电工电子技术课件：第三十五讲 时序逻辑电路

1、46 时序逻辑电路组合逻辑电路某一时刻的输出只取决于此时刻的 输入。记忆元件（触发器）是时序逻辑电路的基本元件。时序逻辑电路某一时刻的稳定输出不仅取决于当 时的输入，还取决于过去的输入（历史状态）。时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别 概述：组合逻辑电路存储电路X1XiY1YjW1WkQ1Ql输入输出结构图其中：W(W1, Wk )存储电路输入信号Y(Y1, Yj )时序逻辑电路输出信号X(X1, Xi ) 时序逻辑电路输入信号Q(Q1, Ql )存储电路输出信号时序电路的结构X、Y、W与Q间的逻辑关系可用下述方程来描述：组合逻辑电路存储电路X1XiY1YjW1WkQ1Ql输入输出Y=f1(X,Q

2、n)时序逻辑电路的输出方程W=f2(X,Qn)时序逻辑电路的驱动（激励）方程Qn+1=f3(W,Qn)时序逻辑电路的状态（特征）方程【例】组合逻辑电路存储电路输出方程：Y=XQn驱动（激励）方程：D=XQn+XQn=XQn状态（特征）方程：Qn+1=D=XQn+XQn=XQn1XCPYDQQ&1 时序电路的状态表、状态转换图输入现态次态输出XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1Y00 00 1010 01 11 01现态输入同步时序电路的状态转换图Q1nQ0nX/YQ1n+1Q0n+1/YQ1nQ0n00010/0111/10 001/011/1一、时序电路的分析根据电路图列出电路输出函数，触发器

3、激励 函数（控制函数、驱动方程）根据电路输入和触发器激励函数求状态方程画状态表、状态转换图，时序图分析电路外特性和功能1、同步电路分析分析下面电路的逻辑功能输出方程：驱动方程：D=XQn状态表0 11 11 10 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 Qn+1 ZQn X DZ=XQn状态方程：Qn+1=D=XQn状态转换图X/Z功能：X=0, 保持 X=1, 计数010/11/10/11/0【例1】 Q DCPZX.=1&CP【例2】分析下面电路的逻辑功能D2Q1nD1Q0nD0Q2n000001110111011100假设初始状态: “0 0 0”Q2Q1Q0010101有效

4、循环无效循环 Q D Q D Q DCPQ2Q1Q0QQQ.CPCPCP驱动方程：状态表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+10 0 00 0 10 0 10 1 10 1 11 1 11 1 11 1 01 1 01 0 01 0 00 0 0Q2Q1Q00 0 00 0 10 1 11 1 11 1 01 0 0表示法1表示法2时序图000 001 011 111 110 100 000CPQ0Q1Q2电路功能：不能自启动的同步六进制计数器【例3】分析下面电路的逻辑功能D2=Q1nD1=Q0nD0=Q0nQ1nQ2n=(Q0n+Q1n)Q2n Q DQ Q D Q DCPQ2Q1

5、Q0QQ.&CPCPCPCPCP驱动方程：状态转换图000001101110111010011100Q2Q1Q0整理后的状态图能自启动的同步六进制计数器000001110111101011010100D2=Q1nD1=Q0nD0=Q0nQ1nQ2n=(Q0n+Q1n)Q2n【例4】分析下面电路的逻辑功能Y=AQ1nQ2nAQ1nQ2n=AQ1nQ2n+AQ1nQ2nQ2n+1=D2=AQ1nQ2nQ1n+1=D1=Q1nD1Q1Q1CPD2Q2Q2CP=1=1ACPY.&1&状态方程：输出方程：状态表10/000/1 1 101/011/0 1 000/010/0 0 111/101/0 0

6、010AQ2nQ1n010/0状态图Q2nQ1n A/Y 100/0110/0000/11/11/01/01/0逻辑功能：可逆四进制计数器Q2n+1Q1n+1/YY=AQ1nQ2nAQ1nQ2n=AQ1nQ2n+AQ1nQ2nQ2n+1=D2=AQ1nQ2nQ1n+1=D1=Q1n2、异步时序电路的分析【例1】分析下面异步时序电路的逻辑功能。时钟方程: CP0 = CP2= CP CP1=Q0 J0K0Q0Q0J0K0Q0J1K1Q1Q1J2K2Q2Q2.CP驱动方程：J0=Q2n J1=Q0n J2=Q1nQ0nK0=1 K1=1 K2=1状态方程： Q1n+1=Q1nQ0n Q2n+1=Q

7、2nQn1Q0n Q0n+1=Q2nQ0n （CP） （CP ） （Q0 ）Qn+1=JQn+KQn状态转换表Qn2Qn1Qn0Q2n+1 Q1n+1Q0n+10 0 0100 0 101000 1 01100 1 10011 0 00001 0 10001 1 01 1 1010010状态转换图000001010011100101110101 Q1n+1=Q1nQ0n Q2n+1=Q2nQn1Q0n Q0n+1=Q2nQ0n （CP） （CP ） （Q0 ）电路为异步五进制加法计数器二、 同步时序电路的设计 同步计数器的设计 对CP脉冲计数，一个脉冲变化一次状态计数器的种类：同步计数器，异步

8、计数器加法计数器(加1,加2等), 减法计数器(减1,减2等), 可逆计数器等二进制计数器(模为2n),十进制计数器,任意进制计数器等计数器是应用最多的一类标准器件【例1】设计一个同步六进制计数器。1、状态图S0S1S2S3S4S52、状态分配(状态编码)000001010011100101加法计数器自然态序编码101100011010001000减法计数器111100000110001010注意：状态分配方式不同，所设计的电路结构也不同。Q2Q1Q0状态表：CPQ2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+110 0 00 0 120 0 10 1 030 1 00 1 140 1 11 0

9、 051 0 01 0 161 0 10 0 0求驱动方程Q2nQ1nQ0n0001111001选用D触发器11Q2n+1=Q1nQ0n+Q2nQ0n11Q2nQ1nQ0n0001111001=D2Q1n+1=Q1nQ0n+Q2nQ1nQ0n=D1111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1=Q0n=D0电路图Q1n+1=Q1nQ0n+Q2nQ1nQ0nD1=D0=Q0n+1=Q0nQ2n+1=Q1nQ0n+Q2nQ0nD2=D2CPQ2Q2RDRDCPD1CPQ1Q1RDD0CPQ0Q0RD.&11.&11检查能否自启动Q2nQ1nQ0n000111100111Q2n+111Q2n

10、Q1nQ0n0001111001Q1n+1111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1Q2Q1Q0110111100000001010011100101110111可以自启动采用JK触发器Q2nQ1nQ0n000111100111Q2n+1=Q2nQ1nQ0n+Q2nQ0nJ2=Q1nQ0nK2=Q0n11Q2nQ1nQ0n0001111001Q1n+1=Q1nQ0n+Q2nQ1nQ0nJ1=Q2nQ0nK1=Q0n111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1=Q0nJ0=K0=1检查能否自启动000001010011100101111110Qn+1=JQn+KQn三、 寄

11、存器寄存器在计算机中用于存储指令、数据、运算结果寄存器的数量多少，是计算机结构的重要区别外存、内存、缓存、寄存四类中，寄存器速度 最快，但容量最小寄存器的操作：读/写/清零寄存器的分类数码寄存器基本寄存器移位寄存器多位D型触发器锁存器寄存器阵列单向移位寄存器双向移位寄存器1、4D触发器构成的寄存器D3 D2 D1 D0Q3Q2Q1Q0RD CK0 0 0 0 01 CK和RD加驱动器的目的是减少对外的负载_ QRDD _ QRDD _ QRDD _ QRDD CK_RDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0.1111CPCPCPCP2、具有锁定(Hold)功能的4D寄存器功能表：异步置零0 01 0 D功 能Qn+1RD E CK DD寄 存1 1 Qn锁 定CKD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0DCPRDRDE.1&1&1&1&111111DCPRDDCPRDDCPRD移位寄存器 移位寄存器除了具有寄存器的功能外，还可使数码在CP信号的控制下在寄存器内部左右移动。根据移位情况的不同，分为单向移位寄存器和双向移位寄存器。移位寄存器应采用边沿触发的触发器，不能采用电位触发的触