（大学课件）时序逻辑电路分析与设计方法-精品.ppt

1、 学习要点：学习要点：时序电路分析方法docin/sundae_meng 时序逻辑电路分析时序逻辑电路分析与设计方法与设计方法docin/sundae_meng时序电路任一时刻的输出状态不仅取决于该时刻的输入状 态，还与前一时刻电路的状态有关，具有记忆功 能。它主要由门电路和触发器构成。描述时序电路功能的方法状态方程、状态转换真值表、状 态转换图和时序图等。根据CP控制方式不同分为同步：所有触发器的时钟输入端 CP都连在一起；异步：触发器受不同时钟控制。5-3-1 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法1同步时序逻辑电路的分析方法 基本分析步骤如下：（1）根据逻辑图写方程式。a）时钟方程

2、 各触发器CP信号的来源。(同步电路可以省略)b）输出方程 时序电路的输出逻辑表达式，通常是现态的函数。docin/sundae_meng c）驱动方程 各触发器输入端的逻辑表达式。d）状态方程 将驱动方程代入相应触发器的特性方程便得到该触 发器的状态方程。（2）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，从而得到转换真值表。（3）电路逻辑功能的说明 根据状态转换真值表来分析和说明电路的逻辑功能。（4）画状态转换图和时序图 上述分析步骤可用下图描述。逻辑图时钟方程输出方程驱动方程状态方程状态转换真值表说明电路功能状态转换图时序图列方程列表分析画图例例5.3.1 分

3、析图示时序逻辑电路的逻辑功能，画出状态转换图和时序 图，并检查电路能否自启动。docin/sundae_meng 解：由图可知，时钟脉冲CP加在每个触发器的时钟脉冲输入端上 因此，它是一个同步时序逻辑电路，可不写时钟方程。（1）写方程式JKQFF0JKQFF1JKQFF2&CPQ0YQ1Q2DR1）输出方程：nnQQY02docin/sundae_meng 2）驱动方程：3）状态方程：将驱动方程代入JK触发器的特性方程，nnnnnnnQKQQJQQKQQJKJ0201202102100,1,1nnnQKQJQ1得到：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQ

4、QKQJQQQQQKQJQ2020122221210210211111100000001011（2）列状态转换真值表：设电路的初始状态（现态）为 =000，得到状态转换真值表nnnQQQ012docin/sundae_meng （3）逻辑功能：电路共有6个状态，且按递增规律变化的，因此 该时序电路是一个同步六进制加法计数器。nQ2nQ1nQ012nQ11nQ10nQ现 态次 态输 出Y000001000101000100110011100010010101010001（4）画状态转换图和时序图：docin/sundae_mengQ1Q0Q2 Q2Q1Q0 000 001 100 010 011

5、 101/0/0 /0/0/0/1 111 110/Y/0 /1docin/sundae_meng （5）检查电路能否自启动：110和111两个状态称为“无效状态”。如果由于某种原因而进入无效状态，只要继续输入CP，电路便会自动返回 有效状态，则该电路能够自启动。否 则不能自启动。由以上分析知，图示电路为能自启动同步六进制加法计数器 学生练习：（P70 5-13）5-13 试分析下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的驱动方 程、状态方程、输出方程，列出状态转换真值表，并画出Q0 Q2和CO的波形，检查能否自启动。docin/sundae_mengCPJKQFF0JKQFF1JKQFF2Q0Q

6、1Q2DR2异步时序逻辑电路的分析方法 注意：异步时序电路必须写出时钟方程。并且在计算电路次态 时，各个触发器只有满足时钟条件后其状态方程才能使用 例例5.3.2 分析图示电路的逻辑功能，并画出状态图和时序图。解：由图可知，这是一个异步时序逻辑电路。（1）写方程式 1）时钟方程：CP0=CP，CP1=Q0，CP2=Q1docin/sundae_mengQ2Q1Q0DQFF0DQFF1DQFF2CPDR 2）驱动方程：D0=，D1=，D2=3）状态方程：DFF的特性方程 Qn+1=D （CP上升沿有效）将驱动方程分别代入特性方程，可得状态方 程：nQ0nQ1nQ2上升沿有效上升沿有效上升沿有效1

7、2212011110010QQDQQQDQCPQDQnnnnnndocin/sundae_mengnQ2nQ1nQ012nQ11nQ10nQ现 态次 态时 钟 脉 冲CP2CP1CP0000111111110110101101100100011011010010001001000（3）画状态图转换图和时序图：（2）列状态转换真值表docin/sundae_meng（4）说明电路功能：在时钟脉冲CP的作用下，电路的8个状态按 递减规律循环变化，电路具有递减计数功 能，是一个异步3位二进制减法计数器。Q2Q1Q0000111011110100010001101CPQ2Q0Q1docin/sunda

8、e_meng5-3-2 时序逻辑电路的设计方法时序逻辑电路的设计方法按以下步骤进行：1根据设计要求，设定状态，画出原始状态转换图；2状态化简；3进行状态分配，列出状态转换的编码表；4选择触发器类型，求出状态方程、输出方程和驱动方程；5根据驱动方程和输出方程画逻辑图；6检查电路能否自启动。例例5.3.3 设计一个同步3位二进制加法计数器。解（1）根据设计要求，设定状态，画状态转换图。由于是3位二进制（即8进制）计数器，因此，应有8个不同 的状态。分别用S0，S1，S7表示，在状态为S7时输出 Y=1。当输入第8个计数脉冲时，电路返回初始状态，同 时，向高位计数器送出一个进位脉冲。docin/su

9、ndae_mengS0S1S3S2S7S4S6S5/0/0/0/0/0/0/0/1 （2）状态化简：八进制计数器应有8个不同的状态，不需化简 （3）状态分配：列状态转换编码表。有8个状态，需3个触发 器。选用3位自然二进制加法计数编码，即 S0=000，S1=001，S7=111。由此可列出状态转换编码表。（4）选择触发器类型，求输出方程、状态方程和驱动方程。1）选用下降沿触发的JK触发器。docin/sundae_mengnQ2nQ1nQ012nQ11nQ10nQ 例5.3.3的状态转换编码表状态转换顺序现 态次 态输 出YS00000010S10010100S20100110S301110

10、00S41001010S51011100S61101110S71110001 2）画卡诺图：根据编码表可画出各触发器次态和输出函数 的卡诺图引导学生完成docin/sundae_meng 3）由卡诺图可得输出方程为：nnnQQQY012 4）状态方程为：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ2012012021201121010110105）求驱动方程：JK触发器的特性方程为 nnnQKQJQ1将状态方程与特性方程比较，可得下列驱动方程：nnnQQKJQKJKJ0122011001docin/sundae_meng（5）画逻辑图：根据选用的触发器和

11、求得的输出方程和驱动方 程，即可画出逻辑电路图。（6）检查电路能否自启动：由于没有无效状态，因此，电路能自 启动。CPQ0YQ1Q2JKQFF0JKQFF1JKQFF2&DR 课后小结见黑板docin/sundae_meng复习及提问：复习及提问：组合电路分析思考题：思考题：1什么是时序逻辑电路？它在结构上有什么特点？2什么是同步时序逻辑电路？什么是异步时序逻辑电路？3简述同步和异步时序逻辑电路的分析方法，它们的主要 区别是什么？作业题：作业题：5-14；15、16、补充1题预习：预习：数模转换电路docin/sundae_meng补充：补充：试分析以下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的 驱动方程、状态方程，列出状态转换真值表，并画出Q0、Q1的波形，检查能否自启动（已知初态Q1 Q0=00）。docin/sundae_mengdocin/sundae_meng