数字电子技术及应用 教学课件 ppt 作者 李继凯 杨艳 第6章 时序逻辑电路
103页1、数字电子技术及应用,第6章 时序逻辑电路,概述,6.1,基于SSIC的时序逻辑电路的分析和设计,6.2,常用MSIC时序逻辑功能器件,6.3,基于MSIC的时序逻辑电路的分析和设计,4.3,6.4,6.1 概述,从功能上:时序电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,而且还与电路过去的状态有关,具有记忆作用。,6.1.1 时序逻辑电路的基本结构及特点,从电路结构上:由触发器(存储电路)和门电路(组合电路)组成。,驱动信号,6.1.2 时序逻辑电路的分类,根据电路中触发器的动作特点不同,时序电路又分为同步时序电路和异步时序电路。,同步:电路中所有触发器的时钟输入端都接于同一个时钟脉冲源,因此,所有触发器状态的变化是在同一个时钟信号作用下同时发生的。,异步:不是所有的触发器都接于同一个时钟脉冲源,因而在电路转换过程中触发器的翻转不是同步发生的。,6.1.3 时序逻辑电路功能的描述方法,1逻辑方程式,驱动方程,状态方程,输出方程,2状态转换表,是用列表格的形式来表示时序逻辑电路的输出Y、次态 和电路的输入X、现态 间对应关系。,3状态转换图,反映时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系
2、的图形称为状态转换图。,4时序图,时序图即时序电路的波形图。它能直观地描述时序电路的输入信号、时钟信号、输出信号及电路的状态转换等在时间上的对应关系。,6.2 基于SSIC的时序逻辑电路的分析和设计,6.2.1 基于SSIC的时序逻辑电路的分析,找出给定时序电路的逻辑功能。具体地说,就是找出电路的状态和输出在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。,1. 分析时序逻辑电路的一般步骤,(1)写出电路中每一个触发器的驱动方程(亦即写出每个触发器驱动输入端的逻辑表达式)。如果是异步时序电路,还要写出每个触发器的时钟方程。 (2)将得到的驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得每个触发器的次态方程(状态方程)。 (3)写出输出方程。 (4)根据状态方程和输出方程,列出电路的状态转换表、画出状态转换图或时序图。 (5)如有必要,用一段文字描述时序电路的逻辑功能。,2. 同步时序逻辑电路分析举例,例6.2.1 试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能。,解:(1)写出驱动方程,(2)写出状态方程,(3)写出输出方程,TTL电路,(4)列出状态转换表,画出状态转换图和时序图。,1. 列状态转换表,1,1,0,1,
3、0,0,0,1,0,0,0,0,1,1,0,1,0,1,2.画状态转换图,000,001,010,011,100,101,110,111,/0,/0,/0,/0,/0,/1,/0,/1,3.画出时序图:,4.逻辑功能: 同步6进制加法计数器。,例6.2.2 试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能。,解:(1)写出驱动方程,(2)写出状态方程,(3)写出输出方程,(4)列出状态转换表,画出状态转换图和时序图。,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,1,1,0,0,1,0,1,1,1,0,1,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,0,1,0,0,1. 列状态转换表,2.画状态转换图:,3.画时序图(波形):,4.逻辑功能: 同步4进制可逆计数器。,3. 异步时序电路的分析,例6.2.3 分析图示时序电路的逻辑功能。,解:(1)写出各触发器的时钟方程: CP1=CP3=CP CP2=Q1 ,(2)写出驱动方程:,(3)写出状态方程,(4)写出输出方程,1. 列状态转换表,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1
4、1 1 0 1 1 1, ,1 0 1 0 0 0 0 0, ,1,0 0 0 0 0 0 0,0,1,1,0,0,1,1,0,0 0 0 0 1 1 1 1,(5)列出状态表,画出状态图或时序图。,2.画状态转换图:,000,1,1,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,3. 画时序图,4.逻辑功能 异步5进制加法计数器。,6.2.2 基于SSIC的时序逻辑电路设计,1. 同步时序逻辑电路设计的一般步骤,(1)由给定的逻辑功能画出原始状态转换图,首先分析给定的逻辑功能,确定输入变量、输出变量以及该电路应包含的状态数,并用字母S0、S1 等表示这些状态。 然后,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,便可画出符合题意的状态图。,(2)状态化简,状态化简是建立在状态等价基础上的。 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,而且转向同一个次态,则称这些状态是等价的。 凡是等价状态都可以合并。,S2,S3,S0,S1,S2,(3)状态编码,画出编码后的状态转换图或状态转换表,对每个电路状态指定一个n位二进制代
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