第七章时序逻辑电路
数字电路部分二-时序逻辑电路-王翰卓
第七章 时序逻辑电路7.1 常见触发器的功能验证7.1.1SR触发器74LS279为两个SR触发器的集成芯片。
1S1和1S2为一个触发器的两个接口。
连接电路如图，可验证SR触发器的功能。
7.1.2 JK触发器通过逻辑分析仪，观察J和K输入的跳变对输出波形的影响。
实验的一个结果如下。
7.1.3 D触发器用D触发器构成一个二分频电路。
将Q’接回到D上，用逻辑分析仪对比ClK与Q的波形频率。
结果如图-7.2 常用时序逻辑电路及其相关设计7.2.1 寄存器应用双向移位寄存器74LS194改串行输入改为并行输出。
SL、SR为串行的数据输入端，S1S0=00时保持，S1S0=11时置数，S1S0=10时左移串行输入，由高位移向低位，S1S0=01时右移串行输入，由低位移向高位。
例如下面用左移方式，将SL产生的四个数据并行输出。
Word Generator设置为Burst模式。
7.2.2 计数器7.2.2.1 用74LS160设计一个六进制的计数器。
应用异步置零的方法，当QDQCQBQA=0110时，使异步置零端CLR’=0。
为保证置零的有效性，加入了改进电路-SR触发器，使输出为6的CLOCK下降沿到来后的整个低电平期间触发器输出恒为低电平。
采用同步置数法，将四个输入ABCD接为低电平，QDQCQBQA=0101时LOAD’=0。
7.2.2.2 验证74LS290的功能74LS290为2-5-10进制计数器。
R01=R02=1，S01=S02=0时，输出为0，R01=R02=0，S01=S02=1时输出为9。
S和R都置为0时正常计数。
INA接入clock后，实现二进制计数；INB接入clock后，实现五进制计数；INB接到QA，INA接clock时，实现十进制计数。
如下电路通过开关的切换可以实现不同的计数和置数功能。
7.3 时序逻辑电路的设计7.3.1 同步时序逻辑电路的设计7.3.1.1 同步时序逻辑电路的状态化简设计一个串行输入的数据检测器，连续输入3个或3个以上1时输出为1，其他情况下输出为0。
时序逻辑电路的概念
时序逻辑电路的概念时序逻辑电路是一种数字电路，其特点是输出不仅取决于当前的输入，还与之前的输入状态有关。
在时序逻辑电路中，存储器是核心元件，用于存储之前的状态信息。
根据存储器的工作方式，时序逻辑电路可分为反馈型和计数型两种基本类型。
一、时序逻辑电路的基本概念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。
这种电路通常由组合逻辑电路和存储器两部分组成。
组合逻辑电路用于实现逻辑功能，而存储器则用于存储之前的输入状态。
时序逻辑电路的特点包括以下几个方面：状态寄存器：时序逻辑电路中包含一个或多个状态寄存器，用于存储当前的状态信息。
状态寄存器能够将当前的输入状态转化为输出状态，同时将输出状态反馈回组合逻辑电路的输入端。
记忆功能：时序逻辑电路具有记忆功能，能够对之前的输入状态进行保存。
这种记忆功能可以用于实现各种复杂的逻辑功能，如计数器、序列检测器等。
反馈回路：时序逻辑电路中存在反馈回路，即将输出状态反馈回组合逻辑电路的输入端。
这种反馈机制使得时序逻辑电路具有动态特性，能够根据之前的输入状态和当前的输入状态产生不同的输出状态。
逻辑门：时序逻辑电路中的组合逻辑部分通常由各种逻辑门组成，如与门、或门、非门等。
这些逻辑门用于实现不同的逻辑功能，如运算、比较、控制等。
二、时序逻辑电路的类型根据存储器的工作方式，时序逻辑电路可分为反馈型和计数型两种基本类型。
反馈型时序逻辑电路：在反馈型时序逻辑电路中，输出状态会反馈回组合逻辑电路的输入端，并通过与当前输入进行运算产生新的输出状态。
这种类型的时序逻辑电路通常用于实现各种控制功能，如定时器、振荡器等。
计数型时序逻辑电路：在计数型时序逻辑电路中，输出状态会随着时间的变化而自动更新。
这种类型的时序逻辑电路通常用于实现计数器、分频器、序列检测器等应用。
三、时序逻辑电路的设计方法设计时序逻辑电路的方法包括以下步骤：定义输入和输出：首先确定时序逻辑电路的输入和输出信号，包括时钟信号、数据输入信号、控制信号等。
最新数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路
第7章 时序逻辑电路7.1 概述时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。
图7.1.1 时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
（2）根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
7.2 时序逻辑电路的分析方法时序电路的分析步骤：电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表（状态图、时序图） 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。
7.2.1 同步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.1]7.2.2 异步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.3] 7.3 计数器概念：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP 个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M 表示。
计数器的“模”实际上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、定时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转是否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。
7.3.1 异步计数器X X Y 1Y m输入输出一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器分析图7.3.1 由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器。
分析方法：由逻辑图到波形图（所有JK触发器均构成为T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出Q），再由波形图到状态表，进而分析出其逻辑功能。
时序逻辑电路名词解释
时序逻辑电路名词解释一、时序逻辑电路名词解释所谓时序电路，是指各个元器件的时间参数与电路的工作状态之间存在着有机联系的电路。
可以用分立元件组成的各种实用电路来模拟电子电路中常见的时序关系。
二、时序逻辑电路的组成和特点1。
多谐振荡器：根据周期性排列的规律，在每个周期内有个谐振点，并按此排列规律而形成的多谐振荡器称为多谐振荡器。
2。
由“多谐振荡器”构成的电路：根据“多谐振荡器”的特点，利用与非门和或非门将“多谐振荡器”接成不同的电路。
3。
“石英晶体振荡器”的特点： 1）稳定性高； 2）频率特性好；3）工作范围宽； 4）石英晶体发生器电路的简化。
石英晶体振荡器包括下面几部分：输入回路、反馈网络、放大器、振荡电路及整流、滤波、稳压电路等。
石英晶体振荡器是利用单片石英晶体调节某些电容，使它的电压与频率跟随变化，从而产生出变化的电信号。
为了提高石英晶体振荡器的品质因数，要求负载电阻R_0和电容c_0较小。
4。
存储器： 1）存储器有存储信息的功能，只需少量电能就能保持所存储的信息。
它主要由存储单元和控制单元两部分组成。
2）用单一的半导体材料制成，具有记忆功能。
3）结构简单，体积小。
4）需要电源激励工作。
5）只读存储器。
4。
集成逻辑电路：是一种由许多单独的半导体器件组成的具有专门功能的集成电路。
这些半导体器件包括：门电路、触发器、存储器和微处理器。
1）复合逻辑电路：由“触发器”和“门电路”组成的一种逻辑电路。
2） TTL电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。
3） CMOS电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。
4） MIS电路：由“双极型三极管”和“逻辑门”构成的一种逻辑电路。
5）混合逻辑电路：由“门电路”和“触发器”构成的一种逻辑电路。
6） TTL电路加上高阻器后称为TTL集成逻辑电路。
7）将两个或更多的TTL电路加上高阻器后称为TTL门电路。
8）将两个或更多的CMOS电路加上高阻器后称为CMOS集成逻辑电路。
第七章 时序逻辑电路
Q1上升沿时刻有效 Q0上升沿时刻有效 CP上升沿时刻有效
FF0
3
计算、列状态表
Q0
CP
1D C1
Q0
FF1 1D C1
Q1
FF2 1D C1
Q2
Q1
Q2
现
态
次
态
注 时钟条件 CP0 CP1 CP2 CP0 CP0 CP1 CP0 CP0 CP1 CP2 CP0 CP0 CP1 CP0
n 1 Q2 Q2n Q1 Q2n Q1n Q0n n 1 n Q Q Q0 0 0 0 1 1 n 1 n 0 0 1 Q Q CP 0 0
n 1
K1 Q0n K0 Q
n 2
2
求状态方程
n n J Q K Q n 1 n n 1 2 1 2 n n Q JQ KQ J Q K Q 1 0 1 0 n n J 0 Q2 K Q 0 2 将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
0 0 0 0 1 1 0 0
3
n 1 n Q2 Q1 n 1 n Q Q 1 0 n 1 n Q Q 2 0
第7章 常用时序逻辑功能器件
5
第七章 常用时序逻辑功能器件
*** 中规模集成计数器
学习应注意以下几点： （1）编码 自然二进制/8421十进制 （2）模数 5进制、10进制、16进制 （3）加、减、可逆 （4）清0、置数端 同步还是异步
6
第七章 常用时序逻辑功能器件
74x161(74LS161 ,74HCT161)： 4位二进制同步加法计数器 74x160： 8421十进制加法计数器（实验五） 74x290：异步二—五—十进制计数器 74x390：异步二—十进制计数器 主要任务： 读功能表掌握计数器使用方法 学会使用集成计数器构成任意进制计数器的方法
RCO ET Q D Q C Q B Q A
10
第七章 常用时序逻辑功能器件
74x161计数状态
1
CR D D D D 1 CET 0 1 2 3 TC 1 CEP 74x161 CP ＞ Q Q Q Q PE 0 1 2 3
1
Ｍ＝１６
11
第七章 常用时序逻辑功能器件
1）异步清零。CR=0 时， 计数器输出直 接清零 Q3Q2Q1Q0 = 0000.无需CP 2）同步并行预置制数。
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第七章 常用时序逻辑功能器件
基本寄存器 按照功能
Q0
FF0
Q1
FF1
移位寄存器 并行
串行
按照存、取 数据方式
D0
D1
应用： 存储代码、串/并行转换、数值计算、缓冲区
32
第七章 常用时序逻辑功能器件
一、 集成中规模双向移位寄存器74x194 P284 DSR：右移串行输入端 Q0 Q1 Q2 Q3 CP S1 S0 DSL：左移串行输入端 VCC DI3,2,1,0 ：并行输入端 Q3~ Q0：数据输出端 74x194 CP：时钟脉冲输入端 D GND 上升沿触发 CR DSRDI0DI1 DI2 DI3 SL CR CR ：清零端， =0时清零
数字电路教案-阎石-第七章-时序逻辑电路
第 7 章时序逻辑电路概括时序电路在任何时辰的稳固输出，不单与该时辰的输入信号相关，并且还与电路本来的状态相关。
输X 1 Y1 输入Y m 出X p 组合电路Q1 W1Q t 储存电路W r图时序逻辑电路的构造框图2、时序电路的分类（1）依据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲同样，即电路中有一个一致的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不一样，即电路中没有一致的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
（2）依据输出分类米利型时序电路的输出不单与现态相关，并且还决定于电路目前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路目前的输入没关；或许根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
时序逻辑电路的剖析方法时序电路的剖析步骤：电路图时钟方程、输出方程、驱动方程状态方程计算状态表（状态图、时序图）判断电路逻辑功能剖析电路可否自启动。
同步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.1]异步时序电路的剖析方法剖析举例： [ 例 7.2.3]计数器观点：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数量称为计数器的“模”，用 M表示。
计数器的“模”实质上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、准时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转能否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、 N进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加 / 减法计数器。
异步计数器一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器剖析图由JK触发器构成的4位异步二进制加法计数器。
剖析方法：由逻辑图到波形图（全部 JK 触发器均构成为 T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出 Q），再由波形图到状态表，从而剖析出其逻辑功能。
电子线路基础数字电路实验7 时序逻辑电路设计
实验七时序逻辑电路设计一、实验目的1. 学习用集成触发器构成计数器的方法。
2. 熟悉中规模集成十进制计数器的逻辑功能及使用方法。
3. 学习计数器的功能扩展。
4. 了解集成译码器及显示器的应用。
二、实验原理计数器是一种重要的时序逻辑电路，它不仅可以计数，而且用作定时控制及进行数字运算等。
按计数功能计数器可分加法、减法和可逆计数器，根据计数体制可分为二进制和任意进制计数器，而任意进制计数器中常用的是十进制计数器。
根据计数脉冲引入的方式又有同步和异步计数器之分。
1. 用D触发器构成异步二进制加法计数器和减法计数器：图10—1是用四只D触发器构成的四位二进制异步加法计数器，它的连接特点是将每只D触发器接成T'触发器形式，再由低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接，即构成异步计数方式。
若把图10—1稍加改动，即将低位触发器的Q端和高一位的CP端相连接，即构成了减法计数器。
图10—1本实验采用的D触发器型号为74LS74A，引脚排列见前述实验。
2. 中规模十进制计数器中规模集成计数器品种多，功能完善，通常具有予置、保持、计数等多种功能。
74LS182同步十进制可逆计数器具有双时钟输入，可以执行十进制加法和减法计数，并具有清除、置数等功能。
引脚排列如图10—2所示。
其中LD−−置数端；CP u−−加计数端；CP D−−减计数端；DO−−非同步进位输出端；CO−−非同步借位输出端；Q A、Q B、Q C、Q D−−计数器输出端；D A、D B、D C、D D−−数据输入端；CR−−清除端。
表10—1为74LS192功能表，说明如下：当清除端为高电平“1”时，计数器直接清零(称为异步清零)，执行其它功能时，CR置低电平。
当CR为低电平，置数端LD为低电平时，数据直接从置数端D A、D B、D C、D D置入计数器。
当CR为低电平，LD为高电平时，执行计数功能。
执行加计数时，减计数端CP D接高电平，计数脉冲由加计数端Cp u输入，在计数脉冲上升沿进行842编码的十进制加法计数。
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
有限状态机
7.2 MEALY型状态机
output clk input 组合电路 reset 当前状态
0/0000
S0
寄 存 器
1/1001
S1
1/1001
0/0000
0/1100
1/1111
S3
1/1111
S2
0/1100
entity demo is port (clk, inl, reset: in std_logic; outl : out std_ logic) end demo; architecture moore of demo is type state_type is ( so, sl, s2, s3 ); signal state: state_ type; begin demo_ process: process ( clk, reset ) begin if reset = '1' then state <= so; elsif clk'event and clk = '1' then case state is when s0 => if inl= '1' then state <= sl; end if; when s1 => if inl = '0' then state <= s2; end if; when s2 => if inl = '1' then state <= s3; end if;
输 出 译 码 器 输出
输入
状态 译码 器 反馈
状态 寄存 器
状态
状态机的结构示意图
2. 状态机的优点.
•结构模式相对简单,设计方案相对固定
时序逻辑电路
时序逻辑电路时序逻辑电路是数字电路中的一种重要设计方式，也是现代计算机和数字系统的核心组成部分之一。
它通过存储当前状态以及根据特定的输入信号进行状态转换来实现特定的功能。
在本文中，我们将详细介绍时序逻辑电路的工作原理、设计方法以及常见的应用场景。
工作原理时序逻辑电路的工作原理基于状态机理论。
状态机是指由一组状态和状态转移函数组成的抽象数学模型，用于描述系统在不同状态下的行为和转移关系。
在数字电路中，可以通过使用触发器、计数器等元件来实现状态机的功能。
在一个典型的时序逻辑电路中，状态转移发生在时钟信号的上升沿、下降沿或信号延迟后，也就是说状态转移的时机是由时钟信号控制的。
这种工作原理使时序逻辑电路具有高度的可控性和可预测性，可以确保状态转移的准确性和时序正确性。
设计方法时序逻辑电路的设计方法基本上可以分为两种类型：同步设计和异步设计。
同步设计是指以时钟信号为主导，采用同步触发器等元件实现状态机的转移。
异步设计则是指无时钟信号或者时钟信号不是主导的设计方式，采用异步触发器等元件实现状态机的转移。
在进行时序逻辑电路的设计时，需要根据具体的需求选择不同的设计方法，并合理选择元件、时钟信号频率等参数。
此外，在设计过程中同时要考虑到时序正确性、可靠性、功耗等因素，以确保设计出的电路能够满足实际应用中的需求。
应用场景由于时序逻辑电路具有高度的可控性和可预测性，以及快速的状态转移速度等特点，因此在数字电路中得到了广泛的应用。
以下是时序逻辑电路常见的应用场景：计数器计数器是一种常见的时序逻辑电路，可以通过状态机的方式来实现二进制、十进制或其他进制数的计数功能。
计数器在编码器、分频器、时序生成器等应用中得到了广泛的应用。
时序生成器时序生成器是指能够生成精确时序脉冲、时序信号的一类电路。
它可以通过使用状态机的方式来生成各种复杂的时序信号，并被应用于数字信号处理、通信、图像处理等领域。
控制器控制器是一种具有时序控制功能的电路，可以通过状态机的方式来实现对系统的控制和管理。
时序电路概念总结
3、 MSI 移位寄存器 74x194 双向移位寄存器 （1） 注意左移和右移的定义
（2） 注意输入位置：LIN 是从最右边输入（左移寄存器的输入）。RIN 是从最左边输入。 4、 环形计数器 （1） 不具有健壮性，无法自动校正 （2） 自校正环形计数器：P531——BCD 加一个或非（非与） 6、 约翰逊计数器
（4） 画出状态转移图 区分 MOORE 机与 MEALY 机
注意！！！：每一根箭头都标有一个转移表达式： 转移表达式必须是互斥的！ 转移表达式最好是完备的！
5、 状态机的设计！ Lec13、 14——两个班都讲了密码锁和雷鸟车的例子。罗老师班还讲 了猜谜游戏。 设计过程： 1） 问题翻译：构造状态输出表 2） 选择时序器件 3） 状态\输出表中的状态数目最小化 4） 状态编码 5） 构造激励表 6） 写出激励方程 7） 电路实现 （1） 状态翻译 注意一定要设定初始状态 （2） 状态最小化 LEC14 相同状态的判断：（a）输出必须完全相同。 （b）对外状态转移必须完全相同 （二者之间的状态转移可以不同，因为如果是相同状态了，两状态之间的转移 应该互不关心） Nelson 的梯形表的画法！ （3） 状态编码 状态编码方式有相当多。编码的时候以下几点是需要考虑的： 复位电路简单：一般设置为 000； 激励方程简单：——最好能找到相邻状态 输出方程简单 几种编码方式的分析： （a） 自然数编码： 容易复位，可以用最小的 BIT（最少的 D 触发器） （b） One-hot 编码： 复位没有 00 状态，非法状态太多，需要保护，从而减慢了速 度。 但是可以省略译码电路。 （c） GRAY 码：每次改变最小 bit 位。（关键是如何找到相邻状态） （d） 相邻项编码相邻原则：两个班都强调了 输入确定时，下一状态的相同的当前状态放在一起。 输出相同的状态放在一起。 对于同一现态，下一装态相邻的放在一起。
数字逻辑设计第七章(2)D锁存器
RD DOUT[3:0]
Xi Yi Ci
X Y
S
CI CO
锁存器的应用
Si Ci+1
串行输入、串行输出 注意：时钟同步
QD Q C CLK
Xi Yi
时钟控制
再谈串行输入 加法器的实现
Ci
暂存
XY CI CO
S
Si
Ci+1
9
触发器
只在时钟信号的边沿改变其输出状态
正边沿 上升沿
负边沿 下降沿
CLK
Q
15
D锁存器 ——电平有效 D触发器 —— 边沿有效
触发器的应用
利用触发器作为移位寄存器（图1）
思考：能否将触发 器改为锁存器(图2) D
F/F
F/F
D Q Q1 D Q Q
CLK Q
CLK Q
D CLK
Q1 Q
16
CLK D
CLK
（图1）
latch
latch
Q1
DQ
DQ Q
CQ
CQ
（图1）
D触发器的定时参数
QQn+*1==SS++RR’’··QQ
Q —— 当前状态（原态、现态）
Q* —— 下一状态（新态、次态）
S·R = 0（约束条件）
31
J K C
C J K Qm Q
32
SQ
SQ
C 主 Qm C 从
RQ
RQ
逻辑符号 Q
JQ QL C
KQ
1 箝位
功能表
C=1期间，
JK Q
0 1
J的变化只引起 Qm改变一次
CLK=1时， 主锁存器不工作，Qm 保持不变 从锁存器工作，将 Qm 传送到输出端
第七章 几种常用的时序逻辑电路试题及答案
第七章 几种常用的时序逻辑电路一、填空题1.（9-1易）与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的特点是：任何时刻的输出信号不仅与____________有关，还与____________有关，是______（a.有记忆性b.无记忆性）逻辑电路。
2.（9-1易）触发器是数字电路中______（a.有记忆b.非记忆）的基本逻辑单元。
3.（9-1易）在外加输入信号作用下，触发器可从一种稳定状态转换为另一种稳定状态，信号终止，稳态_________（a.不能保持下去 b. 仍能保持下去）。
4.（9-1中）JK 触发器是________（a.CP 为1有效b.CP 边沿有效）。
5.（9-1易）1n n n Q J Q K Q +=+是_______触发器的特性方程。
6.（9-1中）1n n Q S RQ +=+是________触发器的特性方程，其约束条件为___________。
7.（9-1易）1n n n Q T Q T Q +=+是_____触发器的特征方程。
8. （9-1中）在T 触发器中，若使T=____，则每输入一个CP ，触发器状态就翻转一次，这种具有翻转功能的触发器称为'T 触发器，它的特征方程是________________。
9.（9-1难）我们可以用JK 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器；令________________，即转换成D 触发器。
10.（9-1难）我们可以用D 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器。
11.（9-2易）寄存器存放数据的方式有____________和___________；取出数据的方式有____________和___________。
第七章触发器及时序电路
第七章触发器及时序电路第一节RS触发器一、填空题1触发器具有_______ 个稳定状态，在输入信号消失后，它能保持 __________ 不变。
2、“与非”门构成的基本RS触发器，输入端是 ____________ 和_____________ ；输出端是 _____________ 和_____________________ ，将 _____________ 称为触发器的0状态，称为触发器的1状态。
3、“与非”门构成的基本RS触发器R D =1，S D =0时，其输出状态为 ____ 。
4、触发器电路中，R D端、S D端可以根据需要预先将触发器____________ 或_______ ，而不受的同步控制。
5、同步RS 触发器状态的_________ 与___________ 同步。
二、判断题（正确的在括号中打“，错误的打“X” ））1、触发器只需具备两个稳态功能，不必具有记忆功能。
2、基本RS触发器要受时钟的控制。
3、Q n+1表示触发器原来所处的状态，即现态。
4、当CP处于下降沿时，触发器的状态一定发生翻转。
二、绘图题1、设“与非”门组成的基本RS触发器的输入信号波形如图所示，试在输入波形下方画出Q和Q端的信号波形。
R ----- ----------------------QQ2、已知同步RS触发器的S、R、CP脉冲波形如图所示。
试在它们下方画出Q端的信号波形（设触发器的初始状态为0）R -------------- ---------Q第二节JK触发器一、填空题1、在时钟脉冲的控制下，JK触发器根据输入信号J、K的不同情况，具有______、、和功能。
2、在时钟脉冲下，JK触发器输入端J = 0、K = 0时，触发器状态为_________ ; J= 0、K = 1时，触发器状态为 ________ ; J= 1、K = 0时，触发器状态为_______ ;J= 1、K = 1时，触发器状态随CP脉冲的到来而。
第7章 时序逻辑电路
第7章时序逻辑电路一、学习目的时序逻辑电路是数字电子电路的另一个主要分支。
通过本章的学习要掌握时序逻辑电路的工作特点，掌握时序逻辑电路的分析方法和设计方法，掌握各种类型的计数器的基本原理和使用方法。
二、内容概要本章在介绍了时序逻辑电路的分析方法及异步计数器、同步计数器、寄存器与移位寄存器的基本工作原理后，着重介绍了有关中规模集成电路的逻辑功能、使用方法和应用。
还介绍了时序逻辑电路的设计方法。
三、学习指导本章重点：时序逻辑电路分析和设计方法，同步计数器和异步计数器的应用，寄存器的工作原理和分析方法。
本章难点：同步计数器和异步计数器的设计。
方法提示: 对时序逻辑电路的分析设计方法要认真掌握，它是数字电路设计的一个基本功。
在计数器设计和分析时要把计数器看成是“状态转换器”，对计数器的理解要跳出“计数”的限制，把它看成是多种状态的相互转换关系。
7.1 概述教学要求理解时序逻辑电路的概念理解时序逻辑电路的工作特点7.2 时序逻辑电路的分析方法教学要求理解同步时序逻辑电路的分析方法了解异步时序逻辑电路的分析方法掌握状态方程、驱动方程、输出方程的概念和用法掌握状态转换图、状态转换真值表和时序图的用法时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图，而后得出它的功能。
一、同步时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的主要特点：在同步时序逻辑电路中，由于所有触发器都由同一个时钟脉冲信号CP来触发，它只控制触发器的翻转时刻，而对触发器翻转到何种状态并无影响，所以，在分析同步时序逻辑电路时，可以不考虑时钟条件。
1、基本分析步骤写方程式：输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态和输入信号的函数。
驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。
状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的状态方程。
列状态转换真值表：将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算，求出相应的次态和输出，从而列出状态转换真值表。
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2
状态方程
3
判断电路 逻辑功能
5
状态图、 状态表或 时序图
4
计算
二、分析举例：
例
& F F 0 1 J C 1 1 K C P Q 0 F F 1 1 J C 1 1 K Q 1 F F 2 1 J C 1 1 K Q 2
Y
Q 0
Q 1
Q 2
1
同步时序电路的时钟 CP CP CP CP 时钟方程： 2 1 0 方程可省去不写。
0 0 0 0 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0
1
1
1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 0 0
4
排 列 顺 序 ：
n n n Q2 Q 1Q 0
画状态图、时序图
/Y
/0 /0 000→ 001→ 011 /1↑ ↓ /0 100← 110← 111 /0 /0 (a) 有 效 循 环 010
第七章时序逻辑电路
7.1 概述 1、时序电路的特点
输 入
X 1 X p Y 1
…
组 合 电 路
…
Y m
输 出
Q 1 Q t … 存 储 电 路
W 1
…W r
时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的 输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。
2、时序电路逻辑功能的表示方法
时序电路的逻辑功能可用逻辑表达式、状态表、卡诺图、状态 图、时序图和逻辑图6种方式表示，这些表示方法在本质上是相 同的，可以互相转换。 逻辑表达式有： 输出方程
输出仅与电路现态有关， 为穆尔型时序电路。
n K2 Q 1 n K1 Q 0 n K0 Q 2
n n Y Q 写 输出方程： 1Q 2
方 程 式
n J2 Q 1 驱动方程： J Qn 1 0 n J Q 2 0n J2 Q 1 n J1 Q 0 n J Q 0 2
n K2 Q 1 n K1 Q 0 n K0 Q 2
n 1 n n Q J Q K Q
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
n 1 n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 n 1 n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q Q Q 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 n 1 n n n n n n n Q J Q K Q Q Q Q 0 0 0 0 0 2Q 0 2Q 0 2
2
求状态方程
T触发器的特性方程：
Q T Q
n
n 1
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
n 1 n n n Q T Q X Q Q 1 1 1 0 1 n n n n Q T Q 1 Q Q 0 0 0 0 0
3
计算、列状态表
*（2）根据输出分类
米利型时序电路 的输出不仅与现态有关，而且还决定
于电路当前的输入。 穆尔型时序电路 的其输出仅决定于电路的现态，与电 路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输 出，而以电路的状态直接作为输出。
7.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法
一、基本分析步骤： 电路图
1
时钟方程、 驱动方程和 输出方程
X
F F 0 1 T C 1
例
“ 1 ”
Q 0
= 1
F F 1 1 T C 1
& Q 1
Y
C P
Q 0
Q 1
1
同步时序电路，时钟方程省去。
n n 输出方程：Y X Q X Q 1 1
写 方 程 式
输出与输入有关， 为米利型时序电路。
T1 X Q0n 驱动方程： T0 1
3
计算、列状态表
现 态 次 态 输 出
Q Q Q
n1 2 n1 1 n1 0
Q Q Q
n 1
n 1 n 0 n 2
Q 2n Q 1n Q 0n
Q 2n 1 Q 1n 1 Q 0n 1
Y
Y Q 2n Q
Q 2n2n 11 10 10 nn 11 10 Q 11 10 nn 11 1 Q 00 10 0 Y 00 0 10 100
输入 X 0 0 0 0 1 1 1 1 现
n 1
n 1 n n Q X Q Q 1 1 0 n 1 n Q Q 0 0 Y X Q1n
态
n 0
次
态
Q Q
0 0 1 1 0 0 1 1
状态方程
激励方程
3、时序电路的分类
（1） 根据时钟分类 同步时序电路 中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有 一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改 变一次。
异步时序电路 中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没
有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时， 电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。
n n n Y F ( X , X , , X ; Q , Q , , Q ) i 1 , 2 , , m i i 1 2 p 1 2 q n n n G X ,X , ,X ; Q , Q , , Q ) j 1 , 2 , , r W j j( 1 2 p 1 2 q n 1 n n n Q H ( W , W , , W ; Q , Q , , Q ) k 1 , 2 , , t k k 1 2 r 1 2 q
/0 101 /1 (b) 无 效 循 环
状态图
CP
时 序 图
Q0 Q1 Q2 Y
5
电 路 功 能
有效循环的6个状态分别是0～5这6个十进制数字的格 雷码，并且在时钟脉冲CP的作用下，这6个状态是按 递增规律变化的，即： 000→001→011→111→110→100→000→… 所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。 当对第6个脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数， 并产生输出Y＝1。