第13章 时序逻辑电路[74页]
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因为用3位二进制编码共可以表示8个状态，有效态之外的 3个状态（即101、110和111）称为“无效态”。
转换图中也给出了以无效态为初态时的转换情况，可以看 出3个无效态的次态分别为011、010和001。这说明即使电路 以无效态为初始工作状态，最终也能转换为有效态，并进入 到有效循环之中，这种能力称为“自启动”。
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二、一般步骤： 1. 列出相关方程（逻辑表达式） 时钟方程：各个触发器时钟信号的逻辑表达式 （同步的只有一个信号，可以省略不写） 驱动（激励）方程：各个触发器同步输入端信号 的逻辑表达式。 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。 输出方程：时序电路各个输出信号的逻辑表达式
第13章 时序逻辑电路
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主要内容
13.1 时序电路的基本概念 13.2 同步时序电路的分析方法 13.3 寄存器 13.4 计数器 13.5 集成计数器 13.6 同步时序电路的设计方法
重点掌握的内容：
（1）同步时序电路的分析方法； （2）集成计数器:
会用置零法和置数法构成任意进制计数器; （3）同步时序电路设计方法。
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小结
已知时序电路
分析
说明逻辑功能
同步时序电路的分析步骤：
电路图
时钟方程、
驱动方程和
状态方程
输出方程
将驱动方 程代入特 性方程
计算
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判断电路逻 辑功能
状态图、 状态表、 时序图
13.2.2 同步时序电路的分析实例 例1 分析图给出的时序电路的逻辑功能。要求给出状 态转换表、状态转换图和时序图，并进行自启动能力 分析。
具有自启动能力的时序电路抗干扰能力强，在进行时序电 路设计时要考虑自启动。
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③ 时序图。它以触发器和电路的输出高、低电平形式描述了有 效态的转换过程。
（3）电路的逻辑功能。
根据状态转换表、状态 转换图或时序图中的有 效循环情况来确定逻辑 功能。
每经过5个时钟脉冲该电 路的状态完成一个循环过 程，所以这个电路有对时 钟脉冲进行计数的功能。
出
决定于电路当前的输入。
特
点
可 穆尔型时序逻辑电路（Moore）
分
为
输出仅决定于存储电路的状态，与电路
当前的输入无关。
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13.2 同步时序电路的分析方法
13.2.1 时序电路的分析步骤 一、分析一个时序电路，就是要找出给定电路的逻 辑功能（状态表、状态图或时序图）。 通过分析给定的逻辑电路图 找出电路的状态和输出信号在输入变量和时钟信 号作用下的变化规律 通过变化规律总结出时序电路的具体逻辑电路 注意：输入信号对时序电路并不是必须的。
X1
Y1
Xi
组合电路
Yj
Q1
Z1
Qt
触触发发器 器
Zr
时序电路逻辑框图
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二、时序逻辑电路的分类：
按 动 作 特 点 可 分 为
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同步时序逻辑电路
所有触发器状态的变化都是在 同一时钟信号操作下同时发生。
异步时序逻辑电路
触发器状态的变化不是同时发生。
按
米利型时序逻辑电路（Mealy）
输
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还
: :
Q1* Q3Q1 Q3Q1 Q1 ⊙Q3
Q2* Q1Q2 Q1Q2 Q1 Q2
FF3
:
Q3* Q1Q2Q3 Q3Q3 Q1Q2Q3
③ 输出方程。
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Y Q3
（2）列状态转换表、状态转换图和时序图。 ① 状态转换表。 设电路初态 Q3Q2Q1 000 ，代入到次态方程和输出方程中，得到 的输出Y=0和次态 Q3*Q2*Q1* 001。将次态001作为新的初态再代入 到次态方程。如此重复操作。
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2. 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。 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； ▪ 电路的现态； ▪ 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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3. 画状态图，或列状态表，或画时序图
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； ▪状态转换图：以图形方式体现时序电路全部工作状态 的循环情况 ▪状态转换表：以表格形式体现时序电路全部工作状态 的循环情况 ▪画时序图时注意时钟条件，以高低电平形式体现。 5. 说明电路功能
解: 该电路为没有输入变量的同步时序逻辑电路，其 中使用了3个下降沿触发的边沿JK触发器（编号 为FF3、FF2、FF1），触发器的状态组合Q3Q2Q1 代表了时序电路的工作状态。另外整个电路有一 个输出信号Y。
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（1）首先根据电路连接情况列出各种方程（同步电路不必列时
钟方程）。
① 触发器驱动方程。FF1、FF2是单激励触发器，而FF3是多激励 触发器，其J端信号由两个激励信号相与后提供。各触发器驱动
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② 状态转换图。 为更清晰地说明电路的工作状态转换过程，给出状态转换图。 图中箭头表示了状态转换的方向，其中000～100这5个状态构 成了一个循环。 时序电路正常工作时就是按照这个状态循环进行的，称这个循 环为“有效循环”，其中的5个状态称为“有效态”。
注意，当电路运行到100状态时，Y端会输出高电平作为标志。
方程如下（注意标号区别）
百度文库
FF1 FF2
: :
J1 K1 Q3 J2 K2 Q1
FF3 : J3 Q1 Q2 , K3 Q3
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② 触发器次态方程。将上述驱动方程分别代入到JK触发器的 标准特性方程 Qi* JiQi KiQi 中，整理后得到次态方程，即电
路的状态方程为
FFFF21
又因为电路每记录5个时钟脉冲就从Y输出一个脉冲信号，所 以这个电路是一个五进制的计数器，Y端是进位输出端。
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例2分析图给出的时序电路的逻辑功能。要求给出状态 转换表、状态转换图和时序图，并进行自启动能力分析。
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13.1 时序电路的基本概念
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
取决于该时刻电路的输入 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路= 组合电路 + 触发器
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输出 … …
… … 输入
因为用3位二进制编码共可以表示8个状态，有效态之外的 3个状态（即101、110和111）称为“无效态”。
转换图中也给出了以无效态为初态时的转换情况，可以看 出3个无效态的次态分别为011、010和001。这说明即使电路 以无效态为初始工作状态，最终也能转换为有效态，并进入 到有效循环之中，这种能力称为“自启动”。
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二、一般步骤： 1. 列出相关方程（逻辑表达式） 时钟方程：各个触发器时钟信号的逻辑表达式 （同步的只有一个信号，可以省略不写） 驱动（激励）方程：各个触发器同步输入端信号 的逻辑表达式。 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。 输出方程：时序电路各个输出信号的逻辑表达式
第13章 时序逻辑电路
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主要内容
13.1 时序电路的基本概念 13.2 同步时序电路的分析方法 13.3 寄存器 13.4 计数器 13.5 集成计数器 13.6 同步时序电路的设计方法
重点掌握的内容：
（1）同步时序电路的分析方法； （2）集成计数器:
会用置零法和置数法构成任意进制计数器; （3）同步时序电路设计方法。
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小结
已知时序电路
分析
说明逻辑功能
同步时序电路的分析步骤：
电路图
时钟方程、
驱动方程和
状态方程
输出方程
将驱动方 程代入特 性方程
计算
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判断电路逻 辑功能
状态图、 状态表、 时序图
13.2.2 同步时序电路的分析实例 例1 分析图给出的时序电路的逻辑功能。要求给出状 态转换表、状态转换图和时序图，并进行自启动能力 分析。
具有自启动能力的时序电路抗干扰能力强，在进行时序电 路设计时要考虑自启动。
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③ 时序图。它以触发器和电路的输出高、低电平形式描述了有 效态的转换过程。
（3）电路的逻辑功能。
根据状态转换表、状态 转换图或时序图中的有 效循环情况来确定逻辑 功能。
每经过5个时钟脉冲该电 路的状态完成一个循环过 程，所以这个电路有对时 钟脉冲进行计数的功能。
出
决定于电路当前的输入。
特
点
可 穆尔型时序逻辑电路（Moore）
分
为
输出仅决定于存储电路的状态，与电路
当前的输入无关。
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13.2 同步时序电路的分析方法
13.2.1 时序电路的分析步骤 一、分析一个时序电路，就是要找出给定电路的逻 辑功能（状态表、状态图或时序图）。 通过分析给定的逻辑电路图 找出电路的状态和输出信号在输入变量和时钟信 号作用下的变化规律 通过变化规律总结出时序电路的具体逻辑电路 注意：输入信号对时序电路并不是必须的。
X1
Y1
Xi
组合电路
Yj
Q1
Z1
Qt
触触发发器 器
Zr
时序电路逻辑框图
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二、时序逻辑电路的分类：
按 动 作 特 点 可 分 为
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同步时序逻辑电路
所有触发器状态的变化都是在 同一时钟信号操作下同时发生。
异步时序逻辑电路
触发器状态的变化不是同时发生。
按
米利型时序逻辑电路（Mealy）
输
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还
: :
Q1* Q3Q1 Q3Q1 Q1 ⊙Q3
Q2* Q1Q2 Q1Q2 Q1 Q2
FF3
:
Q3* Q1Q2Q3 Q3Q3 Q1Q2Q3
③ 输出方程。
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Y Q3
（2）列状态转换表、状态转换图和时序图。 ① 状态转换表。 设电路初态 Q3Q2Q1 000 ，代入到次态方程和输出方程中，得到 的输出Y=0和次态 Q3*Q2*Q1* 001。将次态001作为新的初态再代入 到次态方程。如此重复操作。
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2. 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。 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； ▪ 电路的现态； ▪ 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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3. 画状态图，或列状态表，或画时序图
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； ▪状态转换图：以图形方式体现时序电路全部工作状态 的循环情况 ▪状态转换表：以表格形式体现时序电路全部工作状态 的循环情况 ▪画时序图时注意时钟条件，以高低电平形式体现。 5. 说明电路功能
解: 该电路为没有输入变量的同步时序逻辑电路，其 中使用了3个下降沿触发的边沿JK触发器（编号 为FF3、FF2、FF1），触发器的状态组合Q3Q2Q1 代表了时序电路的工作状态。另外整个电路有一 个输出信号Y。
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（1）首先根据电路连接情况列出各种方程（同步电路不必列时
钟方程）。
① 触发器驱动方程。FF1、FF2是单激励触发器，而FF3是多激励 触发器，其J端信号由两个激励信号相与后提供。各触发器驱动
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② 状态转换图。 为更清晰地说明电路的工作状态转换过程，给出状态转换图。 图中箭头表示了状态转换的方向，其中000～100这5个状态构 成了一个循环。 时序电路正常工作时就是按照这个状态循环进行的，称这个循 环为“有效循环”，其中的5个状态称为“有效态”。
注意，当电路运行到100状态时，Y端会输出高电平作为标志。
方程如下（注意标号区别）
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FF1 FF2
: :
J1 K1 Q3 J2 K2 Q1
FF3 : J3 Q1 Q2 , K3 Q3
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② 触发器次态方程。将上述驱动方程分别代入到JK触发器的 标准特性方程 Qi* JiQi KiQi 中，整理后得到次态方程，即电
路的状态方程为
FFFF21
又因为电路每记录5个时钟脉冲就从Y输出一个脉冲信号，所 以这个电路是一个五进制的计数器，Y端是进位输出端。
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例2分析图给出的时序电路的逻辑功能。要求给出状态 转换表、状态转换图和时序图，并进行自启动能力分析。
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13.1 时序电路的基本概念
一、组合电路与时序电路的区别
1. 组合电路： 电路的输出只与电路的输入有关， 与电路的前一时刻的状态无关。
2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出
取决于该时刻电路的输入 还取决于前一时刻电路的状态
时序电路= 组合电路 + 触发器
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输出 … …
… … 输入