第六章時序邏輯電路的分析和設(shè)計

第六章時序邏輯電路的分析和設(shè)計

Z=F1（X，Qn）------輸出方程

Y=F2（X，Qn）------驅(qū)動方程

Qn+1=F3（Y，Qn）------狀態(tài)方程1/12/202326.1.2時序邏輯電路的分類同步時序電路：存儲電路內(nèi)所有觸發(fā)器的時鐘輸入端都接于同一個時鐘脈沖源。異步時序電路：存儲電路內(nèi)的觸發(fā)器沒有統(tǒng)一的時鐘脈沖。1/12/202336.1.3時序邏輯電路功能的描述方法1.邏輯方程式包括輸出方程、驅(qū)動方程、狀態(tài)方程2.狀態(tài)表反映輸出Z、次態(tài)Qn+1和電路的輸入X、現(xiàn)態(tài)Qn間對應(yīng)關(guān)系的表格3.狀態(tài)圖反映時序邏輯電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān)系的圖形4.時序圖時序電路的工作波形圖1/12/202346.2時序邏輯電路的分析方法時序邏輯電路的分析:已知時序邏輯電路，求其輸出Z的變化規(guī)律、電路狀態(tài)Q的轉(zhuǎn)換規(guī)律，以說明該時序邏輯電路的邏輯功能和工作特性。6.2.1分析時序邏輯電路的一般步驟（1）根據(jù)給定的時序電路圖寫出CP的邏輯表達(dá)式、輸出方程、驅(qū)動方程。（2）將驅(qū)動方程帶入相應(yīng)觸發(fā)器的特征方程，求出時序邏輯電路的狀態(tài)方程。（3）列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖或時序圖。（4）用文字描述給定時序邏輯電路的功能。1/12/202356.2.2同步時序邏輯電路的分析舉例例6.2.1分析右圖所示時序電路(FIASH)解：（1）寫出各邏輯方程同步時序電路的CP的邏輯表達(dá)式可不寫輸出方程：Z=Q1nQ0驅(qū)動方程：J0=1，K0=1J1=X⊕Q0n，

K1=X⊕Q0n1/12/20236（2）將驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特征方程，得到次態(tài)方程：驅(qū)動方程：J0=1，K0=1J1=X⊕Q0n，

K1=X⊕Q0n狀態(tài)方程：1/12/20237（3）狀態(tài)表、狀態(tài)圖、時序圖11/000/001/010/101/010/011/000/1

0001101110XQ1n+1Q0n+1/ZQ1nQ0n(FIASH)（4）邏輯功能：可控計數(shù)器1/12/20238例6.2.2分析右圖所示時序電路(FIASH)解：（1）寫出各邏輯方程輸出方程：驅(qū)動方程：1/12/20239（2）將驅(qū)動方程代入D觸發(fā)器特性方程得到次態(tài)方程（3）列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖和時序圖(FIASH)Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+10000010010100101000111101000011010101101001111101/12/202310（4）邏輯功能：脈沖分配器，節(jié)拍脈沖產(chǎn)生器。電路僅001、010、100三個狀態(tài)構(gòu)成循環(huán)，為有效狀態(tài)，而其余各狀態(tài)均為無效狀態(tài)。當(dāng)電路處于無效狀態(tài)時，在CP脈沖的作用后，電路能自動進(jìn)入有效序列，電路具有自啟動能力。(FIASH)1/12/2023116.2.3異步時序邏輯電路的分析舉例例：分析右圖所示邏輯電路解：（1）CP的邏輯表達(dá)式：CP0=CPCP1=Q0輸出方程：Z=Q1nQ0驅(qū)動方程：D0=Q0n，D1=Q1n(FIASH)1/12/202312（2）各觸發(fā)器的次態(tài)方程：（3）狀態(tài)表、狀態(tài)圖、時序圖Q1nQ0nCP0CP1Q1n+1Q0n+1/Z000110110011/000/001/010/1Q0n+1=Q0nQ1n+1=Q1n(FIASH)（4）邏輯功能：異步四進(jìn)制減法計數(shù)器1/12/2023136.3同步時序邏輯電路的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計：已知邏輯功能要求，選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬈骷O(shè)計出符合要求的時序邏輯電路。6.3.1同步時序邏輯電路設(shè)計的一般步驟（1）根據(jù)要求和給定的條件作出狀態(tài)圖或狀態(tài)表（3）根據(jù)狀態(tài)表和觸發(fā)器的特征方程作出觸發(fā)器（4）畫出觸發(fā)器驅(qū)動方程的卡諾圖，化簡，寫出（2）確定觸發(fā)器的類型和個數(shù)的激勵表化簡后的驅(qū)動方程，作出邏輯圖。1/12/2023146.3.2同步時序邏輯電路設(shè)計舉例同步計數(shù)器設(shè)計步驟：（1）確定狀態(tài)數(shù)和觸發(fā)器個數(shù)。其中：M狀態(tài)數(shù)n觸發(fā)器個數(shù)（2）列出狀態(tài)表和驅(qū)動表。（3）按驅(qū)動表作驅(qū)動方程。（4）按驅(qū)動方程作邏輯圖。（5）畫出完整的狀態(tài)圖，檢查設(shè)計的計數(shù)器能否自起動。1/12/202315例：用JK觸發(fā)器設(shè)計同步五進(jìn)制遞增計數(shù)器解：（1）五進(jìn)制有5個狀態(tài)，23≥

5，用三個觸發(fā)器。000100011010001五進(jìn)制遞增計數(shù)器狀態(tài)圖：1/12/202316000100011010001(2)作狀態(tài)表和驅(qū)動表000100100011011010010001001000Q2n+1Q1n+1Q0n+1J0K0J1K1J2K2Q2nQ1nQ0n1/12/202317000100100011011010010001001000Q2n+1Q1n+1Q0n+1J0K0J1K1J2K2Q2nQ1nQ0nJK觸發(fā)器狀態(tài)圖：0x0x1x0x1

x

x10xx01x1xx1x1x10x0x1/12/202318K0=1J0=Q2(3)作卡諾圖求驅(qū)動方程1/12/202319J1=Q0K1=Q01/12/202320J2=Q1Q0K2=11/12/202321(4)邏輯圖1/12/202322（5）驗(yàn)證電路邏輯功能，并檢查是否能“自啟動”自啟動：在輸入計數(shù)脈沖后能夠自動轉(zhuǎn)入有效狀態(tài)循環(huán)將下列驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特征方程：可得到狀態(tài)方程，1/12/2023231/12/202324真值表000001010011100101110111Q2n+1Q1n+1Q0n+1Q2nQ1nQ0n次態(tài)現(xiàn)態(tài)按狀態(tài)方程列出真值表：1010000001100110000100001/12/202325真值表現(xiàn)態(tài)次態(tài)Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+100000101001110010111011