数字电子技术基础 二版 杨志忠课件 第6章.ppt

链接演示文稿主页面第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第第 6 章时序逻辑电路章时序逻辑电路 概述概述寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器计数器计数器时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析本章小结本章小结同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页了解时序逻辑电路的类型了解时序逻辑电路的类型主要要求：主要要求：掌握时序逻辑电路的基本特点掌握时序逻辑电路的基本特点6.1 概述概述第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页任何时刻的输出状态不仅取决于该时刻的输任何时刻的输出状态不仅取决于该时刻的输入状态，而且还取决于电路原来的状态入状态，而且还取决于电路原来的状态逻辑功能特点：逻辑功能特点：电路结构特点：电路结构特点： 由存储电路和组合逻辑电路组成由存储电路和组合逻辑电路组成一、一、时序逻辑电路的基本特性时序逻辑电路的基本特性 时序时序逻辑逻辑电路电路的结的结构框构框图图 Sequential Logic Circuit第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页根据逻辑功能不同分为根据逻辑功能不同分为 寄存器寄存器 移位寄存器移位寄存器 计数器计数器 顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器 根据电路结构不同分为根据电路结构不同分为 同步同步时序逻辑电路时序逻辑电路 异步异步时序逻辑电路时序逻辑电路 所有触发器的时钟端所有触发器的时钟端连在一起。

连在一起所有触发器在所有触发器在同一个时钟脉冲同一个时钟脉冲 CP 控制控制下同步工作下同步工作时钟脉冲时钟脉冲 CP 只触发部分只触发部分触发器，其余触发器由电路内触发器，其余触发器由电路内部信号触发因此，触发器部信号触发因此，触发器不不在同一时钟作用下同步工作在同一时钟作用下同步工作二、时序逻辑电路的类型二、时序逻辑电路的类型 第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页主要要求：主要要求： 掌握时序逻辑电路的分析方法掌握时序逻辑电路的分析方法理解理解输出方程、驱动方程、状态方程、状态输出方程、驱动方程、状态方程、状态转换真值表、状态转换图和时序图等概念及转换真值表、状态转换图和时序图等概念及分析方法分析方法6.2时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页一、基本步骤一、基本步骤1. 根据给定的电路，写出它的根据给定的电路，写出它的输出方程输出方程和和驱动方程驱动方程，并求，并求 状态方程状态方程 输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，通常为现态和输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，通常为现态和 输入变量的函数输入变量的函数驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。

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所得到状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中所得到 的方程的方程 2. 列列状态转换真值表状态转换真值表 将电路现态的各种取值组合代入状态方程和输出方程进将电路现态的各种取值组合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，从而列出状态转换真值表行计算，求出相应的次态和输出，从而列出状态转换真值表如现态的起始值已给定，则从给定值开始计算如没有给定，如现态的起始值已给定，则从给定值开始计算如没有给定，则可设定一个现态起始值依次进行计算在计算时，不能漏则可设定一个现态起始值依次进行计算在计算时，不能漏掉任何一种现态的取值组合掉任何一种现态的取值组合6.2.1 同步时序逻辑电路的分析同步时序逻辑电路的分析第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页一、基本步骤一、基本步骤6.2.1 同步时序逻辑电路的分析同步时序逻辑电路的分析3. 分析逻辑功能分析逻辑功能 根据状态转换真值表来说明电路逻辑功能根据状态转换真值表来说明电路逻辑功能 4. 画画状态转换图状态转换图和和时序图时序图 状态转换图是指电路由现态转换到次态的示意状态转换图是指电路由现态转换到次态的示意图。

图 电路的时序图是指在时钟脉冲电路的时序图是指在时钟脉冲 CP 作用下，各触发器作用下，各触发器状态变化的波形图，又称工作波形图状态变化的波形图，又称工作波形图第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页C11J1KC11J1K&C11J1K&FF0FF1FF2Q0Q1Q2Q2YCP&1 1 例例1 试分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能列出试分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能列出状态转换真值表，画出状态转换图和时序图状态转换真值表，画出状态转换图和时序图解：这是时钟解：这是时钟 CP 下降沿触发的同步时序电路，下降沿触发的同步时序电路， 分析时不必考虑时钟信号分析时不必考虑时钟信号分析如下：分析如下： 二、分析举例二、分析举例CPC1C1C1第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页C11J1KC11J1K&C11J1K&FF0FF1FF2Q0Q1Q2Q2YCP&1 1Q2nY = Q2n Q0nJ2 = Q1n Q0n ，J0 = K0 = 1 1J1 = Q2n Q0n ，K1 = Q0nK2 = Q0n1J1K1 11. 写方程式写方程式( (1) ) 输出方程输出方程( (2) ) 驱动方程驱动方程Q0n1KQ0n&1JQ2n1K1JQ1n&Q0n第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页1. 写方程式写方程式Q0n+1 = J0 Q0n + K0 Q0n = 1 1 Q0n + 1 1 Q0n = Q0n Q1n+1 = J1 Q1n + K1 Q1n Q2n+1 = J2 Q2n + K2 Q2n = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2n J0K0J1K1J2K2( (3) ) 状态方程状态方程代入代入 J0 = K0 = 1 1代入代入 J1 = Q2n Q0n ，K1 = Q0n 代入代入 J2 = Q1n Q0n ，K2 = Q0nC11J1KC11J1K&C11J1K&FF0FF1FF2Q0Q1Q2Q2YCP&1 1= Q2n Q0n Q1n + Q0n Q1n第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页2. 列状态转换真值表列状态转换真值表设设电路初始状态为电路初始状态为 Q2n Q1n Q0n = 000000，则则0 00 00 01 10 00 00 0YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n输出输出次次 态态现现 态态 将现态代入状态方程求次态：将现态代入状态方程求次态： Q0n+1 = Q0n = 0 0 = 1 1 Q1n+1 = Q2n Q0nQ1n+Q0nQ1n = 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 = 0 0 Q2n+1 = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2n = 0 0 0 0 0 0 + 0 0 0 0 = 0 0 将现态代入输出方程求将现态代入输出方程求 YY = Q2n Q0n = 0 0 0 0= 0 0第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页2. 列状态转换真值表列状态转换真值表设设电路初始状态为电路初始状态为Q2n Q1n Q0n = 000，则则YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n输出输出次次 态态现现 态态0 00 00 01 10 00 00 0将新状态作现态，将新状态作现态，再计算下一个次态。

再计算下一个次态1 10 00 00 00 01 10 0 Y = Q2n Q0n = 0 0 1 1= 0 0 Q0n+1 = Q0n = 1 1 = 0 0 Q1n+1 = Q2n Q0nQ1n+Q0nQ1n = 0 0 1 1 0 0 + 1 1 0 0 = 1 1 Q2n+1 = Q1n Q0n Q2n + Q0n Q2n = 0 0 0 0 0 0 + 0 0 1 1 = 0 0第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页2. 列状态转换真值表列状态转换真值表设设电路初始状态为电路初始状态为Q2n Q1n Q0n = 000000，则则YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n输出输出次次 态态现现 态态0 00 00 01 10 00 00 01 10 00 00 00 01 10 01 10 00 00 01 10 01 10 01 10 01 10 00 01 10 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 00 01 10 0 可见：电路在输入第可见：电路在输入第 6 个脉冲个脉冲 CP 时返回时返回原来状态，同时在输出端原来状态，同时在输出端 Y 输出一个负跃变的输出一个负跃变的进位信号。

以后再输入脉冲，将重复上述过程进位信号以后再输入脉冲，将重复上述过程依依次次类类推推一直计算到状态进入循环为止一直计算到状态进入循环为止第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页该该电电路路能能对对 CP 脉脉冲冲进进行行六六进进制制计计数数，并并在在输输出出端端 Y 输输出出一一个个脉脉冲冲下下降降沿沿作作为为进进位位输输出出信号故为同步六进制计数器故为同步六进制计数器3. 逻辑功能说明逻辑功能说明 CP 脉冲也常称为计数脉冲脉冲也常称为计数脉冲第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页/ 0 0/ 0 0/ 0 0/ 1 1圆圆圈圈内内表表示示 Q2 Q1 Q0 的的状状态态；箭箭头头表表示示电电路路状状态态转转换换的的方方向向；箭箭头头上上方方的的“ x / y ”中中，x 表表示示转转换换所所需需的的输输入入变变量量取取值值，y 表示现态下的输出值表示现态下的输出值4. 画状态转换图和时序图画状态转换图和时序图000000001001010010YQ0n+1Q1n+1Q2n+1Q0nQ1nQ2n输出输出次次 态态现现 态态0 00 00 01 10 00 00 01 10 00 0001 10 01 10 00 00 01 10 01 10 01 10 01 10 00 01 10 00 00 01 11 11 10 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 00 01 10 00 00 0Q2 Q1 Q0 x / y/ 0 0/ 0 0011011100100101101第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页4. 画状态转换图和时序图画状态转换图和时序图000000001001010010011011100100101101Q2 Q1 Q0 x / y/ 0 0/ 0 0/ 0 0/ 0 0/ 0 0/ 1 1CP123456 必须画出必须画出一个计数周一个计数周期的波形。

期的波形1 10 00 0Q0Q1Q20 00 00 00 01 10 0Y1 11 10 00 00 00 00 00 00 00 00 01 11 10 01 1第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页C11J1KC11J1K&1=1FF0FF1Q0XQ1YCP1 1 例例 2 试分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能，列试分析图示同步时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换真值表，并画出状态转换图和时序图出状态转换真值表，并画出状态转换图和时序图解：这是时钟解：这是时钟 CP 下降沿触发的同步时序电路，下降沿触发的同步时序电路，C1CPC1 分析时不必考虑时钟信号分析时不必考虑时钟信号分析如下：分析如下： 第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页C11J1KC11J1K&1=1FF0FF1Q0XQ1YCP1 1Q1nY = Q1n Q0nJ0 = K0 = 1 11J1K1 11. 写方程式写方程式( (1) ) 输出方程输出方程( (2) ) 驱动方程驱动方程J1 = K1 = X Q0nQ0n1J1K X Q0n第第 6 章章 时序逻辑电路时序逻辑电路返回首页1. 写方程式写方程式Q0n+1 = J0 Q0n + K0 Q0n = 1 1 Q。