时序逻辑电路-数字电路课件

第5章时序逻辑电路5.1时序逻辑电路概述5.4异步时序逻辑电路5.2同步时序逻辑电路的分析5.3同步时序逻辑电路的设计5.1时序逻辑电路概述组合逻辑电路的特点:任一时刻电路的输出仅取决于当时电路的输入，与电路以前的输入和状态无关。如译码器，全加器，数据选择器时序逻辑电路（简称时序电路）的输出不仅取决于电路当时的输入，还与电路过去的输入有关，也就是说时序电路的内部必然有记忆元件，用来存储（记忆）与过去输入信号有关的信息或电路过去的输出状态。触发器，寄存器，计数器和移位寄存器等5.1时序逻辑电路概述1、时序电路的特点

时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。特点：包含组合逻辑电路和记忆（存储）电路；在电路的结构上，具有反馈。表示存储电路中每个触发器的现态表示每个触发器的次态时序逻辑电路的特征：1、电路由组合电路和存储电路组成，具有对过去输入进行记忆的功能；2、电路中包含反馈回路，通过反馈使电路功能与“时序”相关；3、电路的输出由电路当时的输入和状态共同决定。5.1时序逻辑电路概述时序逻辑电路的分类根据电路工作方式分类：同步时序电路：各个触发器的时钟脉冲接在一起，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。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。。根据电路的输入/输出关系分类：米利（Mealy）型电路：某时刻的输出是该时刻的输入和电路状态的函数摩尔（Moore）型电路：某时刻的输出仅是该时刻电路状态的函数，与该时刻的输入无关，如同步计数器。根据输出特性分类(Mealy型和Moore型电路)

次态逻辑状态存储器时钟输入输出逻辑激励现态输入CP输出Mealy型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。输出逻辑次态逻辑状态存储器时钟输入激励现态输入CP输出Moore型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关。同步时序电路的描述方法研究同步时序电路时，除逻辑函数表达式之外，一般采用状态表、状态图去描述一个电路的逻辑功能。1、逻辑函数表达式(1)输出函数表达式

反映电路输出Z与输入x和状态y之间关系表达式(2)激励函数表达式

反映存储电路的输入Y与电路输入x和状态y之间的关系(3)次态函数表达式反映同步时序电路次态yn+1与激励函数y和现态yn2、状态表反映同步时序电路输出Z、次态yn+1和电路输入x，现态y之间关系的表格。3、状态图反映同步时序电路状态转移规律及相应输入/输出取值关系的有向图。4、时间图用波形图的形式来表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系。逻辑表达式有：输出方程状态方程激励方程状态表状态转移表（状态表）：次态与现态及输入之间关系的表格形式。表的行数=电路的状态数；列数=输入信号组合（输入状态）数；单元格中填写相应于现态及输入的次态。Mealy型电路状态表格式读法：

处于状态Q的时序电路，当输入为X时，输出为Y，在时钟脉冲作用下，电路进入次态Qn+1。读表（图）次序：

现态→输入→输出→次态Moore型电路状态表格式读法：当时序电路处于状态Q时，输出为Z。若输入为X，在时钟脉冲作用下，电路进入次态Qn+1。读表（图）次序：现态→输出→输入→次态状态图：状态表的图形表示。一个圆圈表示一个状态；状态间的连线表示转换；指向状态的箭头表示转换方向；引起转换的信号条件用逻辑表达式或输入组合标明在有向线段的旁边。yyn+1X/ZMealy型电路状态图y/Zyn+1/ZXMoore型电路状态图状态图次态并不是组合逻辑中的实际状况，而是状态变量将要变成的但还没有变成的电路状态。一旦完成了变化，则次态转化为新的现态，同时还要产生新的次态。假定下列Mealy型电路的初始状态为A，输入序列为X：10100110，其状态转移序列和输出响应序列为：

假定下列Moore型电路的初始状态为B，输入序列为X：11001001，其状态转移序列和输出响应序列为：例1(1)画出状态图(2)此电路是Mealy型还是Moore型的电路？(3)电路最初的状态是A，当x的输入时序是01101011后，电路的状态