时序逻辑电路的分析方法(精)

第二节 时序逻辑电路的分析方法
第二节 时序逻辑电路的分析方法
同步时序逻辑电路的分析方法
异步时序逻辑电路的分析方法
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1
第二节 时序逻辑电路的分析方法
一、同步时序逻辑电路的分析方法
分析一个时序电路，就是要找出给定电路的逻辑功能。
具体地说，就是要求找出电路的状态和输出的状态， 在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。 一般步骤： 1. 写方程式 时钟方程：各个触发器时钟信号的逻辑表达式。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
画出电路的状态转换表
* Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q1 Q3 Q2 状态方程 Q2 Q1 Q2 * Q2 Q3 Q3 Q1 Q2 Q3
电路的状态转换表
电路状态转换表的另一种形式
* Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q1 Q3 Q2 Q2 Q1 Q2 * Q2 Q3 Q3 Q1 Q2 Q3
输出方程：
Y Q2 Q3
将驱动方程代入 特性方程 得状态方程：
Q* JQ K Q
电路的状态转换图
C Q0Q3
/0
1110
1111
/1
0000
/0
0001
/0
0010
* Q0 * Q1 * Q2 Q* 3 /0
CLK 0 Q0 Q1 CLK 1 Q3 CLK 2 Q2 CLK 3 Q1Q2Q3
/ 0 1010
Y
CLK
FF1
FF2
FF3
例6.2.1的时序逻辑电路
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
1J C1 1K
Q1
Q1
1J C1 1K
Q2

Q2
1J C1 1K
&
Q3
Q3
Y
CLK
FF1
FF2
FF3
解：
J1 (Q2 Q3 ) K1 1 ) K 2 (Q1 Q3 驱动方程： J 2 Q1 J Q Q K 3 Q2 1 2 3
Q3
C
解：列写方程
J0 K0 1 , K1 1 驱动 J 1 Q3 方程 J2 K2 1 J Q Q , K 1 1 2 3 3
输出方程
CLK 0 Q0 Q1 CLK 1 Q3 CLK 2 Q2 CLK 3 Q1Q2Q3
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
A
1D
Q1 Q1
=1
=1
1D
C1
FF1
C1
Q2 Q2
Y
CLK
FF2
解：列写方程
驱动 D1 Q1 方程 D2 A Q1 Q2
状态 方程
* Q 1 D1 Q1 * Q2 D2 A Q1 Q2
15
Q3
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
Q2 Q1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0
Q0 cp3 cp2 cp1 cp0 C
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
7
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
根据电路的状态转换表可获得状态转换图
电路状态转换表的另一种形式
CLK的顺序 Q3 Q2
Q1
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.1] 分析图示时序电路的逻辑功能， 写出它的驱动方程、状态方程和输出方程。
FF1、FF2和FF3是主从结构的TTL触发器，
下降沿动作，输入悬空时和逻辑1状态等效。
Q1
Q1
1J C1 1K
1J C1 1K
Q2

Q2
1J C1 1K
&
Q3
Q3
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
Y
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
000
/1 111 /1
/0
001
/0
010
/0
011
/0
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
110
/0
101
/0
100
电路的状态转换图
Q3Q2Q1
Q2 )) Y (( AQ1Q2 )( AQ1 输出方程 Q2 AQ1Q2 AQ1
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
* Q 1 D1 Q1 * Q2 D2 A Q1 Q2
Q2 )) Y (( AQ1Q2 )( AQ1 Q2 AQ1Q2 AQ1
电路的状态转换图
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
二、异步时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.3] 已知异步时序电路的逻辑图如图所示，
试分析它的逻辑功能， 画出电路的状态转换图和时序图。 触发器和门电路均为TTL电路。
1J C1
1K
Q0
clk0
clk1
1J C1
1K
Q1
clk2
1J C1
* Q0 * Q1 * Q2 Q* 3
CLK 0 Q0 Q1 CLK 1 Q3 CLK 2 Q2 CLK 3 Q1Q2Q3
输出 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
时钟信号 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
A/Y
Q2Q1
电路的状态转换表
* * Q2 Q1 Q2 Q1 00
0/0
01 10/0 00/0 11 00/1 10/0 10 11/0 01/0
A
Y
00
01 1/ 0 1/1 1/ 0 1/ 0 0/0 01 0/0
0 1
01/0 11/1
0 /1
00
逻辑功能：A=1时是减法计数器。
A=0时是加法计数器。
输出方程：时序电路各个输出信号的逻辑表达式。
驱动方程：各个触发器同步输入端信号的逻辑表达式。 2. 求状态方程 把驱动方程代入相应触发器的特性方程即可求出。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
3. 进行计算
把电路输入和现态的各种可能取值， 代入状态方程和输出方程进行计算， 求出相应的次态和输出方程。 注意事项： 状态方程有效的时钟条件，凡不具备时钟条件者， 触发器将保持原状态不变；
不能漏掉任何可能出现的状态和输入的取值；
若给定了起始值，可从给定起始值开始依次计算， 否则可自设起始值。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
4. 画状态图或列状态表、画时序图 注意事项：
状态转换是由现态转换到次态；
输出是现态和输入的函数；
画时序图时注意时钟条件。
5. 说明电路功能
0011
/1
/0
/0
/0
0111
/1
1011
Q3Q2Q1Q0
1001
0100
/1
1101 1100
/0
1000
/C
/0
0110
/0
0101
/0
电路的状态转换图
电路逻辑功能：异步十进制加法计数器。
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C Q0Q3
时钟方程
CLK 0 CLK CLK1 Q0 CLK 2 Q1 CLK 3 Q0
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
电路的状态转换表 CLK 0 CLK CLK1 Q0 CLK 2 Q1 CLK 3 Q0 C Q0Q3
cp0的顺序
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 触发器状态
CLK的顺序 Q3
Q3 Q2
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
* * * Q1 Q3 Q1 Q2 Y
Q2
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
Q1
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
Y
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0
/Y
一个无效状态111，其余七个为有效状态。
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第二节 时序wk.baidu.com辑电路的分析方法
由电路的状态转换图画出时序图
CLK
000 /1 111 /1 110 /0 101 /0 100 /0 001 /0 010 /0 011 /0
Q1
0
t
t t t
电路的时序图
Q2
Q3
0 0
0
电路的状态转换图
Q3Q2Q1
1K
Q2
clk3
1J C1
1K
Q3
FF0
FF1
FF2
FF3
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Q3
C
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例6.2.3的异步时序逻辑电路
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
clk0
1J C1
1K
Q0
clk1
1J C1
1K
Q1
clk2
1J C1
1K
Q2
clk3
1J C1
1K
Q3
FF0
FF1
FF2
FF3
* Q0 * 状态 Q1 方程 Q* 2 Q* 3
/Y
Y
0
t
电路逻辑功能：七进制加法计数器。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.2] 分析下图时序逻辑电路的逻辑功能， 写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程， 画出电路的状态转换图。
A
1D
Q1 Q1
=1
=1
1D
C1
FF1
C1
Q2 Q2
Y
CLK
FF2
例6.2.2的时序逻辑电路 上页