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数字电路的基础知识教程第6章综述_图文

第六章 时序逻辑电路 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路的一般分析方法 计数器 数码寄存器与移位寄存器 时序逻辑电路的设计方法 6.1 时序逻辑电路的基本概念 一、 时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路 ————任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的 输入信号,还与电路的原状态有关。 时序电路的特点:(1)含有记忆元件(最常用的是触发器)。 (2)具有反馈通道。 … 信号 Xi 组合电路 … 输入 X1 Z1 输出 Zj 信号 Q1 触发器 输出信号 D1 触发器 电路 CP 触发器 输入信号 … Qm Dm … 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法 一、分析时序逻辑电路的一般步骤 1.由逻辑图写出下列各逻辑方程式: (1)各触发器的时钟方程。 (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.根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功 能。 二、同步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.1:试分析如图所示的时序逻辑电路。 Q1 FF1 1J C1 1K 1 Q0 FF0 1J ┌ ┌ C1 1K 1 CP =1 Z & ┌ ┌ =1 =1 X 解:该电路为同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写。 (1)写出输出方程: (2)写出驱动方程: n Z ? ( X ? Q1n ) ? Q0 J 0 ? X ? Q1n n J1 ? X ? Q0 K0 ? 1 K1 ? 1 (3)写出JK触发器的特性方程,然后将各驱动方程代入JK触发器的 特性方程,得各触发器的次态方程: Q0 n ?1 n ?1 n n n ? J 0 Q0 ? K 0Q0 ? ( X ? Q1n )Q0 n ? J1 Q1 ? K1Q1n ? ( X ? Q0 ) ? Q1n n Q1 0 (4J )作状态转换表及状态图 ? X ? Qn K ?1 1 ①当X=0时:触发器的次态方程简化为: 0 n J1 ? X ? Q n ?1 0 Q0 ?Q Q n 1 n 0 K1 ? 1 输出方程简化为: Z ? Q Q n 1 n 0 n Q1n ?1 ? Q0 Q1n n n Z ? ( X ? Q ) ? Q 0 作 出 X=0 的 状 态 表 : 1 X=0时 的状 态图 Q 1Q 0 00 /0 01 /1 /0 10 现 态 次 态 输 出 Z 0 0 Q1 n Q0 n 0 0 0 1 Q1 n+1 Q0 n+1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 各触发器的次态方程: Q0 n?1 ? J 0 Q0n ? K 0Q0n ? ( X ? Q1n )Q0n Q1 n ?1 n ? J1 Q1 ? K1Q1n ? ( X ? Q0 ) ? Q1n n ②当X=1时:触发器的次态方程简化为: Q0 n ?1 X=1时 的状 态图 Q 1Q 0 00 10 /0 /0 01 n ? Q1n Q0 n Q1n ?1 ? Q0 Q1n 输出方程简化为:Z ? Q n Q n 1 0 n /1 Z ? ( X ? Q1n ) ? Q0 作出X=1的状态表: 现 Q1 n 态 Q0 n 次 Q1 n+1 态 Q0 n+1 输 出 Z 完 整的 状 态图 0/0 00 1/1 1/0 1/0 0/0 10 01 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 将X=0与X=1的状态图合并起来得完整的状态图。 0/1 0/0 (5)画时序波形图。 根据状态表或状态图, 可画出在CP脉冲作用下电路的时序图。 00 1/1 0/1 1/0 1/0 01 0/0 10 1 CP X 2 3 4 5 6 Q0 Q1 Z (6)逻辑功能分析: 该电路一共有3个状态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(最大数)时,输出Z=1。 当X=1时,按照减1规律 完 整的 状 态图 0/0 00 1/1 1/0 1/0 0/0 10 01 从10→01→00→10循环变化, 并每当转换为00状态(最小数)时, 输出Z=1。 所以该电路是一个可控的 3进制计数器。 0/1 三、异步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.2:试分析如图所示的时序逻辑电路 Q1 Z & F F1 C1 F F0 C1 Q0 ∧ ∧ CP 1D 1D 该电路为异步时序逻辑电路。具体分析如下: (1)写出各逻辑方程式。 ①时钟方程: CP0=CP (时钟脉冲源的上升沿触发。) CP1=Q0 (当FF0的Q0由0→1时,Q1才可能改变状态。) ①时钟方程: ②输出方程: CP0=CP n Z ? Q1n Q0 CP1=Q0 ③各触发器的驱动方程: n D0 ? Q0 D1 ? Q1n (2)将各驱动方程代入D触发器的特性方程,得各触发器的次态方程: Q0 Q1 现 0 1 1 态 0 1 0 n ?1 n ? D0 ? Q0 (CP由0→1时此式有效) n ?1 ? D1 ? Q1 n (Q0由0→1时此式有效) (3)作状态转换表。 次 1 1 0 态 1 0 1 输 出 Z 1 0 0 0 时钟脉冲 CP1 ↑ 0 ↑ 0 CP0 ↑ ↑ ↑ ↑ Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 0 1 0 0 (4)作状态转换图、时序图。 Q 1Q 0 00 /1 11 /0 /0 10 /0 01 (5)逻辑功能分析 该电路一共有 4 个状态 00 、 01 、 1

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