1 = Q1 + XQ0 T0 = XQ0 + XQ0 Z = XQ1Q0
第43页/共55页
6、检查自启动
全功能状态转换表
现 入 现 态 次 态 现驱动入 现输出
Xn Q1n Q0nQ1n+1Q0n+1 T1 T0
Zn
1/0
0/0 0 0 0 0 1 0 1
0
现入 现态 次 态
X Q1 Q0 Q1 Q0 0 0 00 1 0 0 11 0 0 1 00 0
1 0 00 1 1 0 11 0 1 1 01 1 1 110 0
现驱动入 现输出
D1 D0 01 10 00
Z1 Z2
00 00 10
01 10 11 00
00 00 00 01
D1 = Q1Q0 + Q1Q0X
标题区
节目录
第14页/共55页
X/Z
S0 1/0
S1
1/1
0/0
S2
10101…
题6.2(1)的状态转移图
③ 状态间的转换关系
标题区
节目录
第15页/共55页
X/Z
0/0 S0 1/0
S1 1/0
1/1
11…
0/0
0/0
100…
S2
题6.2(1) 的原始状态转移图
标题区
节目录
第16页/共55页
(2) 解：① 输入变量为X、输出变量为Z；
S1 1/0
11…
0/0
1/1
0/0
100…
S2
题6.2(2) 的原始状态转移图
标题区
节目录
第19页/共55页
数字电路时序逻辑路的启动方程、状态方程、和输出方程。
数字电路时序逻辑路的启动方程、状态方程、和输出方程。
数字电路时序逻辑路的启动方程、状态方程和输出方程是数字电路设计中的重要概念。
它们描述了时序逻辑电路的行为和功能。
在本文中，我们将详细介绍这三个方程的概念以及它们在数字电路设计中的作用。
一、启动方程（Startup Equation）数字电路的启动方程描述了电路在初始状态时的行为。
这是指在电路通电时，各个组件的初始状态以及它们的相互作用。
启动方程用于描述电路启动时的输入信号和电路的输出响应。
它是设计者了解和分析电路行为的基础。
在启动方程中，通常包括各个输入信号的初值以及它们对输出的影响。
通过研究启动方程，可以了解电路的稳态行为以及电路启动之后的响应时间。
二、状态方程（State Equation）状态方程用于描述数字电路中的状态变化。
它是一种差分方程，表示当前时刻电路的状态与上一时刻电路状态之间的关系。
状态方程可以用来描述电路的状态转换、状态稳定以及状态变化的过程。
在状态方程中，常用的表示符号是X(n+1) = F(X(n), D(n))，其中X(n)表示上一时刻的电路状态，X(n+1)表示当前时刻的电路状态，D(n)表示当前时刻的输入信号。
F是一个确定性的逻辑函数，它描述了电路状态的更新规则。
通过求解状态方程，可以得到电路的稳态解，即电路达到稳定状态时的各个组件的状态。
状态方程是数字电路设计中的重要工具，可以用于分析电路的稳态行为以及电路的状态变化。
三、输出方程（Output Equation）输出方程用于描述数字电路的输出信号与输入信号之间的关系。
它是一种逻辑函数，表示输出信号如何根据输入信号的不同取值而变化。
在输出方程中，常用的表示符号是Y = G(X(n))，其中Y表示输出信号，X(n)表示当前时刻的电路状态。
G是一个逻辑函数，它描述了输出信号如何与输入信号相关联。
通过输出方程，可以得到电路的输出信号与输入信号之间的关系。
输出方程是数字电路设计中的关键部分，它决定了电路的功能和行为。
数字电子技术 时序逻辑电路的分析与设计 国家精品课程课件
《数字电子技术》精品课程——第6章
FF0
FF1
1J
Q0 1J
Q1
时序逻辑电路的分析与设计
&Z
FF2
1J
Q2
C1
C1
C1
1K
1K
1K
Q0
Q1
Q2
CP
➢驱动方程：
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
② 求状态方程
JK触发器的特性方程：
Qn1 JQ n KQn
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
简化状态图（表）中各个状态。 （4）选择触发器的类型。
（5）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计 电路的输出方程和驱动方程。
（6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。
返回 （7）检查电路能否自启动。
《数字电子技术》精品课程——第6章 时序逻辑电路的分析与设计
2．同步计数器的设计举例
驱动方程： T1 = X T2 = XQ1n
输出方程: Z= XQ2nQ1n
（米利型）
2.写状态方程
T触发器的特性 方程为：
Qn1 TQn TQn
Q 1nQ1QX21nn TX1QQ1n1nXTQX11nQ1n X Q1n
Q1n
Qn1 2
T2 Q2n
T2Qn2
T Q n 将T1、 T2代入则得X到Q两1n Q2n XQ1nQn2
0T1 = X0 0 0 0 0 0
0
求T1、T2、Z
0T2
0
=ZX=01QX1nQ10 2nQ010n
0 0
0 1
1 0
0 0
由状态方程
求Q2n+1 、 Q1n+1
时序电路的作用
时序电路的作用1. 时序电路简介时序电路是指一类能够按照预定的时间顺序进行状态切换的电路。
它由各种触发器、计数器和时钟信号等组成，广泛应用于数字系统中，用于控制和调度各个部件的运行顺序。
时序电路在数字系统中起着至关重要的作用。
2. 时序电路的分类2.1 同步时序电路同步时序电路是指通过同步信号进行状态切换的电路。
同步时序电路中，各个触发器和计数器的状态变化是同步进行的，由时钟信号来驱动。
典型的同步时序电路包括时钟分频器和状态机等。
同步时序电路通过统一的时钟信号来保证各个部件的同步运行，能够提高系统的稳定性和可靠性。
2.2 异步时序电路异步时序电路是指通过异步信号进行状态切换的电路。
异步时序电路中，各个触发器和计数器的状态变化是独立进行的，不需要时钟信号来驱动。
典型的异步时序电路包括门闩电路和脉冲生成电路等。
异步时序电路能够根据特定的输入信号实时响应，具有较高的灵活性和响应速度。
3. 时序电路的作用时序电路在数字系统中发挥着重要的作用，具有以下几个方面的功能：3.1 控制信号的生成和延时时序电路能够根据时钟信号和输入信号生成各个部件的控制信号，并对信号进行延时处理。
通过时序电路可以实现复杂的控制逻辑，对各个部件的运行顺序和时序进行精确控制，确保数字系统的正常工作。
3.2 数据的存储和传递时序电路中的触发器和计数器等部件能够存储和传递数据。
触发器可以将输入的数据存储起来，并在时钟信号的作用下将数据传递给下一个触发器或计数器，从而实现数据的传输和处理。
时序电路可以在不同的时钟周期中完成各个数据操作，确保数据的正确性和稳定性。
3.3 状态的控制和转换时序电路中的状态机可以对系统的状态进行控制和转换。
状态机能够根据输入信号的变化和时钟信号的触发，按照预定的状态转移规则进行状态的切换。
通过状态机的设计，可以实现复杂的状态控制和决策逻辑，使系统能够按照特定的流程和顺序进行运行。
3.4 时序逻辑的实现时序电路能够实现各种时序逻辑的功能。
数字电子技术时序逻辑电路PPT
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
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
数字电子技术第6章时序逻辑电路简明教程PPT课件
6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例 【例题6.1】 分析如图6-3所示的时序电路的逻辑功能。写出电路的驱动方程、状态 方程和输出方程，计算出状态转换表，画出状态转换图和时序图，说明电路能否自 启动。
图6-3 例题6.1的逻辑电路
解：该电路为同步时序电路 (1) 写出触发器的驱动方程。
J 1 K1 Q3 J 2 K 2 Q1 J Q Q ；K Q 1 2 3 3 3
n n n Q3 Q2 Q1
n 1 n 1 n 1 Y Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 1
0 0 1 1 0
0 1 0 1 0
0 0 0 1 0
0 1 1 0 0
1 0 1 0 0
0 0 0 0 1 1 1 1
1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 1 1 0 1 0 0 0 1
最后还要检查一下得到的状态转换表是否包含了电路所有可能出现的状态。由 于的状态组合共有8种，而根据上述计算过程列出的状态转换表中只有5种，缺少101、 110、111这3种状态。所以还需要将这3种状态分别代入状态方程和输出方程进行计 算，并将计算结果列入表中。至此，才得到完整的状态转换表。 (5) 画出状态转换图。 若以圆圈表示电路的各个状态，以箭头表示状态转换的方向，同时还在箭头旁注明 了状态转换前的输入信号的取值和输出值，这样便得到了时序电路的状态转换图。通常将 输入信号的取值写在斜线之上，将输出值写在斜线以下。
6.1.3 时序逻辑电路的功能描述 时序电路一般可以用驱动方程、状态方程和输出方程来描述。 图6-2中的X(x1，x2，…，xi)为时序逻辑电路的输入信号，Y(y1，y2，…，yj)为 输出信号，Z(z1，z2，…，zk)为存储电路的输入信号，Q(q1，q2，…，ql)为存储 电路的输出信号，也表示时序逻辑电路的状态。这些信号之间的逻辑关系可以用3 个方程组来描述。
数字电子技术课件第六章 时序逻辑电路(调整序列码)0609
（3）移入数据可控的并行输入移位寄存器
Z
M
Z D3 X Q3MX Q3NX
N 0 1 0 1
Q3n+1 置0 Q3不变 Q3计翻 置1
0 0 1 1
X 0, Z D3 同步（并行）置数 X 1, Z M Q3 NQ3 右移
右移数据由MN组合而定
3、双向移位寄存器 加选通门构成。
t1
t2
t3
存1 个 数 据 占 用1 个 cp
D1 D2 D3、 Q1 Q2 Q3波形略
二、移位寄存器
移位：按指令(cp),触发器状态可 向左右相邻的触发器传递。 功能：寄存，移位。
构成：相同的寄存单元（无空翻触发器）
共用统一的时钟脉冲（同步工作） 分类：单向、双向
1、单向移位寄存器（4位，右移为例，JK触发器构成） （1）电路：4个相同寄存单元(4个JK触发器)； 同步cp为移位指令； 移1(即: Qn+1 =1) → J=1，K=0 移0(即: Qn+1 =0) → J=0，K=1
1
4个脉冲以后 可从Q3～Q0并 行输出1101
2、并行输入移位寄存器
可预置数的移 位寄存器
（1）选通门——与或逻辑，2选1数据选择器 A B X X:控制信号 F=AX+BX X=1,F=A X=0,F=B
1
&
≥1
F
（2）电路（4位，右移，JK触发器构成）
X控制信号：X＝0，置数； X＝1，右移。 Dr右移数据输入端。 D3～D0并行数据输入端。
X控制信号：X＝0，左移，DL左移数据输入端。 X＝1，右移，Dr右移数据输入端；
双向移位寄存器示例，X控制信号：X＝0，左移， X＝1，右移，
常用的时序逻辑电路
常用的时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。
时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。
本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。
一、触发器触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。
触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。
触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。
触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。
二、时序计数器时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。
时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。
时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。
时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。
三、时序比较器时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。
它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。
时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。
常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。
四、时序多路选择器时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。
它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。
时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。
五、时序移位寄存器时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。
它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。
时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。
常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。
六、状态机状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。
它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。
状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。
以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。
数字电子技术基础6时序逻辑电路
Q1 Q3 * Q2 * Q1 * Y
输 出 方 程
Y Q2Q3
Q1 Y
CLK Q3 Q2
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
DI 串行 输入
D Q3 Q D Q2 Q D Q1 D Q0 Q
0 0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 1 0 1 0 缺少111为 0 1 1 初态的情况 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 1 1
7进制计数器
其中Q3Q2Q1为计数状态，Y为进位
我们可以把状态转换表表示为状态转换图的形式
/Y /0 /0
CLK Q3 0 1 0 0
*
Q
* 3
Q Q Q (Q )
1 2 3 0
C Q0Q3
设初态为0000
作状态转换图
可以看出这是一个异步十进制加法计数器！ 3. 检验其能否自动启动 ？
什么叫 “自动启动” ? 四个触发器本应有十六个稳定状态 ，可 上图电路的状态图中只有十个状态。如果由 于某种原因进入了其余的六个状态当中的任 一个状态，若电路能够自动返回到计数链 ( 即有效循环 ) ，人们就称其为能自动启动。
*6.2.3
异步时序逻辑电路的分析方法
例6.2.4 分析图6.2.10所示电路的逻辑功能。
1、写三大方程
驱 动 方 程 状 Q0 Q 0 cp0 Q 0 (cp0 ) * 态 Q1 Q 3 Q 1 (cp1 ) Q 3 Q 1 (Q0 ) * 方 Q2 Q 2 (cp2 ) Q 2 (Q1 ) 程 *
电子电路中的时序电路有哪些重要应用
电子电路中的时序电路有哪些重要应用时序电路是电子电路中的一种重要组成部分，广泛应用于数字电子系统中，用于控制和处理信号的时序关系。
时序电路的作用在于根据输入信号的时序关系来控制输出信号的生成和变化。
它能够实现时序逻辑功能，在计算机、通信、控制系统等领域有着重要的应用。
本文将介绍时序电路的一些重要应用。
1. 计数器计数器是时序电路中最常见的应用之一。
它可以用于计数、频率分频、周期测量等方面。
在计算机中，计数器被广泛用于实现程序计数、周期计时等功能。
在通信系统中，计数器可以实现数据包的计数和时间间隔的测量。
计数器可以根据输入信号的时序关系进行递增或递减，从而实现不同的计数功能。
2. 时钟电路时钟电路是现代数字电子系统中不可或缺的组成部分。
它提供稳定的时序信号，用于同步各个部件的操作。
时钟电路可以根据需要产生不同频率的时钟信号，用于控制处理器的运行速度、存储器的读写、I/O设备的操作等。
时钟电路的稳定性和准确性对于系统的正常运行至关重要。
3. 时序生成器时序生成器是一种能够按照指定的时序关系生成输出信号的电路。
它可以根据输入信号的时序特征生成特定的时序模式。
在数字信号处理领域，时序生成器被广泛应用于信号重构、滤波等方面。
在通信系统中，时序生成器可以实现调制解调、编解码等功能。
时序生成器的设计需要考虑输入信号的特点和系统需求，以实现准确、可靠的时序生成。
4. 时序检测器时序检测器用于检测输入信号的时序关系，并输出相应的控制信号。
它可以实现对输入信号的有效监测和判断。
在计算机系统中，时序检测器可以用于指令的解码和执行控制。
在通信系统中，时序检测器可以用于数据包的识别和处理。
时序检测器的设计需要考虑输入信号的特征和系统需求，以实现准确、可靠的时序检测。
5. 时序同步器时序同步器用于将异步输入信号转化为同步输出信号。
它可以解决输入信号时序不同步的问题，确保信号在系统内各个模块间的同步传输。
时序同步器的设计需要考虑输入信号的时序特性和同步方式，以实现可靠的同步传输。
数字电路中的计数器和时序电路设计
数字电路中的计数器和时序电路设计数字电路中的计数器和时序电路设计是电子工程中非常重要的一部分。
通过设计和实现计数器和时序电路，我们能够实现各种数字计数和定时功能。
本文将介绍计数器和时序电路的基本原理，并讨论它们的设计过程和常见应用。
一、计数器的原理和设计计数器是一种能对输入脉冲进行计数的电路。
它由触发器、输入脉冲信号和控制电路组成。
计数器根据输入脉冲信号的数量来确定输出的状态，可以实现多种功能，如二进制计数、十进制计数、循环计数等。
1. 二进制计数器二进制计数器是最简单的计数器类型，它的输出状态按照二进制数进行变化。
例如，一个4位二进制计数器可以从0000计数到1111，然后重新开始。
设计二进制计数器时，我们可以使用触发器和逻辑门来构建。
2. 十进制计数器十进制计数器是一种特殊的计数器，它的输出状态按照十进制数进行变化。
一个4位的十进制计数器可以从0计数到9，然后重新开始。
设计十进制计数器时，可以使用二进制计数器和BCD（二进制编码十进制）转换器来实现。
3. 循环计数器循环计数器是一种特殊的计数器，它可以按照任意给定的计数序列进行循环计数。
例如，一个循环计数器可以按照1、2、3、1、2、3的序列进行计数。
设计循环计数器时，一种常见的方法是使用状态转换图来确定触发器和逻辑门的连接。
二、时序电路的原理和设计时序电路是一种能实现定时功能的电路。
它包括时钟信号源、触发器和控制电路。
时序电路可以用于各种应用，如定时器、频率分频器、状态机等。
1. 定时器定时器是一种能够按照给定的时间间隔产生定时脉冲信号的电路。
它通常由可编程的触发器和计数器组成。
定时器的设计需要确定计数器的初始值和触发器的工作模式，并设置适当的控制电路。
2. 频率分频器频率分频器是一种能够将输入信号的频率分频为较低频率的电路。
它通常使用计数器和触发器来实现。
频率分频器的设计要考虑到分频比例和触发器的连接方式。
3. 状态机状态机是一种能够根据特定的状态转换规则改变输出状态的电路。
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Y
2.试分析如图所示时序逻辑电路的功能并检查电路能否自启动。
Q1 FF 1 1J C1 1K 1 Q0 FF 0 1J ┌ ┌ C1 1K 1 CP
=1 Z &
┌ ┌
=1
=1
X
（1）写输出方程
n Z ( X Q1n ) Q0
（2）写驱动方程
000
/1 /1
/0
001
/0
010
/0
011
/0
Q3Q2Q1
/Y
3
111
4 5 6 7
110
/0 101
/0
100
6） 时序图
CP Q1 Q2 Q3 1 2
7、分析电路的功能
t
0 0 t
1 0
1 0
t
t t
随CP的输入，电路循 环输出七个稳定状态， 所以是七进制计数器。 Y端的输出是此七进制 计数器的进位脉冲。
Q1n+1 = J1Q1+K1Q1 =Q3Q2 Q1 =（Q3+Q2 ） Q1 3) 状态方程 Q2n+1 = J2Q2+K2Q2 =Q2Q1+Q3Q2Q1 Q3n+1 = J3Q3+K3Q3 =Q3Q2Q1+Q3Q2
4）状态转换表
CP的顺序 Q3 Q2 Q1 Y 0 0 0 0 0 0 1 0 已知：
所以该电路是一个可控3进制计数器。当X=0时，作加法计数， Z=1是进位信号；当X=1时，作减法计数，Z=1是借位信号。
（8）检查电路的自启动情况 从状态表或状态图中可以看出，若电路的现态为有效循 环以外的状态11，则随着时钟的输入，电路的次态为00， 能自动进入主循环。所以，该电路可以自启动。
[例题] 分析电路的逻辑功能。
时序电路以触发器作为基本单元，使用门电路加以配合，完 成特定的时序功能。若电路中所有的触发器都由同一时钟脉 冲控制，则称为同步时序电路，否则称为异步时序电路。
反馈电路将存储电路的输出状态反馈到组合逻辑电路 的输入端，与输入信号一起共同决定电路的输出。
§5-2
时序逻辑电路的分析方法
重点讲同步 Q1 K 1Q1n ( X Q0 ) Q1n
n
（4）列状态转换表 由于输入控制信号X可取1，也可取0，所以分两种情况列状 态转换表和画状态图。 ①当X=0时： 将X=0代入输出方程和状态方程，则
n Z Q1n Q0
Q1n1 Q1n Q0n
Q0
n 1
Qn 1Qn 0
（7）逻辑功能分析 该电路一共有3个循环状态00、01、10。 当X=0时，按照加1规律从00→01→10→00循环变化，并每当转 换为10状态（3个循环状态中的最大数）时，输出Z=1； 当 X=1 时，按照减 1 规律从 10→01→00→10 循环变化，并每当 转换为00状态（3个循环状态中的最小数）时，输出Z=1。
二、举例
1.试分析下图时序电路的逻辑功能。 1J Q1
C1
1J Q2
C1
Q3 &1J
C1
&
1 Y
1K CP 解： 1）输出方程 2）驱动方程
Q1
&
1K
Q2
1K
Q3
Y = Q3Q2 J1 = Q3Q2 ； K1 = 1 J2 = Q1 ； K2 = Q3 Q1 J3 = Q2Q1 ； K3 = Q2
1 Q2
J C K
1
Q1
J C K
1
Q0
J C K
SD
1
CP
J0 = K0 = 1
J1 = K1= Q0
J2 = K2= Q1 Q0 ◆ 结论：减法计数器。
返回 上一节
CP 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Q2 Q1 Q0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1
J 0 X Q1n
n J 1 X Q0
K0 1
K1 1
（3）写状态方程
将各驱动方程代入JK触发器的特性方程 触发器的状态方程：
Q0
n 1 n n n J 0 Q0 K 0 Q0 ( X Q1n )Q0
Q n1 J Q n KQ n
，得各
Q1
n 1
设： 0 则： 1
2
0 0
0
0
0 1
0 1
0
Q3n+1 =Q3Q2Q1+Q3Q2
Q2n+1 =Q2Q1+Q3Q2Q1 Q1n+1 =（Q3+Q2 ） Q1 Y = Q3Q2
3 4 5 6
7 设：0
0 1 1 1 0
1
1 0 0 1
0 1
1 0 1
0 0 1
则：1
0
0
0
5）状态转换图
输入变 量/输出 变量
第五章 时序逻辑电路
§5-1 概述
§5-2 时序逻辑电路的分析方法
§5-3 若干常用的时序逻辑电路 §5-4 时序逻辑电路的设计方法
§5-1
1、功能特点
概述
时序逻辑电路的特点
任一时刻的输出信号不仅取决于此时刻的输入信号， 而且取决于上一个时刻的输出状态。具备这种逻辑功能特点 的电路叫做时序逻辑电路（简称时序电路）。 2、电路特点 包含组合逻辑电路和存储电路；包含反馈电路。
同步时序电路：构成电路的每块触发器的时钟脉冲来自同 一个脉冲源，同时作用在每块触发器上 。
异步时序电路：构成电路的每块触发器的时钟脉冲来自不 同的脉冲源，作用在每块触发器上的时间也不一定相同。
一、同步时序逻辑电路的分析步骤
1、写输出方程（输出–输入） 5、画状态转换图 2、写驱动方程（触发器输入—输入）6、画时序波形图 3、写状态方程（触发器的次态－初 7、分析其功能 态、触发器输入） 8、检查自启动 4、填状态转换表
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5.2.3．异步时序逻辑电路的分析
与同步时序逻辑电路不同的是，异步电路中，每次电路状态发 生转换时并不是所有触发器都有时钟信号。只有那些有时钟信 号的触发器才需要用特性方程去计算次态，而没有时钟信号的 触发器将保持原来的状态不变。
1 0
0 0 1 0 1 0 1
0
0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 0 0
1
偏离 状态
（5）画状态图 根据状态表，我们很容易画出该电路的状态 转换图。
偏离状态 游离于主循环的状态称 为偏离状态，进入任一 偏离状态都可返回主循 环时，称该电路具有自 启动特性。 （6）画时序波形图
CP X Q0 Q1 Z
②当X=1时。 将X=1代入输出方程和状态方程，则
Z Q1n Q0n
Q1
n 1
Qn 1Qn 0
Q0
n 1
Q1n Q0n
根据以上两种情况，我们可以列出状态转换表(设现态 n n Q 为 1 Q0 00 ）
输 入
X 0
时 钟
CP
触发器状态
Q1 Q0
输 出
Z
0 1 2 0 1 2 0 1