【大學(xué)課件】時(shí)序邏輯電路分析與設(shè)計(jì)方法

1、 學(xué)習(xí)要點(diǎn)：學(xué)習(xí)要點(diǎn)：時(shí)序電路分析方法http:/ 時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析時(shí)序邏輯電路分析與設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)方法http:/ 態(tài)，還與前一時(shí)刻電路的狀態(tài)有關(guān)，具有記憶功 能。它主要由門(mén)電路和觸發(fā)器構(gòu)成。描述時(shí)序電路功能的方法狀態(tài)方程、狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表、狀 態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖等。根據(jù)cp控制方式不同分為同步：所有觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端 cp都連在一起； 異步：觸發(fā)器受不同時(shí)鐘控制。5-3-1 時(shí)序邏輯電路的分析方法時(shí)序邏輯電路的分析方法1同步時(shí)序邏輯電路的分析方法 基本分析步驟如下： （1）根據(jù)邏輯圖寫(xiě)方程式

2、。 a）時(shí)鐘方程 各觸發(fā)器cp信號(hào)的來(lái)源。(同步電路可以省略) b）輸出方程 時(shí)序電路的輸出邏輯表達(dá)式，通常是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)。 http:/ c）驅(qū)動(dòng)方程 各觸發(fā)器輸入端的邏輯表達(dá)式。 d）狀態(tài)方程 將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程便得到該觸 發(fā)器的狀態(tài)方程。（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。 將電路現(xiàn)態(tài)的各種取值代入狀態(tài)方程和輸出方程中進(jìn)行計(jì) 算，從而得到轉(zhuǎn)換真值表。（3）電路邏輯功能的說(shuō)明 根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表來(lái)分析和說(shuō)明電路的邏輯功能。 （4）畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖 上述分析步驟可用下圖描述。邏輯圖時(shí)鐘方程輸出方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表說(shuō)明電路功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖時(shí)序圖列方程列表分析畫(huà)圖例例5.3.1

3、 分析圖示時(shí)序邏輯電路的邏輯功能，畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序 圖，并檢查電路能否自啟動(dòng)。http:/ 解：由圖可知，時(shí)鐘脈沖cp加在每個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端上 因此，它是一個(gè)同步時(shí)序邏輯電路，可不寫(xiě)時(shí)鐘方程。 （1）寫(xiě)方程式j(luò)kqff0jkqff1jkqff2&cpq0yq1q2dr1）輸出方程：nnqqy02http:/ 2）驅(qū)動(dòng)方程： 3）狀態(tài)方程：將驅(qū)動(dòng)方程代入jk觸發(fā)器的特性方程，nnnnnnnqkqqjqqkqqjkj0201202102100,1,1nnnqkqjq1得到 ：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnqqqqqqkqjqqqqqqqqkqjqqqqqkqjq

4、2020122221210210211111100000001011（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表：設(shè)電路的初始狀態(tài)（現(xiàn)態(tài)）為 = 000，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表nnnqqq012http:/ （3）邏輯功能：電路共有6個(gè)狀態(tài)，且按遞增規(guī)律變化的，因此 該時(shí)序電路是一個(gè)同步六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。nq2nq1nq012nq11nq10nq現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸 出y000001000101000100110011100010010101010001（4）畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖：http:/ q2q1q0 000 001 100 010 011 101 /0 /0 /0/0 /0/1 111 110 /y /0 /1htt

5、p:/ （5）檢查電路能否自啟動(dòng)：110和111兩個(gè)狀態(tài)稱(chēng)為“無(wú)效狀態(tài)”。 如果由于某種原因而進(jìn)入無(wú)效狀態(tài)， 只要繼續(xù)輸入cp，電路便會(huì)自動(dòng)返回 有效狀態(tài)，則該電路能夠自啟動(dòng)。否 則不能自啟動(dòng)。 由以上分析知，圖示電路為能自啟動(dòng)同步六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器 學(xué)生練習(xí)：（p70 5-13）5-13 試分析下圖所示時(shí)序邏輯電路的邏輯功能。寫(xiě)出它的驅(qū)動(dòng)方 程、狀態(tài)方程、輸出方程，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，并畫(huà)出q0 q2和co的波形，檢查能否自啟動(dòng)。http:/ 注意：異步時(shí)序電路必須寫(xiě)出時(shí)鐘方程。并且在計(jì)算電路次態(tài) 時(shí)，各個(gè)觸發(fā)器只有滿(mǎn)足時(shí)鐘條件后其狀態(tài)方程才能使用 例例5.3.2 分析圖示電路的邏輯功能，并畫(huà)

6、出狀態(tài)圖和時(shí)序圖。解： 由圖可知，這是一個(gè)異步時(shí)序邏輯電路。 （1）寫(xiě)方程式 1）時(shí)鐘方程： cp0 = cp，cp1 = q0，cp2 = q1http:/ 2）驅(qū)動(dòng)方程： d0 = ，d1 = ，d2 = 3）狀態(tài)方程：dff的特性方程 qn+1 = d （cp上升沿有效） 將驅(qū)動(dòng)方程分別代入特性方程，可得狀態(tài)方 程：nq0nq1nq2上升沿有效上升沿有效上升沿有效12212011110010qqdqqqdqcpqdqnnnnnnhttp:/ 態(tài)次 態(tài)時(shí) 鐘 脈 沖cp2cp1cp0000111111110110101101100100011011010010001001000（3）畫(huà)狀態(tài)

7、圖轉(zhuǎn)換圖和時(shí)序圖：（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表http:/ 遞減規(guī)律循環(huán)變化，電路具有遞減計(jì)數(shù)功 能，是一個(gè)異步3位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。q2q1q0000111011110100010001101cpq2q0q1http:/ 時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法按以下步驟進(jìn)行： 1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)，畫(huà)出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖； 2狀態(tài)化簡(jiǎn)； 3進(jìn)行狀態(tài)分配，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換的編碼表； 4選擇觸發(fā)器類(lèi)型，求出狀態(tài)方程、輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程； 5根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫(huà)邏輯圖； 6檢查電路能否自啟動(dòng)。例例5.3.3 設(shè)計(jì)一個(gè)同步3位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。 解（1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)，畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 由于是

8、3位二進(jìn)制（即8進(jìn)制）計(jì)數(shù)器，因此，應(yīng)有8個(gè)不同 的狀態(tài)。分別用s0，s1，s7表示，在狀態(tài)為s7時(shí)輸出 y = 1。當(dāng)輸入第8個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)，電路返回初始狀態(tài)，同 時(shí)，向高位計(jì)數(shù)器送出一個(gè)進(jìn)位脈沖。http:/ （2）狀態(tài)化簡(jiǎn)： 八進(jìn)制計(jì)數(shù)器應(yīng)有8個(gè)不同的狀態(tài)，不需化簡(jiǎn) （3）狀態(tài)分配： 列狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表。有8個(gè)狀態(tài)，需3個(gè)觸發(fā) 器。選用3位自然二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)編碼，即 s0 = 000，s1 = 001，s7 = 111。 由此可列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表。 （4）選擇觸發(fā)器類(lèi)型，求輸出方程、狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程。 1）選用下降沿觸發(fā)的jk觸發(fā)器。http:/ 例5.3.3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序現(xiàn)

9、 態(tài)次 態(tài)輸 出ys00000010s10010100s20100110s30111000s41001010s51011100s61101110s71110001 2）畫(huà)卡諾圖：根據(jù)編碼表可畫(huà)出各觸發(fā)器次態(tài)和輸出函數(shù) 的卡諾圖引導(dǎo)學(xué)生完成http:/ 3）由卡諾圖可得輸出方程為： nnnqqqy012 4）狀態(tài)方程為：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnqqqqqqqqqqqqqqqqqqqqq2012012021201121010110105）求驅(qū)動(dòng)方程：jk觸發(fā)器的特性方程為 nnnqkqjq1將狀態(tài)方程與特性方程比較，可得下列驅(qū)動(dòng)方程：nnnqqkjqkjkj0122011001http:/ 根據(jù)選用的觸發(fā)器和求得的輸出方程和驅(qū)動(dòng)方 程，即可畫(huà)出邏輯電路圖。（6）檢查電路能否自啟動(dòng)： 由于沒(méi)有無(wú)效狀態(tài)，因此，電路能自 啟動(dòng)。 cpq0yq1q2jkqff0jkqff1jkqff2&dr 課后小結(jié)見(jiàn)黑板http:/ 1什么是時(shí)序邏輯電路？它在結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)？ 2什么是同步時(shí)序邏輯電路？什么是異步時(shí)序邏輯電路？ 3簡(jiǎn)述同步和異步時(shí)