电子技术基础数字部分PPT学习教案

1、会计学1电子技术基础数字部分电子技术基础数字部分第6章v 时序逻辑电路的设计方时序逻辑电路的设计方法法第1页/共45页第6章一时序逻辑电路的基本概念一时序逻辑电路的基本概念二时序逻辑电路的分析方法二时序逻辑电路的分析方法三时序逻辑电路的设计方法三时序逻辑电路的设计方法返回返回第2页/共45页第6章组合电路组合电路存储电路存储电路X1XiZ1ZjQ1QrY1Yr输输入入信信号号输输出出信信号号存储电路的输出信号存储电路的输入信号返回第3页/共45页第6章n1Q,XFZ n2Q,XFY n31nQ,YFQ输出方程输出方程驱动方程（或称激励方程驱动方程（或称激励方程）状态方程状态方程即：各触发器的输

2、入信号方即：各触发器的输入信号方程程第4页/共45页第6章（2）具有反馈支路。米利型时序电路：米利型时序电路：其输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。根据输出分类根据输出分类穆尔型时序电路：穆尔型时序电路：其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。（1）除含有组合电路外，还有存储电路，因而有记忆功能；第5页/共45页第6章异步时序电路：异步时序电路：各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。根据时钟分类根据时钟分类二者

3、比较：二者比较： 同步时序电路的速度高于速度高于异步时序电路； 同步时序电路的结构结构较异步时序电路复杂复杂；第6页/共45页第6章（1）逻辑方程式）逻辑方程式包括n1Q,XFZ n2Q,XFY n31nQ,YFQ输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程第7页/共45页第6章输入输入现态现态次次输输态态出出QnXQn+1/Z【表示方法1】第8页/共45页第6章输入输入现态现态次态次态输出输出XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1Z第9页/共45页第6章比如：Q1Q0X/Z000001010/01/10/11/0第10页/共45页第6章返回电路图电路图写方程写方程（1）时钟方程（对异步时序电

4、路而言时钟方程（对异步时序电路而言）（）（2）各触发器的驱动方程）各触发器的驱动方程 （3）输出方程）输出方程各触发器的各触发器的状态方程状态方程状态图、状态状态图、状态表或时序图表或时序图判断电路判断电路 逻辑功能逻辑功能1234第11页/共45页第6章 ZQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0CPFFFF0 0FFFF1 1FFFF2 2返回返回返回返回第12页/共45页第6章CPCPCPCP012nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 输出方程：输出仅与电路现态有关，为穆尔型时序电路。同步时序电路的时钟方程可省去不写。驱动

5、方程：调题图调题图第13页/共45页第6章nnnQKQJQ1将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212第14页/共45页0001000101112YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn00001111011

6、12YQQQnnn 现 态 次 态 输 出 nnnQQQ012 101112 nnnQQQ Y nnnnnnnnQQYQQQQQQ212100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 000001100第15页/共45页第6章 000001011/1/0100110111/0 /0/0 /0(a) 有效循环010 101(b) 无效循环/0/1排列顺序： /Y nnnQQQ012第16页/共45页第6章CPQ0Q1Q2Y第17页/共45页第6章第18页/共45页第6章Q

7、0Q0CP YQ1Q11T C11T C1&=1 X1FFFF0 0FFFF1 1第19页/共45页第6章 输出方程：输出与输入有关，为米利型时序电路。 驱动方程：nnQXQXY111001TQXTn第20页/共45页第6章 描述时序逻辑功能的方法由逻辑方程组（含驱动方程、状态方程和输出方程）、状态表、状态图和时序图，它们各具特色，各有所用，且可以相互转换。逻辑方程组是和具体时序电路直接对应的，状态表和状态图能给出时序电路的全部工作过程，时序图能更直观地显示电路的工作过程。为进行时序电路的分析和设计，应该熟练地掌握这几种描述方法。第21页/共45页第6章 时序电路的分析是由给定的时序电路，写出

8、逻辑方程组，列出状态表，画出状态图或时序图，指出电路逻辑功能的过程。第22页/共45页1 1同步时序逻辑电路的设计步骤同步时序逻辑电路的设计步骤（3 3）状态分配，又称状态编码。即把一组适当的二进制代码分配给）状态分配，又称状态编码。即把一组适当的二进制代码分配给简化状态图（表）中各个状态。简化状态图（表）中各个状态。（1 1）根据设计要求，设定状态，导出对应状态图或状态表。）根据设计要求，设定状态，导出对应状态图或状态表。（2 2）状态化简。消去多余的状态，得简化状态图（表）。）状态化简。消去多余的状态，得简化状态图（表）。（4 4）选择触发器的类型。）选择触发器的类型。（5 5）根据编码状

9、态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计电路的输出方程和驱动方程。电路的输出方程和驱动方程。（6 6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。（7 7）检查电路能否自启动。检查电路能否自启动。返回第23页/共45页（2 2）状态分配，列状态转换编码表。）状态分配，列状态转换编码表。(1(1）根据设计要求，设定状态，）根据设计要求，设定状态，画出状态转换图。该状态图不须化简。画出状态转换图。该状态图不须化简。S0S1S2S3S4状态转换编码表状态转换编码表状态转换顺序状态转换顺序现现 态态次次 态态输输 出

10、出Q2 n Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 YS0S1S2S3S40 0 0 0 0 10 1 00 1 11 0 0 0 0 1 0 1 00 1 11 0 00 0 0 00001第24页/共45页0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Q Q1 0n n2Qn1000011110001010100011000第25页/共45页0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Jn00n1Q10QQ101n112002Kn00n1Q10QQ101n11200200

11、101 102QQJ 12 KQ Q1 0n n2Qn1000011110001010100011000第26页/共45页0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Jn00n1Q10QQ101n111002K01Q11Q0n110n01Q200n1Jn00n1Q10QQ101n110002K00Q11Q0n110n01Q200n1011001111001QJ 01QK 20QJ 10 KQ Q10n n2Qn1000011110001010100011000第27页/共45页（5）将各驱动方程归纳如下：）将各驱动方程归纳如下：（6 6）画逻辑

12、图。）画逻辑图。QQY0n11001n00110110020Qn02QY 102QQJ 12 K01QJ 01QK 20QJ 10 KQC1C1Q1K1J1J1J1K1KC1Q&2Q0QQ1CPY进位输出第28页/共45页（7）检查能否自启动）检查能否自启动 可见，如果电路进入无效状态可见，如果电路进入无效状态101、110、111时，在时，在CP脉冲作用下，分别进入有效状态脉冲作用下，分别进入有效状态010、010、000。所以。所以电路能够自启动。电路能够自启动。0QQ1Q2/Y000001010011100/0/0/0/0/1/1101/1110111/1第29页/共45页S0 0初始状

13、态或没有收到初始状态或没有收到1 1时的状态；时的状态； 例例2 2 设计一个串行数据检测器。该检测器有一个输入端设计一个串行数据检测器。该检测器有一个输入端X，它的，它的功能是对输入信号进行检测。当连续输入三个功能是对输入信号进行检测。当连续输入三个1 1（以及三个以上（以及三个以上1 1）时，该电路输出时，该电路输出Y=1=1，否则输出，否则输出Y=0=0。 解：解： （1 1）根据设计要求，设定状态）根据设计要求，设定状态: :：S2 2连续收到两个连续收到两个1 1后的状态；后的状态；S1 1收到一个收到一个1 1后的状态；后的状态；S3 3连续收到三个连续收到三个1 1（以及三个以上

14、（以及三个以上1 1）后的状态。）后的状态。第30页/共45页（2 2）根据题意可画）根据题意可画 出出原始状态图：原始状态图：S0S1S2S3X/YS0/00/00/01/01/01/11/10/0S2SS10X/YS0/00/01/01/00/01/1第31页/共45页（5 5）选择触发器。）选择触发器。 本例选用本例选用2 2个个D触发器。触发器。1/00/01/00/00/0X/Y1/1Q1Q0000111第32页/共45页由输出卡诺图可得电路的输出方程：由输出卡诺图可得电路的输出方程：0 00 11 01 1Qn Qn+10101D D触发器的驱动表触发器的驱动表 Q Q1 0n n

15、1000011110X00/000/000/001/011/011/1nXQY1 第33页/共45页0 00 11 01 1Qn Qn+10101D D触发器的驱动表触发器的驱动表 Q Q1 0n n1000011110X00/000/000/001/011/011/1Dn001nQ100100111Q1XDn001nQ100100111Q0X000011000111XD 0nXQD01 第34页/共45页XD 0nXQD01 nXQY1 Q0C11DQC11DQX&CPQ1Y&0/01/0100/001Q1/10/0111/11/01X/Y0000/0Q第35页/共45页（1 1）根据设计要

16、求，设定）根据设计要求，设定7 7个状态个状态S0 0S6 6。进行状态编码后，列出。进行状态编码后，列出状态转换表状态转换表。例例3 3 设计一个异步设计一个异步7 7进制加法计数器进制加法计数器. .状态转换顺序状态转换顺序现现 态态次次 态态进位输出进位输出Q2 n Q1 n Q0 n Q2 n+1 Q1 n+1 Q0 n+1 YS0S1S2S3S4S5S60 0 0 0 0 10 1 00 1 11 0 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 00 1 11 0 01 0 1 1 1 0 0 0 0 0000001第36页/共45页为触发器选择时钟信号的原则是：为触发器选择时钟

17、信号的原则是：触发器状态需要翻转时，必须要有时钟信号的翻转沿送到。触发器状态需要翻转时，必须要有时钟信号的翻转沿送到。触发器状态不需翻转时，触发器状态不需翻转时，“多余的多余的” 时钟信号越少越好。时钟信号越少越好。画出画出7进制计数器的时序图：进制计数器的时序图：CPCP 0CPCP 112QCP CPQ0Q1Q2根据上述原则，选：根据上述原则，选：第37页/共45页（4）求各触发器的驱动方程和进位输出方程。求各触发器的驱动方程和进位输出方程。画出电路的次态卡诺图和画出电路的次态卡诺图和JK触发器的驱动表：触发器的驱动表：由次态卡诺图和由次态卡诺图和触发器的驱动表求驱动方程：触发器的驱动表求

18、驱动方程：0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Q Q1 0n n2Qn1000011110001010100011101110000002nQ20Q0J110nQ11101n002nQ20Q0K110nQ11101n1112 J12 K12QCP 第38页/共45页0 00 11 01 1Qn Qn+10 1 1 0J K JK触发器的驱动表触发器的驱动表 Q Q1 0n n2Qn1000011110001010100011101110000002nQ10Q0J110nQ11101n002nQ10Q0K110nQ11101n002nQ00Q0K110nQ11101n002nQ00Q0J110nQ11101n0110101111011101QJ 201QQK 120QQJ 10KCPCP 1CPCP 0第39页/共45页（5 5）画逻辑图。）画逻辑图。 将各驱动方程归纳如下将各驱动方程归纳如