數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路PPT課件

1、邏輯電路可分為兩大類：邏輯電路可分為兩大類： 組合電路組合電路 組合邏輯電路：組合邏輯電路：當(dāng)前的輸出僅取決于當(dāng)前的輸入，與電路過去的狀態(tài)無關(guān)。例如各種門電路等。 時(shí)序邏輯電路：時(shí)序邏輯電路：任一時(shí)刻的輸出信號不但取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號，而且還取決于電路原來的狀態(tài)，即與以前的輸入、輸出有關(guān)。例如： JK觸發(fā)器，其特征方程 ： 時(shí)序電路時(shí)序電路nnnQKQJQ1和1nQ當(dāng)前的輸入J、K有關(guān)還與過去的 Q n 有關(guān)JK觸發(fā)器就是一個(gè)最簡單的時(shí)序電路觸發(fā)器就是一個(gè)最簡單的時(shí)序電路。6.1 6.1 時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路概述第1頁/共64頁例例1 1：電路結(jié)構(gòu)：電路結(jié)構(gòu)：3個(gè)與非門、個(gè)與非門、T觸

2、發(fā)器觸發(fā)器輸入信號：輸入信號：X、CP（外加輸入）（外加輸入） Q（觸發(fā)器輸出、內(nèi)部輸入）（觸發(fā)器輸出、內(nèi)部輸入）輸出信號：輸出信號：Z（電路輸出）（電路輸出） T（內(nèi)部輸出）（內(nèi)部輸出）電路輸出電路輸出Z Z的函數(shù)：的函數(shù)：nQCPXZT T觸發(fā)器狀態(tài)方程：觸發(fā)器狀態(tài)方程：CPQTQTQnnn1CPXQQXnnX Q n CP第2頁/共64頁工作波形工作波形相異為0從工作波形中可以看出：從工作波形中可以看出：（用特征方程畫工作波形）相同為1 雖然輸入信號X、CP完全相同，但由于T觸發(fā)器原來狀態(tài)不同：Q n =0,z=0Q n =1,z有變化由此可見：由此可見：在相同的外部輸入條件下，存儲電在

3、相同的外部輸入條件下，存儲電路的狀態(tài)不同，輸出結(jié)果完全不同，與組合電路的狀態(tài)不同，輸出結(jié)果完全不同，與組合電路有明顯的區(qū)別。路有明顯的區(qū)別。時(shí)序電路的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號（時(shí)序電路的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號（ X X、CPCP），還取決于電路內(nèi)部存儲電路（），還取決于電路內(nèi)部存儲電路（T T觸發(fā)觸發(fā)器）的原來狀態(tài)，器）的原來狀態(tài)，CPX0QZZ1QQ n+1 X Q n CP第3頁/共64頁一、時(shí)序電路的一般結(jié)構(gòu)：一、時(shí)序電路的一般結(jié)構(gòu)：典型時(shí)序電路由兩部分組成：組合電路、存儲電路。二、二、 時(shí)序電路特點(diǎn)：時(shí)序電路特點(diǎn)：1、有存儲電路（觸發(fā)器或者帶反饋的組合電路）組合電路組合電路存

4、儲電路存儲電路外輸入：X(x1,x2xi)外輸出：Z(z1,z2zj)內(nèi)輸出：W(w1,w2wK)內(nèi)輸入:Y(y1,y2yL )存儲電路的輸入信號。是時(shí)序電路的輸出信號。是時(shí)序電路的外部輸入信號。存儲電路的輸出，反饋到組合電路的輸入端。2、有反饋支路組合電路的輸出反饋到存儲電路的輸入端，存儲電路的輸出反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號一起共同決定組合電路的輸出。第4頁/共64頁三、功能描述三、功能描述1 1、輸出方程、輸出方程外部輸出外輸入和內(nèi)輸入組合函數(shù)觸發(fā)器的輸入信號的邏輯表達(dá)式2 2、激勵(lì)方程、激勵(lì)方程 將存儲電路中每個(gè)觸發(fā)器的輸入信號的邏輯表達(dá)式（激勵(lì)方程）代入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程，其

5、結(jié)果就是觸發(fā)器狀態(tài)方程。3 3、狀態(tài)方程、狀態(tài)方程用三個(gè)方程描述 nnntYtXFtZ, nnntYtXGtW, nnntYtWHtY,1nnnQKQJQ1nnBQQA1nQ 其狀態(tài)方程例如JK觸發(fā)器特征方程：代入BK,A將激勵(lì)方程J組合電路組合電路存儲電路存儲電路外輸入：X(x1,x2xi)外輸出：Z(z1,z2zj)內(nèi)輸出：W(w1,w2wK)內(nèi)輸入:Y(y1,y2yL )是時(shí)序電路的輸出信號。是時(shí)序電路的外部輸入信號。存儲電路的輸出，反饋到組合電路的輸入端。存儲電路的輸入信號。第5頁/共64頁1 1、同步時(shí)序電路、同步時(shí)序電路存儲電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在統(tǒng)一時(shí)鐘控制下同步進(jìn)行的，所有觸發(fā)器有一

6、個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘源。2 2、異步時(shí)序電路、異步時(shí)序電路沒有統(tǒng)一時(shí)鐘，存儲電路狀態(tài)變化不是同時(shí)發(fā)生的。四、時(shí)序電路分類四、時(shí)序電路分類 從控制時(shí)序狀態(tài)的脈沖源來分：從控制時(shí)序狀態(tài)的脈沖源來分： CP X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 C1 1D C1 1D & Q2 Q2 Q1 & Y CP2 CP1 Q1 CP FF1 FF2 第6頁/共64頁五、時(shí)序電路根據(jù)輸出信號劃分為米利型和摩爾型兩種五、時(shí)序電路根據(jù)輸出信號劃分為米利型和摩爾型兩種1 1、米利型、米利型 輸出信號不僅取決于存儲電路狀態(tài)，而且還取決于輸

7、入變量。2 2、摩爾型、摩爾型輸出信號僅僅取決于存儲電路的狀態(tài)Z = F1 X , Qn Z = F1 Qn C P X 1J C1 1K 1J C1 1K =1 Q1 “1” Q2 Y & Q2 Q1 FF1 FF2 & X CP C1 1D Q1 Z 1 Q1 & 1D Q2 Q2 & C1 FF1 FF2 第7頁/共64頁、時(shí)序、時(shí)序邏輯電路的分析步驟：邏輯電路的分析步驟： 時(shí)序邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)，找出該時(shí)序邏輯電路在輸入信號及時(shí)鐘信號的作用下，存儲電路狀態(tài)變化規(guī)律及電路的輸出。 時(shí)序電路的邏輯功能可以用輸出方程、激勵(lì)方程、和狀

8、態(tài)方程輸出方程、激勵(lì)方程、和狀態(tài)方程全面描述。因此，只要能寫出給定邏輯電路的這三個(gè)方程，再根據(jù)這三個(gè)方程就能求出在任何給定的輸入變量狀態(tài)和存儲電路狀態(tài)下時(shí)序電路的輸出和次態(tài)。6.2 6.2 時(shí)序邏輯電路的分析方法時(shí)序邏輯電路的分析方法第8頁/共64頁時(shí)序電路分析步驟：時(shí)序電路分析步驟： 1）寫出存儲電路的激勵(lì)函數(shù)，即W(tn) = G X (tn) ,Y (tn); 2）寫出存儲電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，即Y (tn+1) = HW(tn) ,Y (tn);4）寫出電路的輸出函數(shù)表達(dá)式， 即Z(tn) = F X (tn) ,Y (tn);3、由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表;4、根據(jù)狀

9、態(tài)轉(zhuǎn)移表畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖;5、畫出工作波形圖（時(shí)序圖）。1、分析電路 同步同步oror異步？異步？ FFFF的種類的種類? ? 有無輸入輸出有無輸入輸出?2、列方程3）寫出CP方程(對異步電路)；第9頁/共64頁解： 本電路三級觸發(fā)器有統(tǒng)一時(shí)鐘CP，是同步時(shí)序電路， 時(shí)鐘方程可以不寫。 三級JK觸發(fā)器是在CP下降沿動(dòng)作。題意分析 電路輸入信號CP，次態(tài)和輸出只取決于存儲器的初態(tài)，屬于摩爾型時(shí)序電路。例1：分析下圖所示的時(shí)序電路。第10頁/共64頁nnQQJ231nnQQK231nnQQJ132nQK32nnQQJ123nQK23一、由邏輯圖寫出電路的激勵(lì)函數(shù)、狀態(tài)方程和輸出方程一、由邏輯圖寫出電

10、路的激勵(lì)函數(shù)、狀態(tài)方程和輸出方程將激勵(lì)函數(shù)代入JK觸發(fā)器的特征方程，中去nnnQKQJQ1得出得出電路狀態(tài)方程：電路狀態(tài)方程：CPQQQQQQQnnnnnnn12121133CPQQQQQQnnnnnn2211233CPQQQQQQnnnnnn3231213例1：分析下圖所示的時(shí)序電路。這一步不能出錯(cuò)，否則后續(xù)分析是在錯(cuò)誤方程中，分析出錯(cuò)誤結(jié)果。這一步不能出錯(cuò)，否則后續(xù)分析是在錯(cuò)誤方程中，分析出錯(cuò)誤結(jié)果。1 1）寫出激勵(lì)函數(shù)，也就是所有）寫出激勵(lì)函數(shù)，也就是所有J-KJ-K的表達(dá)式。的表達(dá)式。2）寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，即為）寫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程，即為J-K觸發(fā)器的特征方程。觸發(fā)器的特征方程。3 3）

11、由電路圖直接寫出輸出方程：由電路圖直接寫出輸出方程：nnQQZ13第11頁/共64頁二、功能描述二、功能描述1 1、狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 狀態(tài)轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移移表是將任何一組輸入變量和電路初態(tài)的取表是將任何一組輸入變量和電路初態(tài)的取值代入狀態(tài)方程和輸出方程，計(jì)算出電路的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)值代入狀態(tài)方程和輸出方程，計(jì)算出電路的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出值，得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，再代入狀態(tài)方下的輸出值，得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，再代入狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算，得出新的次態(tài)和輸出值。如此反復(fù)把全部程進(jìn)行計(jì)算，得出新的次態(tài)和輸出值。如此反復(fù)把全部計(jì)算結(jié)果列成真值表形式，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。計(jì)算結(jié)果列成真值表形式，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換

12、表。nQ3nQ2nQ113nQ12nQ11nQZ000123nnnQQQ 設(shè)：電路初態(tài)0 0 010000011001 1100010101 101101010 011 1 111000方法一：由特征方程求次態(tài)方法一：由特征方程求次態(tài)01010001000 01CPQQQQQQQnnnnnnn12121133CPQQQQQQnnnnnn2211233CPQQQQQQnnnnnn3231213nnQQZ13偏離狀態(tài)偏離狀態(tài)第12頁/共64頁0 0 1 0Q Q3 3Q Q2 2Q Q1 1J J3 3K K3 3J J2 2K K2 2J J1 1K K1 1Q Q3 3n+1n+1Q Q2 2

13、n+1n+1Q Q1 1n+1n+1Z Z0 00 00 00 00 01 10 01 11 10 01 10 01 11 10 01 10 01 11 11 11 11 10 00 0方法二：由觸發(fā)器激勵(lì)函數(shù)求次態(tài)方法二：由觸發(fā)器激勵(lì)函數(shù)求次態(tài)0 10 10 00 10 01 01 00 10 01 01 00 00 10 10 10 11 01 00 10 11 11 11 11 10 1 1 00 1 0 01 1 0 01 0 1 00 0 0 11 0 0 10 0 1 00 0 1 0nnQQJ231nnQQK231nnQQJ132nQK32nnQQJ123nQK23nnQQZ13

14、第13頁/共64頁2 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖001011010000110101111/0/0/0/0/0/1/1nQ3nQ2nQ113nQ12nQ11nQZ0 0 010000011001 1100010101 101101010 011 1 11100001010001000 01100/0/Z123QQQ現(xiàn)態(tài)Q3Q2Q1為000，在CP的作用下次態(tài)Q3n+1Q2n+1Q2n+1001，輸出為Z=1第14頁/共64頁 根據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖，可畫出在根據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖，可畫出在CPCP脈沖作用下電路的時(shí)序圖。脈沖作用下電路的時(shí)序圖。3 3、時(shí)序波形圖、時(shí)序波形圖00101101000011

15、0101111/0/0/0/0/0/1/1100/0CP123456Q31QZ2Q 時(shí)序圖反映了時(shí)序電路在給定初始狀態(tài)下,對給定輸入序列的響應(yīng)。畫時(shí)序圖的目的：時(shí)序圖可以形象地說明時(shí)序電路的工作情況。便于和實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較。第15頁/共64頁由狀態(tài)轉(zhuǎn)移表或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以分析該電路的功能： 在在 6 6 個(gè)狀態(tài)之間循環(huán)往復(fù)個(gè)狀態(tài)之間循環(huán)往復(fù) 輸出輸出 Z Z 在每一循環(huán)結(jié)束時(shí)，輸出一次在每一循環(huán)結(jié)束時(shí)，輸出一次 1 1 。 有兩個(gè)狀態(tài)游離于循環(huán)之外，如果誤入這兩個(gè)狀態(tài)可以自有兩個(gè)狀態(tài)游離于循環(huán)之外，如果誤入這兩個(gè)狀態(tài)可以自動(dòng)返回主循環(huán)。動(dòng)返回主循環(huán)。（游離于主循環(huán)的狀態(tài)稱為偏離狀態(tài)，進(jìn)（游離于主循

16、環(huán)的狀態(tài)稱為偏離狀態(tài)，進(jìn)入任一偏離狀態(tài)都可返回主循環(huán)時(shí)，稱該電路具有自啟動(dòng)入任一偏離狀態(tài)都可返回主循環(huán)時(shí)，稱該電路具有自啟動(dòng)特。）特。）4 4、功能分析：功能分析： 電路對時(shí)鐘信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。每經(jīng)過6個(gè)時(shí)鐘脈沖，電路輸出一個(gè)脈沖。所以是具有自啟動(dòng)功能的具有自啟動(dòng)功能的6 6進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Z輸出是進(jìn)位脈沖。第16頁/共64頁寫各觸發(fā)器的寫各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)激勵(lì)函數(shù)寫電路的寫電路的輸出函數(shù)輸出函數(shù)寫觸發(fā)器的寫觸發(fā)器的狀態(tài)方程狀態(tài)方程作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖作作時(shí)序波形圖時(shí)序波形圖得到電路的邏輯功能得到電路的邏輯功能同同步步時(shí)時(shí)序序電電路路的的分分析析方方法法簡單的電路

17、可直接簡單的電路可直接繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖無要求可不畫無要求可不畫第17頁/共64頁 1 1、 根據(jù)電路圖，寫出觸發(fā)器激勵(lì)函數(shù)和輸出根據(jù)電路圖，寫出觸發(fā)器激勵(lì)函數(shù)和輸出解： Z：時(shí)序電路輸出 X、CP時(shí)序電路的輸入 兩級JK觸發(fā)器作存儲電路 /Q1作為時(shí)序電路內(nèi)輸入信號， 反饋至組合電路輸入 X、Q0經(jīng)異門作為J1、K1 的 激勵(lì)輸入信號 J0=K0=1 第一級觸發(fā)器作計(jì)數(shù)狀態(tài) 本電路兩級觸發(fā)器有統(tǒng)一時(shí)鐘CP，是同步時(shí)序電路100 KJ011QXKJ1QXZCP1Q1J1Q1K=10Q0J0Q0K1&ZX例2：分析圖示的時(shí)序電路。米利型第18頁/共64頁2、列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值

18、表列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表將觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)Q1、Q0和外輸入信號X作為整個(gè)時(shí)序電路的輸入信號。 在輸入變量X、 Q1，Q0 已知條件下，確定觸發(fā)器輸入J和K.從而得到觸發(fā)器的次態(tài)Q1n+1，Q0n+1 。輸出是由Q1Q0和X決定。 X XQ Q1Q Q0 0000001010011100101110111已知條件：J J1K K1 1J J0K K0 01111111111111111Q Q1n+1Q Q0 0n+1n+1Z Z100 KJ011QXKJ1QXZ0 01 10 01 11 10 01 10 0當(dāng)現(xiàn)態(tài)Q0為0時(shí)，J0K011Q0n+1=/Qn當(dāng)現(xiàn)態(tài)Q1為0時(shí)，J1K100Q1n+1=

19、Qn輸出Z:當(dāng)X0，Z 1當(dāng):X=1,Q1=0,Z=0101010100110100111110011第19頁/共64頁3、列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移移表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)表，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移移圖圖X XQ Q1Q Q0 0Q Q1n+1Q Q0 0n+1n+1Z Z000011001101010111011001100110101000110011111101現(xiàn)態(tài)Q1Q0為00，在輸入X為0的作用下次態(tài)Q1n+1Q0n+101，輸出Z=1X/Z現(xiàn)態(tài)Q1Q0為00，在輸入X為1的作用下次Q1n+1Q0n+111，輸出Z=0000110110/10/10/10/11/01/01/11/101QQ第20

20、頁/共64頁4 4、功能描述：、功能描述：從電路轉(zhuǎn)換圖中可以看出X0時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)換是 0001101100X1時(shí),狀態(tài)轉(zhuǎn)移是 0011100100X X是作為控制信號：是作為控制信號：X X時(shí)時(shí), ,電路作二進(jìn)制加計(jì)數(shù)電路作二進(jìn)制加計(jì)數(shù)X X時(shí)時(shí), ,電路作二進(jìn)制減計(jì)數(shù)電路作二進(jìn)制減計(jì)數(shù)該電路是可控制計(jì)數(shù)器。該電路是可控制計(jì)數(shù)器。X/Z01QQ000110110/10/10/10/11/01/01/11/1001101101/01/01/01/01/01/11/10/1第21頁/共64頁5、畫時(shí)序圖（假設(shè)畫時(shí)序圖（假設(shè)Q Q1 1Q Q0 0初始狀態(tài)為初始狀態(tài)為0000）123456789111

21、100001CPX0Q1QZ001101101/01/01/01/01/01/11/10/1X/Z01QQ第22頁/共64頁10解：組合電路由與門組成T觸發(fā)器作記憶元件，在CP觸發(fā)外輸入X，CP外輸出Z，內(nèi)輸入Q反饋至組合電路輸入端1 1、由電路圖寫出激勵(lì)函數(shù)和輸出、由電路圖寫出激勵(lì)函數(shù)和輸出TXZXQ2 2、列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、列出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表XQ nTQn+1Z000010101111TQn+10Q n1/Q n1/00/01/10/03 3、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖01100001CP&QTZX第23頁/共64頁104、畫出時(shí)序圖描述：描述：當(dāng)當(dāng)X X輸入信號中，輸入兩個(gè)

22、輸入信號中，輸入兩個(gè)“1 1”時(shí)輸出為時(shí)輸出為1 1，否則為，否則為0 0，而輸入，而輸入的的“1 1”可以是連續(xù)的也可以是不連續(xù)的?？梢允沁B續(xù)的也可以是不連續(xù)的。設(shè)初態(tài)Q n01/00/01/10/0ZXQ123456789011111100CPX111111QZ00000000001000第24頁/共64頁例例4 4：已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能已知某同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能解：解： 1.寫出各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和電路的輸出函數(shù)寫出各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和電路的輸出函數(shù)激勵(lì)函數(shù)：激勵(lì)函數(shù)：T1 = XQ1nXT2 = XQ1n輸出函數(shù)輸出函數(shù):XQ1nQ2n

23、Z = XQ2nQ1n2.寫狀態(tài)方程寫狀態(tài)方程T觸發(fā)器的狀態(tài)方程觸發(fā)器的狀態(tài)方程為：為：nn 1n Q TQTQnTQ將將T1n、 T2n代入則得到兩個(gè)觸發(fā)代入則得到兩個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程器的狀態(tài)方程n11 XQX Qnn1 XQn122222QT QT Qnnnn2112 XQ QXQ Qnnnnn 111111Q T QT QnT1 = X第25頁/共64頁3.作出電路的作出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖輸輸 入入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1nT2 T1次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)輸出現(xiàn)輸出Z0 00 100001 01 111110 00 11 01 10 000 0

24、0 100 10 10 001 00 001 10 001 01 001 11 100 00 01Q 1n+1=X Q1nQ2n+1nnnn2112 X Q QX Q QT2 = XQ1nZ = XQ2nQ1nT1 = X第26頁/共64頁輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1nT2 T1次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1輸出輸出Z0 00 100001 01 111110 00 11 01 10 000 00 100 10 10 001 00 001 10 001 01 001 11 100 00 01由狀態(tài)表繪出狀態(tài)圖由狀態(tài)表繪出狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換方向000110111/01/11

25、/0X/Z1/00/00/00/00/0電路狀態(tài)電路狀態(tài)第27頁/共64頁由狀態(tài)圖得電路的邏輯功能：由狀態(tài)圖得電路的邏輯功能：電路是一個(gè)可控模電路是一個(gè)可控模4計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器X端是控制端，時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖輸端是控制端，時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)脈沖輸入。入。X=1 初態(tài)為初態(tài)為00時(shí)，時(shí)，實(shí)現(xiàn)模實(shí)現(xiàn)模4加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)X=0時(shí)時(shí)保持原態(tài)保持原態(tài) 電路屬于米利型、可控模電路屬于米利型、可控模4計(jì)數(shù)器電路計(jì)數(shù)器電路輸出不僅取決于電路本身的狀態(tài)，而且也與輸入變量輸出不僅取決于電路本身的狀態(tài)，而且也與輸入變量X有關(guān)有關(guān)000110111/01/11/0X/Z1/00/00/00/00/0第28頁/共64頁4. 作

26、時(shí)序波形圖作時(shí)序波形圖初始狀態(tài)初始狀態(tài)Q2nQ1n為為00，輸入，輸入X 的序列為的序列為1111100111，X=1模模4加加計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)X=0保持原態(tài)保持原態(tài)010010111000010010001010X=1模模4加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)第29頁/共64頁例5：分析圖示的時(shí)序電路。（1）寫出各級激勵(lì)函數(shù)（驅(qū)動(dòng)方程） nQAD21nnQQAD122）（nnQQA12（2）將各級觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)代入到D觸發(fā)器的狀態(tài)方程DQn1，得到各級觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程nnQADQ2111212DQn）（nnQQA12（3）電路的輸出函數(shù) nnQQAF12解：解：一、一、由邏輯圖寫出電路的激勵(lì)函數(shù)、狀態(tài)方程和輸出方程由

27、邏輯圖寫出電路的激勵(lì)函數(shù)、狀態(tài)方程和輸出方程第30頁/共64頁二、由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表二、由狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程和輸出函數(shù)表達(dá)式列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 nnQADQ2111nnQQAF12三、根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)三、根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖移圖 ）（nnnQQADQ12212第31頁/共64頁321QQJ11K12QJ 312QQK213QQJ23QK 解： 本電路三級觸發(fā)器有統(tǒng)一時(shí)鐘CP，是同步時(shí)序電路 三級JK觸發(fā)器是主從觸發(fā)器，下降沿動(dòng)作。題意分析題意分析 觸發(fā)器輸入端懸空等效于邏輯1。1 1、由邏輯圖寫出電路的激勵(lì)函數(shù)、狀態(tài)方程和輸出方程、由邏輯圖寫出電路的激勵(lì)函數(shù)、狀

28、態(tài)方程和輸出方程將激勵(lì)函數(shù)代入JK觸發(fā)器的特征方程，中去nnnQKQJQ1得出電路狀態(tài)方程：得出電路狀態(tài)方程：1321132111QQQQQQQQn2312112QQQQQQn3232113QQQQQQn 電路的次態(tài)和輸出只取決于存儲器的初態(tài)，屬于摩爾型時(shí)序電路。QQJK1&CPYQQJK2QQJK3&第32頁/共64頁2 2、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 由電路圖直接寫出輸出方由電路圖直接寫出輸出方程：程：32QQY nQ3nQ2nQ113nQ12nQ11nQY13211QQQQn2312112QQQQQQn3232113QQQQQQn000123nnnQQQ 設(shè)：電路初態(tài)0 0

29、010032QQY 00 011001011001 11010 01101011101 1011 1 11由特征方程求次態(tài)由特征方程求次態(tài)00000000 000 00逢七進(jìn)一。逢七進(jìn)一。QQJK1QQJK2QQJK3&CPY 電路對時(shí)鐘信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。每經(jīng)過7個(gè)時(shí)鐘脈沖，電路輸出一個(gè)脈沖。所以是7 7進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)制計(jì)數(shù)器，Y輸出是進(jìn)位脈沖。第33頁/共64頁3 3、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖001010011000100101110111/0/0/0/0/0/0/1/1第34頁/共64頁1. 1. 各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘方程各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘方程2. 2. 各觸發(fā)器的狀態(tài)方程各觸發(fā)

30、器的狀態(tài)方程3. 狀態(tài)轉(zhuǎn)移表4. 時(shí)序圖時(shí)序圖最后得到電路的邏輯功能最后得到電路的邏輯功能第35頁/共64頁CPQ2Q21D C11D C1Q1Q1FF0 FF1 FF21D C1Q0Q0電路為異步時(shí)序電路，電路沒有單獨(dú)的輸入（CP除外），為摩爾型時(shí)序電路。（1）各級觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘為：解：CPCPQCPQCP00112，nnnQDQDQD001122，例7：分析圖示的時(shí)序電路上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效上升沿時(shí)刻有效CP Q Q 00100111112212nnnnnnQDQQDQQDQ（2）各級觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為：第36頁/共64頁（3）列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)注nnnQQQ

31、012 101112nnnQQQ時(shí)鐘條件0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 0CP0 CP1 CP2CP0CP0 CP1CP0CP0 CP1 CP2CP0CP0 CP1CP0CP Q Q 01001111212nnnnnnQQQQQQCP, 10Q, 10Q , 1010011112nnnQQQCP, 0100101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 0101001112nnnQQQ不變CP, 0110101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 10Q , 0

32、110011112nnnQQQCP, 010 , 1101112nnnQQQ不變不變CP, 10Q, 0111001112nnnQQQ不變CP, 0111101112nnnQQQ不變不變第37頁/共64頁（6）電路功能由狀態(tài)圖可以看出，在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，電路的8個(gè)狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，即：000111110101100011010001000電路具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器。（4）畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 （5）畫出工作波形圖 第38頁/共64頁例例8 8：分析圖示時(shí)序電路分析圖示時(shí)序電路解：解：該電路是異步該電路是異步注：注：異步電路的分析應(yīng)考異步電路的分析應(yīng)考慮時(shí)鐘信號慮時(shí)

33、鐘信號第39頁/共64頁1. 1. 各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘方程各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘方程20QJ 1K01KJ11102QQJ 1K2CPCPCP2001QCP 2. 2. 各觸發(fā)器的狀態(tài)方程各觸發(fā)器的狀態(tài)方程當(dāng)時(shí)鐘脈沖當(dāng)時(shí)鐘脈沖 跳變沿跳變沿到來時(shí)，方程成立到來時(shí)，方程成立無時(shí)鐘，保持原態(tài)無時(shí)鐘，保持原態(tài))QKQJ (Qn0n01n0000CPCPQQnn02)QKQJ (Qn1n11n1111CP1nCPQ1222n21nCP)QKQJ (Q22nCPQQQnnn012第40頁/共64頁 3 列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 CP QQQQ CP QQQnn1n0111nnn12020012nnnQQQ

34、CPCPCP2001QCP 模模5異步異步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器第41頁/共64頁4. 時(shí)序圖時(shí)序圖電路為一模電路為一模5異步計(jì)數(shù)器異步計(jì)數(shù)器邏輯功能：邏輯功能：設(shè)初態(tài)設(shè)初態(tài) 為：為：000第42頁/共64頁例9：分析圖示的時(shí)序電路解： 圖示的電路為異步時(shí)序電路。（注意：JK觸發(fā)器輸入端懸空，視為置1） （1）各級觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘為： nnQQJ23111K CPCP112J12K12QCP13J13KnnQCPQCP233 第43頁/共64頁nnQQJ23111K CPCP112J12K12QCP13J13KnnQCPQCP233 （2）各級觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為：CPQQQnnn2311121

35、2QQQnn23313nnnnQCPQQQ 對于異步電路，尤其是始終比較負(fù)雜的異步電路，根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程畫工作波形圖往往較為容易及直觀，建議可先畫出工作波形圖，在根據(jù)工作波形圖列狀態(tài)轉(zhuǎn)移表及狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。第44頁/共64頁（3）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程畫出工作波形圖 CPQQQnnn23111212QQQnn23313nnnnQCPQQQQ1Q2Q3CP3CP1CP200000000000111CPCPQ1Q2Q3CP3CP1CP2111111100有效狀態(tài)偏離狀態(tài)100010nnQCPQCP2331第45頁/共64頁（4）根據(jù)工作波形圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 Q1Q2Q3CP3CP1CP20000000000

36、0111CPCPQ1Q2Q3CP3CP1CP2111111100有效狀態(tài)偏離狀態(tài)1000101第46頁/共64頁（4）根據(jù)工作波形圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 （5）畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 可以看出，電路是具有自啟動(dòng)功能的5進(jìn)制計(jì)數(shù)器。第47頁/共64頁例10：分析圖示的異步時(shí)序電路。并畫出在時(shí)鐘CP作用下Q2的輸出波形（設(shè)初始態(tài)為全0態(tài)）。nQD1131nQCPCPnQD2212QCPnQD3323QCP解：（1）各級觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和時(shí)鐘為： （2）各級觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為： CPQQnn1111212QQQnn2313QQQnn第48頁/共64頁（3）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程畫出工作波形圖 CPQQnn111121

37、2QQQnn2313QQQnn第49頁/共64頁（4）根據(jù)工作波形圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 第50頁/共64頁（4）根據(jù)工作波形圖列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 （5）畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 電路具有遞減計(jì)數(shù)功能，是一個(gè)3位二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器。第51頁/共64頁從工作波形圖可以看出， Q2是對CP的3.5分頻?？偨Y(jié)：分析同步時(shí)序邏輯電路時(shí)，可以不考慮各級觸發(fā)器的時(shí)鐘；而分析異步同步時(shí)序邏輯電路必須考慮各級觸發(fā)器的時(shí)鐘，注意每個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)只有在特定時(shí)鐘脈沖沿的作用下才可能發(fā)生轉(zhuǎn)移，最好畫出每級觸發(fā)器的輸出及時(shí)鐘波形。第52頁/共64頁例11：試分析如圖所示的時(shí)序邏輯電路。解：該電路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫。解：該電

38、路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫。（1）寫出輸出方程：）寫出輸出方程： nnQQXZ01)( nQXJ10 10 KnQXJ01 11 K （2 2）寫出驅(qū)動(dòng)方程：）寫出驅(qū)動(dòng)方程：0=11K1J1=11K=11JZ1CPX0QC1Q11FF&C1FF第53頁/共64頁（3）寫出JK觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：（4）作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)圖 當(dāng)X=0時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡化為：作出作出X=0的狀態(tài)表：的狀態(tài)表：nnnnnQQXQKQJQ01000010)( nnnnnQQXQKQJQ10111111) (nnnQQQ0110 nnn

39、QQQ1011 輸出方程簡化為：輸出方程簡化為：nnQQZ01 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次次 態(tài)態(tài)輸輸 出出Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 Z 0 00 1 0 11 0 0 1 0 0 0 0 1 X X= =0 0時(shí)時(shí)的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖/1Q/0Q/000110100nnQQXZ01)( nQXJ10 10 KnQXJ01 11 K第54頁/共64頁當(dāng)X=1時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡化為：作出作出X=1的狀態(tài)表：的狀態(tài)表：將將X=0與與X=1的狀態(tài)圖合并起來得完整的狀態(tài)圖。的狀態(tài)圖合并起來得完整的狀態(tài)圖。nnnQQQ0110 nnnQQQ1011 輸出方程簡化為：輸出方程簡化為：nnQQZ01

40、 各觸發(fā)器的次態(tài)方程：各觸發(fā)器的次態(tài)方程：nnnnnQQXQKQJQ01000010)( nnnnnQQXQKQJQ10111111) (現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)次次 態(tài)態(tài)輸輸 出出Q1 n Q0 n Q1 n+1 Q0 n+1 Z 0 01 0 1 00 1 1 0 1 0 0 0 0 X X= =1 1時(shí)時(shí)的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖/00010/0Q0101/1Q1/0010/11/10/0000/0101/0完完整整的的狀狀態(tài)態(tài)圖圖nnQQXZ01)( 第55頁/共64頁 根據(jù)狀態(tài)表或狀態(tài)圖， 可畫出在CP脈沖作用下電路的時(shí)序圖。（5 5）畫時(shí)序波形圖。）畫時(shí)序波形圖。1/0010/11/10/0000/0101/0XCP1234560QZ1Q第56頁/共64頁（6 6）邏輯功能分析：）邏輯功能分析： 當(dāng)當(dāng)X=1=1時(shí)，按照減時(shí)，按照減1 1規(guī)律規(guī)律從從1001001010010010循環(huán)變化，循環(huán)變化，并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為0000狀態(tài)（最小數(shù)）時(shí)，狀態(tài)（最小