时序逻辑电路同步时序逻辑电路

S3
S1/0
S0/0
这里所谓的次态交错，是指在某种输入取值下，Si的次态为SJ， 而SJ的次态为Si 。 而所谓次态循环则是指次态之间的关系构成闭环，例如， Si
和 SJ 在某种输入取值下的次态是 Sk和 Sl ，而Sk和Sl在j种取值
下的次态又是Si和SJ，这种情况称为次态循环。 次态对等效是指状态 Si和SJ的次态对Sk和SJ满足等价的两个条 件。例如，状态S1和S2的次态对为S3和S4，它们既不相同，也 没有与状态对 S1,S2 直接构成交错和循环。但是，状态 S3 和 S4
一、建立原始状态图和原始状态表：
1、必须弄清楚电路输出和输入的关系以及状态的转换关系。 2、建立原始状态图没有统一的方法，但一般应考虑以下几 个方面： 1）设立初始状态：（时序逻辑电路在输入信号开始作用之 前的状态称为初始状态）。
首先设立初始状态，然后从初始状态出发考虑在各输入作用 下的状态转移和输出响应。
三、异步时序逻辑电路的分析：
有触发信号作用的触发器能改变状态，无触发信号作用
的触发器则保持原有的状态不变。
例1：P217
• 例2：P219
例 3 ：分析下图：设同步时序逻辑电路的初始状态为 “ 00” ，输入序列为 01001101011100 ，作出电路的状态 和输出响应序列，说明电路功能。
二、时序逻辑电路的分类：
同步时序电路的速度高于异步时序电路，但电路结构 一般较后者复杂。
输入变量
输出函数
状态变量
三、时序逻辑电路功能的描述方法：
1、逻辑方程式： 2、状态表：反映时序逻辑电路的输出Z、次态Qn+1和电路
的输入X、现态Qn间对应取值关系的表格称为状态表。
3、状态图：反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、 输出取值关系的图形称为状态图。 4、时序图：时序电路的工作波形图。 5、Mealy型电路：输出信号不仅与存储电路的输出状态有
第六章 时序逻辑电路的分ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ和设计
一、时序逻辑电路：
1、数字逻辑电路： 组合逻辑电路（特点）：任何时刻电路产生的稳 定输出信号仅与该时刻电路的输入信号有关。 时序逻辑电路（特点）：任何时刻电路的稳定输 出信号与该时刻和过去的输入信号都有关，必须 含有存储电路。 2、时序逻辑电路： 同步时序逻辑电路：某时刻电路的稳定输出与该 时刻的输入和电路的状态有关。 异步时序逻辑电路：电路中没有统一的时钟脉冲， 电路状态的改变是由外部输入信号的变化直接引 起的。
• 例4：P221
§6.3 同步时序逻辑电路的设计方法 一、基本思想：用尽可能少的触发器和门电路来实现所要
求的逻辑功能。即： 1）简洁，明了，低成本； 2 ）可靠、稳 定、一致性。
二、步骤：
1、一般过程： 2、详细说明： 1）由给定的逻辑功能求出原始状态图： 原始状态图：直接由要求实现的逻辑功能求得的状态转换图。 画出原始状态图是设计的最关键步骤：a）分析给定的逻辑功 能，确定输入变量，输出变量及该电路应包含的状态，并用 字母S0，S1….表示这些状态。b分别以上述状态为现态，考察 在每一个可能的输入组合作用下应转入哪个状态及相应的输 出，便可求得符合题意的状态图。
§6.1 时序逻辑电路的基本概念 一、时序逻辑电路的基本结构及特点：
1、基本结构：由组合电路和存储电路（延迟元件和触 发器），两部分组成。 2、逻辑关系：1）输出方程Z=F1（X，Qn）；2）驱动 方程（激励函数）：Y=F2（X，Qn）；3）状（次） 态方程：Qn+1=F3(Y,Qn)。 3、特点：1）它由组合电路和存储电路组成。2）时序 逻辑电路中存在反馈，因而电路的工作状态与时间因 素相关，即时序电路的输出由电路的输入和电路原来 的状态共同决定。
2）根据需要记忆的信息增加新的状态。
应根据问题中要求记忆和区分的信息去考虑设立每一个状态。 一般说来，若在某个状态下出现的输入信号能用已有状态表 示时，才令其转向新的状态。 3）确定各时刻电路的输出：
在描述逻辑问题的原始状态图和原始状态表中，状态数 目不一定能达到最少，这一点无关紧要，因可对它再进 行状态化简。应把清晰、正确地描述设计要求放在第一 位。由于开始不知描述一个给定的逻辑问题需多少状态， 故在原始状态图和状态表中一般用字母或数字表示状态。
2）状态化简：使状态数目减少，从而可以减少电路中所 需触发器的个数或门电路的个数。
状态等价：是指在原始状态图中，如果有两个或两个以 上的状态，在输入相同的条件下，不仅有相同的输出， 而且向同一全次态转换，则称这些状态是等到价的。凡 是等价状态都可以合并。
判断两个状态等价的方法（在输入相同的条件下）：第 一，它们的输出完全相同；第二，它们的次态满足下列 条件之一，即：（1）次态相同；（2）次态交错；（3） 次态循环；（4）次态对等效。
•例：某序列检测器有一个输入端 X 和一个输出端 Z ， 输入端 X 输入一串随机的二进制代码，当输入序列 中出现 011时，输出 Z产生一个 1 输出，平时 Z输出 0 。 典型输入、输出序列如下： •输入X：1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 •输出Z： 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 •试作出该序列检测器的原始状态图和状态表。 现态 S0 S1 S2 X=0 S1/0 S1/0 S1/0 次态/输出 X=1 S0/0 S2/0 S3/0
二、一般步骤：
1、根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式：1）各触 发器的时钟信号CP的逻辑表达式。2）时序电路的输出方程；
3）各触发器的驱动方程。
2、将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得各触发器的 次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。
3、根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态
表，画出状态图或时序图。 4、用文字描述给定时序逻辑电路的逻辑功能。
关，而且还与时序电路的输入信号有关。 Z=F1（X，Qn）
6、Moore型电路：输出信号仅与存储电路的输出状态有关。
Z=F1（Qn）
§6.2 时序逻辑电路的分析方法
一、时序逻辑电路的分析：就是根据给定的时序逻辑电
路图，通过分析，求出它的输出Z的变化规律，以及电路状态
Q 的转换规律，进而说明该时序电路的逻辑功能和工作特性。