《数字逻辑应用与设计》课件chapter6.2

CHAPTER6

SequentialCircuits’Analysis

时序电路分析6.3同步时序电路分析分析一个时序电路，就是要找出它的逻辑功能。具体地说，就是要找出电路的状态和输出的状态在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。分析同步时序电路的一般步骤：（1）从给定的逻辑图中写出每个触发器的驱动方程（即触发器的输入信号的逻辑函数式）（2）把得到的驱动方程带入相应触发器的特征方程，得到每个触发器的状态方程。（3）根据逻辑图写出电路的输出方程。6.3同步时序电路分析AnalysisPinciples（分析原理，P257）1.Determinethesystemvariables:input,state,andoutput.2.Determinetheflip-floptype.Writethecharacteristic equations.3.writetheexcitationequations.4.writethenextstateequations.5.Writetheoutputvariableequations.6.Constructatransitiontable.7.Assignsymbolstothestatesandconstructastatetableorstatediagram.8.Whenpossible,constructatimingdiagram.9.Functionalityanalysis分析实例1E.g.1:Analysisthefollowingsynchronoussequentialcircuit,supposethepresentstateis00,theinputsequenceis0000011111,givethetimingdiagram.分析实例11.Determinethesystemvariables:input,state,andoutput. input=x output=z statevariables=y1andy02.Determinetheflip-floptype.Writethecharacteristicequations. yn+1=Jyn’+k’yn3.writetheexcitationequations. K0=J0=1 K1=J1=x⊕y04.writethenextstateequations.

y1n+1=J1y1’+k1’y1y1n+1=x’y1’y0+x’y1y0’+xy1’y0’+xy1y0

y0n+1=J0y0’+k0’y0y0n+1=y0’5.Writetheoutputvariableequations.

Z=(xy1’)’=x’+y16.Constructatransitiontable.分析实例1K0=J0=1K1=J1=x⊕y0Y1n+1K-MapZK-MapY0n+1K-Maptransitiontabley1n+1=x’y1’y0+x’y1y0’ +xy1’y0’+xy1y0y0n+1=y0’Z=(xy1’)’=x’+y1分析实例1XY1Y0010001111001101010XY1Y0010001111011001001XY1Y0010001111010111011Nextstatex/zX=0X=1Y10+Y01+/ZY10+Y01+/ZPresentstateY10Y010001111001/110/100/111/111/000/010/101/17.Assignsymbolstothestatesandconstructatableorstatediagram.Nextstatex/zX=0X=1Y1+Y0+/ZY1+Y0+/ZPresentstateY1Y0Q1Q2Q3Q4Q2/1Q4/1Q1/1Q3/1Q3/1Q1/0Q4/1Q2/0分析实例1Q1Q2Q4Q30/11/00/11/10/11/11/00/18.constructatimingdiagram.分析实例1Nextstatex/zX=0X=1Y10+Y01+/ZY10+Y01+/ZPresentstateY10Y010001111001/110/100/111/111/000/010/101/112345678910CpXY0Y1Z0000011111E.g.2:Analysisthefollowingcircuit&分析实例2分析实例21.Determinethesystemvariables:input,state,andoutput. statevariables:Q1,Q2,Q3,andQ42.Determinetheflip-floptype.Writethecharacteristicequations. Qn+1=D3.excitationequations. D4=Q3 D3=Q2 D2=Q1 D1=Q4’(Q3Q1’)’=Q4’Q3’+Q4’Q14.thenextstateequations. Q4n+1=Q3 Q3n+1=Q2 Q2n+1=Q1 Q1n+1=Q4’Q3’+Q4’Q1分析实例25.Constructatransitiontable.分析实例2Q4n+1=Q3Q3n+1=Q2Q2n+1=Q1Q1n+1=Q4’Q3’+Q4’Q16.Assignsymbolstothestatesandconstructatableorstatediagram.分析实例2E.g.3:FindthetransitiontableandthestatetablefortheMealysequentialcircuitbelow.Z分析实例3Da=Qa⊕X2Db=Qb⊕X1Dc=X1X2QaQc’Z=X1X2QaQc’1.Determinethesystemvariables:input,state,andoutput. input:x1,x2

output:Z statevariable:Qa,Qb,Qc2.Determinetheflip-floptype.Writethecharacteristicequations. Qn+1=D3.Excitationequationsandoutputequations.

Da=Qa⊕X2 Db=Qb⊕X1 Dc=X1X2QaQc’ Z=X1X2QaQc’分析实例34.writethenextstateequations. Qan+1=QaX2’+Qa’X2 Qbn+1=QbX1’+Qb’X1 Qcn+1=X1X2Qc’Qa5.Constructatransitiontable.分析实例3Z=X1X2QaQc’6.Assignsymbolstothestatesandconstructastatetable分析实例3Registers（寄存器）寄存器由触发器构成，其主要功能是对数据进行存储或操作。一个触发器能存储1位二值代码，用N个触发器组成的寄存器能存储N位二值代码。对寄存器中的触发器只要求它们具有置1、置0的功能即可。Registers寄存器数据输入和输出（图5-95）：

√并行输入/并行输出

√并行输入/串行输出

√串行输入/串行输出

√串行输入/并行输出串行数据输入或输出操作需要多个时钟脉冲，而并行数据操作则只需一个时钟脉冲即可。Registers并行输入/并行输出：

为了载入并行数据，每个输入数据都应提供给相应的存储触发器。在同步寄存器中，使能输入和时钟一起使用。在异步寄存器中，常用电平触发的使能输入。四位寄存器：图5-96(a)，六位寄存器：图5-96(b)。都使用异步低电平有效的清零信号，时钟输入在上升沿时载入触发器。

Registers串行输入/串行输出：

接收输入数据流时，每个时钟脉冲只接收一位数据，并在各个触发器之间移动，串行输出则从最后一个触发器中得到。图5-98：八位串行右移输入输出寄存器（SN7491A），需要八次时钟跳变才能充满数据。该集成电路即可作右移寄存器，也可作左移寄存器。

（图5-99、图5-100）

Registers串行输入/串行输出：

右移：外部输入数据从最低位（LSB）开始移入寄存器，寄存器内部数据从寄存器的最高位（MSB）移向最低位（LSB）。左移：外部输入数据从最高位（MSB）开始移入寄存器，寄存器内部数据从寄存器的最低位（LSB）移向最高位（MSB）。Registers串行输入/并行输出、并行输入/串行输出：

SN74xx166是一个具有串行输入/串行输出功能的八位并行载入寄存器，它能够用作串行输入/串行输出或并行输入/串行输出寄存器，但不具有并行输出功能。图5-102：SN74xx166寄存器的顺序图（上升沿触发），用时钟禁止信号（CLOCKINHIBIT）控制移位动作，“移位/载入”输入端SHIFT/LOAD’控制寄存器的功能。

√触发器输出端的状态仅仅取决于时钟脉冲上升沿到达时刻D端的状态。

√为了增加使用的灵活性，该四位寄存器增加了异步置0端（复位端）将寄存器中的数据直接清除，而不受时钟的控制。Shiftregisters（移位寄存器）移位：寄存器里存储的代码能在移位脉冲的作用下依次左移或右移不但可以用来寄存代码，还可以用来实现数据的串行－并行转换、数值运算和数据处理等。由一组级连触发器组成，其中第一个触发器的输入端接收输入信号，其余的每个触发器输入端均与前一个触发器的Q端相连。一旦数据被载入，就能够左移，也能够右移，具体方向取决于寄存器的逻辑结构和模式控制信号。通用移位寄存器通用：可用于任何输入/输出组合方式功能的增加要求寄存器有更多的引脚，仅适用于四位MSI。通用移位寄存