數(shù)字電子技術(shù)第四章

1、 觸發(fā)器第四章第四章 時序邏輯電路時序邏輯電路 時序電路概述 同步時序電路的分析 同步時序電路的設(shè)計 異步時序電路 小結(jié)相關(guān)知識回顧：組合電路：組合電路：不含記憶元件不含記憶元件 、無反饋、無反饋、輸出與原來狀態(tài)無關(guān)。、輸出與原來狀態(tài)無關(guān)。本章任務(wù)：時序電路：時序電路：本章重點(diǎn)： 掌握觸發(fā)器的邏輯功能，小規(guī)模時序電路的分析方法與掌握觸發(fā)器的邏輯功能，小規(guī)模時序電路的分析方法與設(shè)計方法。設(shè)計方法。 含記憶元件含記憶元件 、有反饋、有反饋 、輸出與原來狀態(tài)有關(guān)。、輸出與原來狀態(tài)有關(guān)。 介紹基本介紹基本記憶記憶單元電路觸發(fā)器，主要內(nèi)容有電路結(jié)構(gòu)、工作單元電路觸發(fā)器，主要內(nèi)容有電路結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯

2、功能。原理和邏輯功能。 介紹時序電路的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、邏輯功能，時序電路介紹時序電路的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、邏輯功能，時序電路的分析方法與設(shè)計方法。的分析方法與設(shè)計方法。 第四章第四章 時序邏輯電路時序邏輯電路 第一節(jié)第一節(jié) 觸發(fā)器觸發(fā)器v 觸發(fā)器觸發(fā)器能夠存儲一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。能夠存儲一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。v 觸發(fā)器特點(diǎn)觸發(fā)器特點(diǎn)1.具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示邏輯，分別表示邏輯0和邏輯和邏輯1。2.在輸入信號作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸在輸入信號作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號取消后，入信號取消后，能保持狀態(tài)不變。能保持狀態(tài)

3、不變。 v 觸發(fā)器分類觸發(fā)器分類按按觸發(fā)方式觸發(fā)方式分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。按按邏輯功能邏輯功能分：分：RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器。觸發(fā)器。RD、SD為為1輸出不變輸出不變一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器11101101（一）與非門構(gòu)成的基本（一）與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)兩個穩(wěn)定狀態(tài)：兩個穩(wěn)定狀態(tài)：1. 邏輯符號邏輯符號Q 輸出：輸出：Q，輸入：輸入：RD，SD RD=1，SD=1：Q=0，Q=1 RD=1，SD=1：Q=1，Q=0&G1QRD&am

4、p;G2QSDQQRDSDRS&G1QRD&G2QSDRDSDQ Q010 1101 000 不定（不定（X）11 不變不變&G1QRD&G2QSD一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器4. 特征表特征表10113. 工作原理工作原理1000 RD、SD同時變同時變?yōu)闉?時，輸出不穩(wěn)時，輸出不穩(wěn)定。定。 RD=0，SD=1：Q=1，Q=0 RD=1，SD=0：Q=0，Q=1 RD=0，SD=0：Q=1，Q=1，且不穩(wěn)定且不穩(wěn)定 RD=1，SD=1：Q，Q 保持不變保持不變0101&G1QRD&G2QSD&G1QRD&G2QSDQ： 觸發(fā)

5、器原端或觸發(fā)器原端或1端端。 RD：置：置0或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號上用圓圈表示。）或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號上用圓圈表示。）SD：置：置1或置位端（低電平有效）或置位端（低電平有效）Q ：觸發(fā)器非端或：觸發(fā)器非端或0端端通常將通常將Q端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 RDSDQ Q010 1101 000 不定（不定（X）11 不變不變4. 特征表特征表QQRDSDRSRDSDQnQn+1 0 0 0 X 0 0 1 X 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 15. 5.

6、特征方程特征方程Qn+1+1卡諾圖卡諾圖特征方程特征方程Qn ：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)Qn+1+1：新狀態(tài)或次態(tài)：新狀態(tài)或次態(tài)輸入同為輸入同為1，輸出不變。，輸出不變。特征表特征表一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器輸入同為輸入同為0，輸出不定。，輸出不定。置置1有效，輸出有效，輸出Q為為1。置置0有效，輸出有效，輸出Q為為0。1DDDD1SRQRSQnn約束條件：輸入信約束條件：輸入信號不能同時為零。號不能同時為零。QnRDSD0001111001000111Qn+1ARCHITECTURE rsff_a OF rsff2 ISBEGIN PROCESS(r, s) VARIABLE sta

7、te : bit :=0; BEGIN END PROCESS ;END rsff_a;6. VHDL描述描述一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器不定狀態(tài)不定狀態(tài)的描述的描述邏輯功能邏輯功能的描述的描述狀態(tài)輸出狀態(tài)輸出ENTITY rsff2 IS PORT(r, s : IN bit; q, nq : OUT bit);END rsff2; ASSERT NOT (r=0 AND s =0) REPORT Both r and s =0 SEVERITY error; IF r=1 AND s=1 THEN state := state; ELSIF r = 1 AND s = 0 THEN s

8、tate := 1; ELSE state := 0; END IF; q = state ; nq = NOT ( state ) ;端口端口(輸入輸入/輸出）輸出）定義定義一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器（二）或非門構(gòu)成的基本（二）或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)1. 邏輯符號邏輯符號Q 輸出：輸出：Q，輸入：輸入：RD，SDRD SD Qn+1 0 0 Qn 0 1 1 1 0 0 1 1 X3. 特征表、特性方程特征表、特性方程 0DDDD1SRQRSQnnQQRDSDRS1G1QRD1G2QSD1. 電路組成與工作原理電路組成與工作原理CP=0：狀態(tài)保持：狀態(tài)保

9、持增加一個控制端，控制觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入變化增加一個控制端，控制觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入變化。S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= X 輸入端輸入端R、S通過與非門通過與非門作用于基本作用于基本RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。CP=1：RS觸發(fā)器輸入端均為觸發(fā)器輸入端均為1。一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器（三）同步（三）同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器第一部分：與非第一部分：與非門門G1和和G2構(gòu)成基構(gòu)成基本本RS觸發(fā)器觸發(fā)器第二部分：第二部分：與非門與非門G3和和G4構(gòu)成構(gòu)成控制電路控制電路 G2S&G1QR&QG3S&a

10、mp;G4R&CP1 11 1符號：符號：QQRS1R1SCPC12. 2. 特征表特征表01SRQRS Qnn約束條件：輸入不能同時為約束條件：輸入不能同時為1。3. 特征方程特征方程 RSQn+1 00 Qn 01 1 10 0 11 X 一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器CP=1：S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= X（三）同步（三）同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器假設(shè)：假設(shè)：CP=1時，輸入信號不改變。時，輸入信號不改變。4. 同步同步RS觸發(fā)器波形圖分析觸發(fā)器波形圖分析SR=00,Q保持。保持。一、基本一、

11、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器SR=10,Q置置1。SR=01,Q置置0。SR=11,Q不定。不定。二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 邏輯符號邏輯符號（一）主從（一）主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器 輸入信號：輸入信號：R、S（高有效）（高有效） 同步同步RS觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP時，時，R、S變化引起變化引起輸出多次改變。輸出多次改變。時鐘輸入：時鐘輸入：CP 主從觸發(fā)器有多種：主從主從觸發(fā)器有多種：主從RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器及主從觸發(fā)器及主從T觸發(fā)器等觸發(fā)器等。異步置異步置0、置、置1：RD、SD （不受（不受CP限制，低有效）限制，低有效）輸出信號輸出信號：Q、QQQRS1R1SCPC1SDSR

12、DR二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器2. 組成及工作原理組成及工作原理組成：由兩個同步組成：由兩個同步RS觸發(fā)器級聯(lián)而成。觸發(fā)器級聯(lián)而成。 工作原理：工作原理：從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器 CP為高電平：主觸發(fā)器輸出為高電平：主觸發(fā)器輸出A、B按照同步按照同步RS觸發(fā)器的功能翻觸發(fā)器的功能翻轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器的狀態(tài)不變，轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器的狀態(tài)不變，Q狀態(tài)狀態(tài)保持。保持。 CP變?yōu)榈碗娖剑盒盘栕優(yōu)榈碗娖剑盒盘朅、B作作為從觸發(fā)器為從觸發(fā)器S、R信號輸入，從觸信號輸入，從觸發(fā)器狀態(tài)變化。從觸發(fā)器的動作發(fā)器狀態(tài)變化。從觸發(fā)器的動作發(fā)生在發(fā)生在CP的下降沿。的下降沿。 CP為低電平以后：主觸發(fā)器為低電平以后：主

13、觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的狀維持原狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。態(tài)不再改變。 時鐘時鐘CP直接作用于主觸直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。 主從主從RS觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)只發(fā)生在觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)只發(fā)生在CP的下降沿。的下降沿。3. 3. 特征表特征表01SRQRS Qnn4. 特征方程特征方程 RSQn+1 00 Qn 01 1 10 0 11 X 主從主從RS觸發(fā)器特征表觸發(fā)器特征表二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器結(jié)論：結(jié)論：主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器的特性方程與的特性方程與同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器相同，只相同，只是控制方式不同，邏輯符號亦不同。是控制方式不同，

14、邏輯符號亦不同。QQRS1R1SCPC1SDSRDRQQRS1R1SCPC1二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 組成組成（二）主從計數(shù)觸發(fā)器（二）主從計數(shù)觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能R= Qn S= QnnnnnnnQQQQQRSQ1 特征方程表明：每一個特征方程表明：每一個CP的下降沿都會使觸發(fā)器的輸出狀的下降沿都會使觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生一次變化。觸發(fā)器以一位二進(jìn)制數(shù)方式記錄態(tài)發(fā)生一次變化。觸發(fā)器以一位二進(jìn)制數(shù)方式記錄CP時鐘信號時鐘信號的個數(shù)，稱其為計數(shù)觸發(fā)器，也稱為的個數(shù)，稱其為計數(shù)觸發(fā)器，也稱為T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 3. 邏輯符號邏輯符號QQRS1R1SCPC1SDSRDRQQCPCSDS

15、RDRQQCPC二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器4. 應(yīng)用應(yīng)用 電路連接的特點(diǎn)：第一個觸發(fā)器的電路連接的特點(diǎn)：第一個觸發(fā)器的CP1端作為計數(shù)脈沖端作為計數(shù)脈沖CP輸入端，輸入端，Q1與第二個觸發(fā)器的與第二個觸發(fā)器的CP2端相連，依次有端相連，依次有Qi與與CPi+1相相連，觸發(fā)器的輸出連，觸發(fā)器的輸出Q4Q3Q2Q1代表四位二進(jìn)制數(shù)。代表四位二進(jìn)制數(shù)。 CPQ1Q11R1SC1SRQ2Q21R1SC1SRQ3Q31R1SC1SRQ4Q41R1SC1SR二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器4. 應(yīng)用應(yīng)用 每一個每一個CP下降沿，都會使下降沿，都會使Q的狀態(tài)變化，的狀態(tài)變化，Q4Q3Q2Q1代表四代表四位二進(jìn)

16、制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)，故稱該電路為四位二進(jìn)制計數(shù)器。，故稱該電路為四位二進(jìn)制計數(shù)器。 CP信號頻率每經(jīng)過一個觸發(fā)器頻率減半，信號頻率每經(jīng)過一個觸發(fā)器頻率減半， Q4輸出信號的輸出信號的頻率是輸入脈沖的十六分之一，這種頻率之間的關(guān)系稱為頻率是輸入脈沖的十六分之一，這種頻率之間的關(guān)系稱為“分分頻頻”。Q1是是CP信號的二分頻，信號的二分頻，Q4是是CP信號的十六分頻。信號的十六分頻。 二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 邏輯符號邏輯符號（三）主從（三）主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器輸入信號：輸入信號：J、K時鐘輸入：時鐘輸入：CP異步置異步置0、置、置1：RD、SD （不受（不受CP限制，低有效）限制，低有效）輸出

17、信號輸出信號：Q、QQQKJ1K1JCPC1SDSRDR2. 邏輯功能邏輯功能由兩個同步由兩個同步RS觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成CP=0：從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并動作：從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并動作CP=1: 主觸發(fā)器接受激勵信號并主觸發(fā)器接受激勵信號并動作動作二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器nnnnQKQQJQ1 nnnQKQJQ1 主觸發(fā)器主觸發(fā)器從觸發(fā)器從觸發(fā)器1 1 時鐘時鐘CP直接作用于主觸發(fā)直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。器，反相后作用于從觸發(fā)器。 忽略異步輸入信號忽略異步輸入信號RDSDnQKRnQJS特征表特征表 KJQn+1 00 Qn 10 0 01 1 11 nQ nn

18、QRSQ1特征表特征表 KJQn+1 00 Qn 10 0 01 1 11 nQ 2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵表 激勵表激勵表 Qn Qn+1 J K 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 10狀態(tài)狀態(tài) 0狀態(tài)狀態(tài) 1J=0K=XK=0J=XJ=1K= XK=1J= X狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器13. 主從主從JK觸發(fā)器對激勵信號的要求觸發(fā)器對激勵信號的要求CP=1期間期間, 若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。二、主從觸發(fā)器二、主從

19、觸發(fā)器 為了使主從觸發(fā)器的邏輯功能符合特征表，為了使主從觸發(fā)器的邏輯功能符合特征表， 要求要求J、K信信號在時鐘號在時鐘CP上升沿之前輸入，且一直保持到下降沿到來之后。上升沿之前輸入，且一直保持到下降沿到來之后。 （四）主從（四）主從觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J、K端連接在一起構(gòu)成端連接在一起構(gòu)成T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 T 特征表特征表 T Qn+1 0 Qn 1nQ 2. 邏輯符號邏輯符號3. 特征表特征表二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)JK 特征表特征表 K J Qn+1 0 0 Qn 1 0 0 0 1 1 1 1nQ QQT1TCPC1SDSRDRnnnnQTQTQ

20、TQ1 激勵表激勵表 Qn Qn+1 T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 04. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖5. 特征方程特征方程二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器0T=0T=11T=1T=0主從觸發(fā)器：主從觸發(fā)器：CP=1, 若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。（一）（一）維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器1. 邏輯符號邏輯符號輸入信號：輸入信號：D時鐘輸入：時鐘輸入：CP(上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā))邊沿觸發(fā)器：邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，激勵端的信號在觸發(fā)信激勵端的信號在觸發(fā)信 號的前后幾個延遲時間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地號的

21、前后幾個延遲時間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地 根據(jù)特征表工作。根據(jù)特征表工作。三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器 具有較強(qiáng)的抗具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性干擾能力，可靠性高。高。 輸出信號輸出信號：Q、Q異步置、置：異步置、置：RD、SDQQD21DCPC1SDSRDRD1& 對激勵信號對激勵信號要求嚴(yán)格，抗干要求嚴(yán)格，抗干擾能力差。擾能力差。0 01 11 11 10 02. 邏輯功能邏輯功能D1，Qn0，CP上升沿：上升沿：Qn+11D1，Qn1D0，Qn0D0，Qn1CP上升沿：上升沿：Qn+1?自己分析：自己分析：置置1維持線維持線三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器置置0阻塞線阻塞線01111

22、01001 0011101忽略異步信號忽略異步信號輸出維持不變輸出維持不變 Qn+1=D 特征表特征表 D Qn+1 0 0 1 1 激勵表激勵表 Qn Qn+1 D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 13. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4. 特征方程特征方程三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器0D=1D=01D=1D=0（二）邊沿（二）邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器1. 邏輯符號邏輯符號輸入信號：輸入信號：J、K時鐘輸入：時鐘輸入：CP（下降沿觸發(fā)）（下降沿觸發(fā)）三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器輸出信號輸出信號：Q、Q2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu) 集電極開路與非集電極開路與非門門1、2是輸入引導(dǎo)門，是輸入引導(dǎo)門，其傳

23、輸延遲時間比與或其傳輸延遲時間比與或非門非門3 3、4 4長。長。 與或非門與或非門3 3、4 4構(gòu)成基本觸發(fā)器構(gòu)成基本觸發(fā)器 。QQKJ1K1JCPC1三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器3. 工作原理工作原理CP=0：觸發(fā)器狀態(tài)保持；：觸發(fā)器狀態(tài)保持； CP由由1變?yōu)樽優(yōu)?：門：門3、4可以等可以等效成一個基本效成一個基本RS觸發(fā)器，輸出狀觸發(fā)器，輸出狀態(tài)由態(tài)由g、h電平?jīng)Q定。電平?jīng)Q定。CP=1：觸發(fā)器狀態(tài)保持；：觸發(fā)器狀態(tài)保持； 由于門由于門1、2的延遲時間較長，的延遲時間較長，g及及h的狀態(tài)保持的是的狀態(tài)保持的是CP下降沿下降沿之前的之前的J、K信號。信號。結(jié)論：只要在結(jié)論：只要在CP下降沿前

24、一個門的延遲時間下降沿前一個門的延遲時間J、K信號保持不信號保持不變，觸發(fā)器就能穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)。在變，觸發(fā)器就能穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)。在CP變?yōu)樽優(yōu)?后，即使后，即使J、K變化，由變化，由于門于門1、2延遲的作用，觸發(fā)器的狀態(tài)不受延遲的作用，觸發(fā)器的狀態(tài)不受J、K變化的影響。變化的影響。 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的特征表、觸發(fā)器的特征表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特征方程均狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特征方程均與主從與主從JK觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。 CP=0： h和和g端端為為1，門，門3及及4被封鎖，被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)保持。觸發(fā)器狀態(tài)保持。 CP=1：狀態(tài)可以表示：狀態(tài)可以表示為：為： 觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。QQQQQQ

25、QQQQgh111. 移位寄存器移位寄存器四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用應(yīng)用：應(yīng)用： 四個四個D觸發(fā)器的時鐘觸發(fā)器的時鐘接在一起，作為移位脈沖。接在一起，作為移位脈沖。 置置0 0端連在一起作為清端連在一起作為清零端，加入一個負(fù)脈沖，零端，加入一個負(fù)脈沖，各觸發(fā)器的狀態(tài)全為各觸發(fā)器的狀態(tài)全為0。 置置1 1端接端接在一起，接高在一起，接高電平。電平。數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼4數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼22. 計數(shù)器計數(shù)器 CPi+1與與Qi相連，相連，Qi+1在在Qi下降沿翻轉(zhuǎn)。下降沿翻轉(zhuǎn)。四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用 D與與Q連接，因此連接

26、，因此Q在在CP上升沿翻轉(zhuǎn)。上升沿翻轉(zhuǎn)。 由由D觸發(fā)器構(gòu)成的觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制計數(shù)器四位二進(jìn)制計數(shù)器 3.觸發(fā)器邏輯功能變換觸發(fā)器邏輯功能變換四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用nnnQKQJQ1DQn1（1）JK觸發(fā)器改為觸發(fā)器改為D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：D觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：KJDD比較得：比較得：（2）D觸發(fā)器改為觸發(fā)器改為JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：DQn1JK觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：nnnQKQJQ1比較得：比較得：nnQKQJD若用與非門實(shí)現(xiàn)，則：若用與非門實(shí)現(xiàn)，則： nnQKQJDnnnnQDDQ)QD(QQQK

27、J1K1JCPC11D1. 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器3. 維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器01SRQRSQnnnnnQKQJ Q1邏輯功能與主從邏輯功能與主從JK觸發(fā)器相同，觸發(fā)器相同， 只是觸發(fā)方式不同。只是觸發(fā)方式不同。Qn+1=D4. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器小結(jié)觸發(fā)器小結(jié) 本小節(jié)應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：觸發(fā)器的基本概念；電平觸發(fā)本小節(jié)應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：觸發(fā)器的基本概念；電平觸發(fā)與邊沿觸發(fā)的概念；與邊沿觸發(fā)的概念；RS、JK、D觸發(fā)器的符號及其邏輯功能；觸觸發(fā)器的符號及其邏輯功能；觸發(fā)器的基本應(yīng)用、邏輯功能之間的轉(zhuǎn)換等。發(fā)器的基本應(yīng)用、邏輯功能之間的轉(zhuǎn)換等

28、。QQRS1R1SCPC1QQKJ1K1JCPC1SDSRDRQQD21DCPC1SDSRDRD1&型型 號號功功 能能 名名 稱稱74LS/ALS74（H，S，L）雙雙D觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74LS75四四D鎖存器鎖存器74LS/ALS109雙雙JK觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74LS/ALS112（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)74LS/ALS113（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，僅含預(yù)置端觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，僅含預(yù)置端74LS/ALS114（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，共用時鐘、共用復(fù)位觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，共用時鐘、共用復(fù)位74LS

29、/ALS174（S）六六D觸發(fā)器，共用清零觸發(fā)器，共用清零74LS/ALS175（S）四四D觸發(fā)器，共用時鐘、共用清零觸發(fā)器，共用時鐘、共用清零74LS/ALS273八八D觸發(fā)器，帶異步清零觸發(fā)器，帶異步清零74LS/ALS373八八D鎖存器，三態(tài)輸出鎖存器，三態(tài)輸出74LS/ALS374八八D觸發(fā)器，含輸出使能，三態(tài)輸出觸發(fā)器，含輸出使能，三態(tài)輸出常用常用TTL集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器第二節(jié)第二節(jié) 時序電路概述時序電路概述 時序電路的特點(diǎn)時序電路的特點(diǎn)1. 組合電路：組合電路：電路的輸出電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，只與電路的輸入有關(guān)，與電路的與電路的前一時刻前一時刻的狀態(tài)無關(guān)。的狀態(tài)無關(guān)。2.

30、 時序電路：時序電路：電路在某一時刻的輸出電路在某一時刻的輸出取決于該時刻電路的輸入取決于該時刻電路的輸入還取決于還取決于前一時刻電路的狀態(tài)前一時刻電路的狀態(tài)時序電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時序電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 組合電路組合電路+觸發(fā)器觸發(fā)器電路的狀態(tài)與電路的狀態(tài)與時間時間順序有關(guān)順序有關(guān)由觸發(fā)器保存由觸發(fā)器保存第二節(jié)第二節(jié) 時序電路概述時序電路概述 組合電路組合電路存儲電路存儲電路Z1ZnW1WhY1YkX1Xn時鐘信號時鐘信號未注明未注明輸出方程：輸出方程：Z（tn）= FX（tn），），Y（tn）狀態(tài)方程：狀態(tài)方程：Y（tn+1）= GW（tn），），Y（tn）驅(qū)動方程驅(qū)動方程:W（tn）= HX（tn）

31、，），Y（tn） 時序電路的結(jié)構(gòu)時序電路的結(jié)構(gòu)存儲電路存儲電路輸入信號輸入信號存儲電路存儲電路輸出信號輸出信號時序電路時序電路輸出信號輸出信號時序電路時序電路輸入信號輸入信號現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)，或，或原狀態(tài)原狀態(tài)次態(tài)次態(tài)或或新狀態(tài)新狀態(tài)式中：式中：tn、tn+1表示相鄰的兩個離散時間表示相鄰的兩個離散時間 時序電路的分類時序電路的分類1. 根據(jù)時序電路輸出信號的特點(diǎn)分類根據(jù)時序電路輸出信號的特點(diǎn)分類 Z（tn）=FY（tn）穆爾型（穆爾型（Moore）電路）電路FX（tn），），Y（tn）米里型（米里型（Mealy）電路）電路2. 根據(jù)根據(jù)時序電路中時鐘信號的連接方式分類時序電路中時鐘信號的連接方式分類

32、 時序電路時序電路同步：同步：異步：異步：存儲電路里存儲電路里所有觸發(fā)器所有觸發(fā)器由一個由一個統(tǒng)一的時鐘統(tǒng)一的時鐘脈沖源控制脈沖源控制沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖第二節(jié)第二節(jié) 時序電路概述時序電路概述 第三節(jié)第三節(jié) 同步時序電路的分析同步時序電路的分析 同步時序電路的分析就是根據(jù)給定的同步時序電同步時序電路的分析就是根據(jù)給定的同步時序電路，通過列寫方程，分析計算在時鐘信號和輸入信號路，通過列寫方程，分析計算在時鐘信號和輸入信號的作用下，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律以及輸出信號的變化的作用下，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律以及輸出信號的變化規(guī)律，最后說明該電路完成的邏輯功能。規(guī)律，最后說明該電路完成的邏輯功能

33、。 作作時序圖時序圖列寫各觸發(fā)器的列寫各觸發(fā)器的驅(qū)動方程驅(qū)動方程列寫時序電路的列寫時序電路的輸出方程輸出方程求觸發(fā)器的求觸發(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)換表或或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述時序電路的邏輯功能描述時序電路的邏輯功能同同步步時時序序電電路路的的分分析析步步驟驟畫出時鐘脈沖作用下畫出時鐘脈沖作用下的輸入、輸出波形圖的輸入、輸出波形圖描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格或圖形關(guān)系的表格或圖形根據(jù)特性方程根據(jù)特性方程組合電路的輸出組合電路的輸出輸入端的表達(dá)式，輸入端的表達(dá)式，如如T、J、K、D。一、分析步驟一、分析步驟 Q2nQ1nCP1Q1Q11K1JC1FF1Q2Q

34、21K1JC1FF2Z&例：例：已知同步時序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能。已知同步時序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能。解：解： 1. 列寫驅(qū)動方程和輸出方程列寫驅(qū)動方程和輸出方程驅(qū)動方程：驅(qū)動方程：J1n = K1n = 1J2n = K2n = Q1n輸出方程輸出方程:Zn = Q1nQ2n2. 求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特征觸發(fā)器的特征方程為：方程為：nnnQKQ JQ1 nQ 1nnnnnQKQJQ222212nnnnQQQ Q2121nnnnnQKQ JQ111111二、分析舉例二、分析舉例將將J、 K分別代入，得到分別代入，得到兩個觸發(fā)器的狀態(tài)方程兩個觸發(fā)器的

35、狀態(tài)方程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)換圖填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法：填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法： 列出列出Q2n Q1n 所有組合所有組合由狀態(tài)方程由狀態(tài)方程求求Q2n+1 Q1n+1二、分析舉例二、分析舉例由輸出方程由輸出方程求求Zn次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n 輸出輸出Zn0 00 11 01 1nnQ Q111nnnnnQQQ QQ212112Zn = Q1nQ2n0 11 01 10 00001將將Q2n、Q1n分別代入狀態(tài)分別代入狀態(tài)方程求方程求Q2n+1、Q1n+1將將Q2n、Q1n分別代分別代入輸出方程求入輸出方程求Z/0次次 態(tài)態(tài)Q2

36、n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n 輸出輸出Zn0 00 11 01 10 11 01 10 00001由狀態(tài)表轉(zhuǎn)換表繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)表轉(zhuǎn)換表繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000111/0/1/Zn/0二、分析舉例二、分析舉例Q2Q1轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換方向電路狀態(tài)電路狀態(tài)輸入輸入/輸出輸出104. 作時序圖作時序圖 為了更好地描述電路的工作過程，常給出時序圖或稱波為了更好地描述電路的工作過程，常給出時序圖或稱波形圖，畫出時鐘脈沖和輸入信號的作用下，狀態(tài)和輸出信號形圖，畫出時鐘脈沖和輸入信號的作用下，狀態(tài)和輸出信號變化的波形圖。變化的波形圖。 利用狀態(tài)表或狀態(tài)圖，首先畫出時鐘脈沖，再畫出狀態(tài)利用狀態(tài)表或狀

37、態(tài)圖，首先畫出時鐘脈沖，再畫出狀態(tài)Q2Q1波形圖，最后畫輸出波形。波形圖，最后畫輸出波形。 二、分析舉例二、分析舉例依據(jù)電路圖可知下降沿觸發(fā)依據(jù)電路圖可知下降沿觸發(fā)/0000111/0/1/0105.邏輯功能分析邏輯功能分析 通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析，可以清楚地看出，每經(jīng)過通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析，可以清楚地看出，每經(jīng)過4個時個時鐘脈沖的作用，鐘脈沖的作用，Q2Q1的狀態(tài)從的狀態(tài)從00到到11順序遞增，電路的狀態(tài)循順序遞增，電路的狀態(tài)循環(huán)一次，同時在輸出端產(chǎn)生一個環(huán)一次，同時在輸出端產(chǎn)生一個1信號輸出。信號輸出。 該電路是一個模該電路是一個模4計數(shù)器，時鐘脈沖計數(shù)器，時鐘脈沖CP為計數(shù)脈沖輸入，為計數(shù)

38、脈沖輸入，輸出端輸出端Z是進(jìn)位輸出。也可將該計數(shù)器稱為兩位二進(jìn)制計數(shù)器。是進(jìn)位輸出。也可將該計數(shù)器稱為兩位二進(jìn)制計數(shù)器。 電路屬于摩爾型模電路屬于摩爾型模4計數(shù)器。計數(shù)器。輸出僅取決于電路本身的狀態(tài)。輸出僅取決于電路本身的狀態(tài)。二、分析舉例二、分析舉例/0000111/0/1/010例：例：分析同步時序電路的邏輯功能。分析同步時序電路的邏輯功能。解：解： 1. 列寫驅(qū)動方程和輸出方程列寫驅(qū)動方程和輸出方程驅(qū)動方程：驅(qū)動方程：輸出方程輸出方程:Q2n2. 求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程根據(jù)根據(jù)JK觸發(fā)器的特征方程求狀態(tài)方程觸發(fā)器的特征方程求狀態(tài)方程nnnQKQ JQ1 二、分析舉例二、分析舉例nQXJ21

39、 11KnQXJ12 XK 2 12QQXZ XQ1n)( 21nn QQXnnnnnnQX QQX QKQJQ221222212nnnnnQQX QKQ JQ12111111000011110 00 11 01 10 00 11 01 13.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)換圖填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法：填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法： 列出列出XQ2n Q1n 所有組合所有組合由狀態(tài)方程由狀態(tài)方程求求Q2n+1 Q1n+1二、分析舉例二、分析舉例由輸出方由輸出方程求程求Z0 11 01 01 00010)( 2112nnn QQXQnnnQQX Q121112QQXZn0 00 00

40、00 00000次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n輸出輸出Zn輸入輸入X 000011110 00 11 01 10 00 11 01 10 11 01 01 000100 00 00 00 00000次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n輸出輸出Zn輸入輸入X 000110110/01/00/00/01/01/00/1二、分析舉例二、分析舉例結(jié)論：該電路是序列檢測器，當(dāng)序列信號為結(jié)論：該電路是序列檢測器，當(dāng)序列信號為3個或個或3個以上連續(xù)個以上連續(xù)0時，輸出為時，輸出為1 1；否則輸出為；否則輸出為0 0。由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表求狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表求狀態(tài)轉(zhuǎn)換

41、圖1/0X/ZQ2Q1三、分析小結(jié)三、分析小結(jié)作作時序圖時序圖列寫各觸發(fā)器的列寫各觸發(fā)器的驅(qū)動方程驅(qū)動方程列寫時序電路的列寫時序電路的輸出方程輸出方程求觸發(fā)器的求觸發(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)換表或或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述時序電路的邏輯功能描述時序電路的邏輯功能同同步步時時序序電電路路的的分分析析步步驟驟簡單的電路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 分析步驟不是必須執(zhí)行且固定不變的步驟，實(shí)際應(yīng)用分析步驟不是必須執(zhí)行且固定不變的步驟，實(shí)際應(yīng)用中可以靈活處理。中可以靈活處理。第四節(jié)第四節(jié) 同步時序電路的設(shè)計同步時序電路的設(shè)計 v 同步時序電路

42、的設(shè)計步驟同步時序電路的設(shè)計步驟v 同步時序電路設(shè)計舉例同步時序電路設(shè)計舉例v 完全給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的化簡完全給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的化簡畫邏輯電路圖畫邏輯電路圖畫全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計畫全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計如不符合要求，重新設(shè)計如不符合要求，重新設(shè)計一、設(shè)計步驟一、設(shè)計步驟選觸發(fā)器類型，求驅(qū)動方程、輸出方程選觸發(fā)器類型，求驅(qū)動方程、輸出方程狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼狀態(tài)簡化求最小化狀態(tài)表狀態(tài)簡化求最小化狀態(tài)表建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表給定邏輯功能給定邏輯功能例：例：設(shè)計一個序列檢測器，每當(dāng)輸入設(shè)計一個序列檢測器，每當(dāng)輸入011011碼時，對應(yīng)最后一個碼時，對應(yīng)最后一個1 1，電路輸出為電路輸出為

43、1 1，否則輸出為，否則輸出為0 0。解：解： 1. 1. 畫出原始狀態(tài)圖與原始狀態(tài)表畫出原始狀態(tài)圖與原始狀態(tài)表輸入端輸入端X：輸入一串行隨機(jī)信號；輸入一串行隨機(jī)信號；輸出端輸出端Z：當(dāng)當(dāng)X出現(xiàn)出現(xiàn)011序列時，序列時，Z=1；否則；否則Z=0。1/00/00/01/10/00/01/01/0XSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Z二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例ABCDXSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Z2. 狀態(tài)簡化狀態(tài)簡化等價狀態(tài)等價狀態(tài)可以合并為一個狀態(tài)?？梢院喜橐粋€狀態(tài)。XSn01ABCB/0A/0B/0C/0

44、B/0A/13. 狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼00011011ABCQ1Q0 - 兩個觸發(fā)器狀態(tài)兩個觸發(fā)器狀態(tài)XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1/Z0 00 10 11 001/000/001/010/001/000/1二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例相同輸入時，對應(yīng)相同輸入時，對應(yīng)的輸出也相同。的輸出也相同。盡量采用盡量采用相鄰代碼相鄰代碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表4. 確定觸發(fā)器類型，編寫狀態(tài)表，求驅(qū)動方程和輸出方程。確定觸發(fā)器類型，編寫狀態(tài)表，求驅(qū)動方程和輸出方程。 觸發(fā)器類型：觸發(fā)器類型： 選選T觸發(fā)器觸發(fā)器 編寫狀態(tài)表：編寫狀態(tài)表：輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動信號驅(qū)動信號 T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n

45、+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 011（1）填）填X=0與與X=1時時電路的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，電路的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，及相應(yīng)的輸出。及相應(yīng)的輸出。（2）填寫相應(yīng)的）填寫相應(yīng)的1、0的取值的取值。根據(jù)現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的根據(jù)現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的取值，決定取值，決定T的取值。的取值。（3）填）填1、0的卡諾的卡諾圖，求函數(shù)的表達(dá)式。圖，求函數(shù)的表達(dá)式。二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例相同：相同：T=0不同：不同：T=1XQ1Q00001111001011010T0XQ1Q00001111001011100T1驅(qū)動方程：驅(qū)

46、動方程：011XQQT000XQQXT01QXQZ Q1Q0取取11組合的狀態(tài)未使用，在卡諾圖中暫按無關(guān)項(xiàng)處理。組合的狀態(tài)未使用，在卡諾圖中暫按無關(guān)項(xiàng)處理。根據(jù)化簡時約束項(xiàng)的使用情況，反填狀態(tài)表，得全狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。根據(jù)化簡時約束項(xiàng)的使用情況，反填狀態(tài)表，得全狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。T0：XQ1Q0為為111時，以時，以1對待；對待； XQ1Q0為為011時，以時，以0對待。對待。二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例輸出方程：輸出方程：T1： XQ1Q0為為011和和111時，均以時，均以1對待。對待。二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例01QXQZ 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動信號驅(qū)動信號 T1 T0

47、次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 011狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動信號驅(qū)動信號 T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 0110011 101 111100100全全二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例011XQQT000XQQXT01QXQZ 5. 畫邏輯電路圖畫邏輯電路圖二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例Q1Q11TC1Q0

48、Q01TC1CPX&1&11Z&6. 畫全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖0/00/00/00/01/01/01/01/1二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例結(jié)論：該電路只有在輸入結(jié)論：該電路只有在輸入序列序列X為為011時，輸出時，輸出Z才才為為1，符合設(shè)計要求。，符合設(shè)計要求。11狀態(tài)為無效狀態(tài)，該電路是一個能自啟動的電路。狀態(tài)為無效狀態(tài)，該電路是一個能自啟動的電路。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動信號驅(qū)動信號 T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 10

49、1001 10 01 0110011 101 111100100全全00011011畫邏輯電路圖畫邏輯電路圖畫全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計畫全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計如不符合要求，重新設(shè)計如不符合要求，重新設(shè)計選觸發(fā)器類型，求驅(qū)動方程、輸出方程選觸發(fā)器類型，求驅(qū)動方程、輸出方程狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼狀態(tài)簡化求最小化狀態(tài)表狀態(tài)簡化求最小化狀態(tài)表建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表給定邏輯功能給定邏輯功能二、設(shè)計舉例二、設(shè)計舉例Sn+1/ZnXSn01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/01. 觀察法觀察法狀態(tài)等價的狀態(tài)等價的判別方法：判別方法：前提

50、條件：輸出必須相同，然后看次態(tài)是否等價。前提條件：輸出必須相同，然后看次態(tài)是否等價。1）次態(tài)）次態(tài)相同相同或某些次態(tài)和各自或某些次態(tài)和各自的現(xiàn)態(tài)相同的現(xiàn)態(tài)相同2）次態(tài)）次態(tài)交錯交錯如：如：F和和G，記為，記為F，G。3）次態(tài)）次態(tài)互為隱含互為隱含條件條件A、C等價取決等價取決B、D，稱，稱B、D等價是等價是A、C等價的隱含條件。等價的隱含條件。同理，同理， A、C等價是等價是B、D等價的隱含條件。等價的隱含條件。A、C和和B、D互為隱含，互為隱含，A與與C、B與與D等價即等價即A，C，B, D。如：如：B、E等價，記為等價，記為B, E。三、狀態(tài)化簡三、狀態(tài)化簡關(guān)鍵找關(guān)鍵找等價態(tài)等價態(tài)同樣輸入

51、同樣輸入的條件下的條件下由于由于B，E，且，且B，D，則，則D，E。稱它們?yōu)榉Q它們?yōu)榈葍r類等價類。將將B，D，E稱為稱為最大等價類最大等價類。Sn+1/ZnXSn01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/0簡化簡化Sn+1/ZnXSn01ABB/0A/0B/1A/0FF/1B/0則有則有A，C、F，G、B，D，E。簡化的實(shí)質(zhì)：簡化的實(shí)質(zhì)：尋找所有的最大等價類，將等價態(tài)合并，得到最尋找所有的最大等價類，將等價態(tài)合并，得到最簡狀態(tài)表，以使設(shè)計電路最簡。簡狀態(tài)表，以使設(shè)計電路最簡。A F B三、狀態(tài)化簡三、狀態(tài)化簡相互等價狀相互等價狀態(tài)的態(tài)的

52、集合集合不被其它等不被其它等價類所包含價類所包含2. 隱含表法隱含表法X1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0 F/0C/1F/0E/1 A/0D/0D/0A/0F/0G/0G/0 A/0A/0B/1D/0E/1A/0S n+1/Zn例例ABCDEFGBCDEFGH少尾少尾缺頭缺頭（1）作隱含表）作隱含表（2）順序比較）順序比較 BDAF DGAF AF DFAF BCAF DF BC BD BG AF DGAF BCDF 狀態(tài)不等價填狀態(tài)不等價填“ ”;狀態(tài)等價填狀態(tài)等價填“ ”;取決隱含條件的取決

53、隱含條件的將條件填在格中。將條件填在格中。三、狀態(tài)化簡三、狀態(tài)化簡系統(tǒng)的系統(tǒng)的比較方法比較方法（3）關(guān)聯(lián)比較）關(guān)聯(lián)比較ABCDEFGBCDEFGH BDAF DGAF AF DFAF BCAF DF BC BDBGAF DGAF BCDF X1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0 F/0C/1F/0E/1 A/0D/0D/0A/0F/0G/0G/0 A/0A/0B/1D/0E/1A/0S n+1/Zn例例 繼續(xù)檢查填有隱含條件的那些方格。若檢查發(fā)現(xiàn)所填的繼續(xù)檢查填有隱含條件的那些方格。若檢查發(fā)現(xiàn)所填的

54、隱含條件肯定不能滿足，就在該方格內(nèi)打隱含條件肯定不能滿足，就在該方格內(nèi)打“”。 三、狀態(tài)化簡三、狀態(tài)化簡ABCDEFGBCDEFGH BDAF DGAF AF DFAF BCAF DF BC BDBGAF DGAF BCDF （4） 尋找最大等價類尋找最大等價類未打未打“”的方格，都代表一個等價狀態(tài)對。的方格，都代表一個等價狀態(tài)對。由此得到全部等價對：由此得到全部等價對：A，F(xiàn)、B，H、B，C、C，H。全部最大等價類：全部最大等價類：A，F(xiàn)、B，C，H、 D、E、G。（5）狀態(tài)合并，求最簡狀態(tài)表）狀態(tài)合并，求最簡狀態(tài)表Sn+1/ZnX1X2SnA00011110BDEGD/0D/0A/0A/0

55、B/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0A/0B/1A/0E/1 A/0G/0G/0A/0A/0用用A表示表示用用B表示表示三、狀態(tài)化簡三、狀態(tài)化簡構(gòu)成等價類構(gòu)成等價類B、C、H例：例：設(shè)計一個串行設(shè)計一個串行8421BCD碼判別器，先輸入低位后輸入高位，碼判別器，先輸入低位后輸入高位，當(dāng)輸入串行碼是當(dāng)輸入串行碼是8421BCD碼，在碼，在00001001范圍內(nèi)，輸出為范圍內(nèi)，輸出為0，若輸入串行碼在若輸入串行碼在10101111范圍，輸出為范圍，輸出為1。 解：解： 1.1.求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖輸入端：輸入端：X輸出端：輸出端：Z設(shè)計舉例設(shè)計舉例X/Z0/01/00/01/01

56、/00/0.ABC0/00/00/00/0設(shè)計舉例設(shè)計舉例0/01/01/01/01/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/01/10/01/1若輸入序列為若輸入序列為0110，若輸入序列為若輸入序列為1011， 初態(tài)為初態(tài)為A，狀態(tài)變化為，狀態(tài)變化為ABEKA，最后輸出為最后輸出為0。說明輸入序列。說明輸入序列0110是是8421BCD碼。碼。 則狀態(tài)變化為則狀態(tài)變化為ACGNA，最后輸出，最后輸出為為1。說明該輸入序列不是。說明該輸入序列不是8421BCD碼。碼。 DFEGHLJNIMKPX/Z0/01/00/00/01/01/0ABCX 0 1Sn Sn

57、+1Z X 0 1 X 0 1 Sn Sn 設(shè)計舉例設(shè)計舉例ABCDEFGH B/0D/0F/0H/0J/0L/0N/0A/0 C/0E/0G/0I/0K/0M/0P/0A/0 IJKLMNP A /0A /0A /0A /0A /0A /0A /0 A /1A /1A /1A /0A /1A /1A /1 1.1.求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Sn+1Z ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 IJKMNP A /0A /0A /0A /0A /0A /0 A /1A /1A /1A /1A /1A

58、 /1 I、J、K、M、N、P為等價為等價狀態(tài)且合并，用狀態(tài)且合并，用I代替。代替。 2.2.狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡用隱含表法進(jìn)一步對狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)行簡化。用隱含表法進(jìn)一步對狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)行簡化。H、L為等價狀態(tài)為等價狀態(tài)且合并，用且合并，用H代替。代替。 X 0 1Sn Sn+1Z ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 設(shè)計舉例設(shè)計舉例A B C D E F G HBC DEF GHIBDCEBFCG ABAC ADAE AFAG DFEG 最大等價類為最大等價類為B，C、D，F(xiàn)和和E，G。狀態(tài)。狀態(tài)A、H和

59、和I自身也是最大自身也是最大等價類等價類A、H和和I。 0 1Sn Sn+1Z X0 1Sn Sn+1Z X狀態(tài)化簡結(jié)果：最大等價類有狀態(tài)化簡結(jié)果：最大等價類有B，C、D，F(xiàn)、E，G、 A、H和和I 。將最大等價類合并后用狀態(tài)。將最大等價類合并后用狀態(tài)B、D和和E表示。表示。ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 ABDEHI B/0D/0H/0I/0A/0A/0 B/0E/0I/0I/0A/0A/1 狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡設(shè)計舉例設(shè)計舉例2.2.狀態(tài)化簡狀態(tài)化簡3.3.狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼A=000，B=001

60、，D=011，E=111，H=110，I=010設(shè)計舉例設(shè)計舉例4.4.選擇觸發(fā)器，求驅(qū)動方程選擇觸發(fā)器，求驅(qū)動方程選擇選擇D觸發(fā)器觸發(fā)器輸輸 入入X 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q3n Q2n Q1n驅(qū)動信號驅(qū)動信號 D2 D1 D0 次次 態(tài)態(tài) Q3n+1Q2n+1Q1n+1000000111111輸出輸出Z0 0 00 0 10 1 00 1 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 1 01 1 10 0 10 0 1000010 0 10 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 0 01 1 1 1 1 1 00 0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 0 0XQQQXQQD123123 12Q D 2