電工第三十二講課件

§4—6時序邏輯電路組合邏輯電路某一時刻的輸出只取決于此時刻的輸入。記憶元件(觸發(fā)器)是時序邏輯電路的基本元件。時序邏輯電路某一時刻的穩(wěn)定輸出不僅取決于當(dāng)時的輸入，還取決于過去的輸入(歷史狀態(tài))。時序邏輯電路與組合邏輯電路的區(qū)別

概述：組合邏輯電路存儲電路X1XiY1YjW1WkQ1Ql輸入輸出結(jié)構(gòu)圖其中：W(W1,…Wk)——存儲電路輸入信號Y(Y1,…Yj)——時序邏輯電路輸出信號X(X1,…Xi)——

時序邏輯電路輸入信號Q(Q1,…Ql)——存儲電路輸出信號時序電路的結(jié)構(gòu)X、Y、W與Q間的邏輯關(guān)系可用下述方程來描述：組合邏輯電路存儲電路X1XiY1YjW1WkQ1Ql輸入輸出Y=f1(X,Qn)——時序邏輯電路的輸出方程W=f2(X,Qn)——時序邏輯電路的驅(qū)動（激勵）方程Qn+1=f3(W,Qn)——時序邏輯電路的狀態(tài)（特征）方程時序電路的狀態(tài)表、狀態(tài)圖輸入原態(tài)次態(tài)輸出XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1Y000010100111

01現(xiàn)態(tài)輸入同步時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Q1nQ0nX/YQ1n+1Q0n+1/YQ1nQ0n00010/0111/10001/011/1一、時序電路的分析根據(jù)電路圖列出電路輸出函數(shù)，觸發(fā)器激勵函數(shù)(控制函數(shù)、驅(qū)動方程)根據(jù)電路輸入和觸發(fā)器激勵函數(shù)求狀態(tài)方程畫狀態(tài)表、狀態(tài)圖，時序圖分析電路外特性和功能1、同步電路分析分析下面電路的邏輯功能輸出方程：驅(qū)動方程：D=XQn狀態(tài)表01111100000011101110Qn+1ZQn

XDZ=X?Qn狀態(tài)方程：Qn+1=D=XQn狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖X/Z功能：X=0,保持

X=1,計數(shù)010/11/10/11/0【例1】

QDCPZX..=1&CP狀態(tài)表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011011111111110110100100000Q2Q1Q0000001011111110100時序圖000001011111110100000CPQ0Q1Q2電路功能：不能自啟動的同步六進(jìn)制計數(shù)器【例3】分析下面電路的邏輯功能D2=Q1nD1=Q0nD0=Q0nQ1nQ2n=(Q0n+Q1n)Q2n

QDQ

QD

QDCPQ2Q1Q0QQ.....&&CPCPCPCPCP【例4】分析下面電路的邏輯功能Y=AQ1nQ2nAQ1nQ2n=AQ1nQ2n+AQ1nQ2nQ2n+1=D2=AQ1nQ2nQ1n+1=D1=Q1nD1Q1Q1CPD2Q2Q2CP=1=1ACPY.....&1&&狀態(tài)表10/000/11101/011/01000/010/00111/101/00010AQ2nQ1n010/0狀態(tài)圖Q2nQ1nA/Y100/0110/0000/11/11/01/01/0邏輯功能：可逆四進(jìn)制計數(shù)器Q2n+1Q1n+1/YY=AQ1nQ2nAQ1nQ2n=AQ1nQ2n+AQ1nQ2nQ2n+1=D2=AQ1nQ2nQ1n+1=D1=Q1n2、異步時序電路的分析【例1】分析下面異步時序電路的邏輯功能。時鐘方程:

CP0=CP2=CPCP1=Q0

J0K0Q0Q0J0K0Q0J1K1Q1Q1J2K2Q2Q2..CP驅(qū)動方程：J0=Q2nJ1=Q0nJ2=Q1nQ0nK0=1K1=1K2=1狀態(tài)方程：

Q1n+1=Q1nQ0nQ2n+1=Q2nQn1Q0n

Q0n+1=Q2nQ0n（CP）

（CP）

（Q0

）二、同步時序電路的設(shè)計同步計數(shù)器的設(shè)計對CP脈沖計數(shù)，一個脈沖變化一次狀態(tài)計數(shù)器的種類：同步計數(shù)器，異步計數(shù)器加法計數(shù)器(加1,加2等),減法計數(shù)器(減1,減2等),可逆計數(shù)器等二進(jìn)制計數(shù)器(模為2n),十進(jìn)制計數(shù)器,任意進(jìn)制計數(shù)器等計數(shù)器是應(yīng)用最多的一類標(biāo)準(zhǔn)器件【例1】設(shè)計一個同步六進(jìn)制計數(shù)器。1、狀態(tài)圖S0S1S2S3S4S52、狀態(tài)分配(狀態(tài)編碼)000001010011100101加法計數(shù)器自然態(tài)序編碼101100011010001000減法計數(shù)器111100000110001010注意：狀態(tài)分配方式不同，所設(shè)計的電路結(jié)構(gòu)也不同。Q2Q1Q0狀態(tài)表：CPQ2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1100000120010103010011401110051001016101000求驅(qū)動方程Q2nQ1nQ0n0001111001選用D觸發(fā)器11Q2n+1=Q1nQ0n+Q2nQ0n11Q2nQ1nQ0n0001111001=D2Q1n+1=Q1nQ0n+Q2nQ1nQ0n=D1111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1=Q0n=D0檢查能否自啟動Q2nQ1nQ0n000111100111Q2n+111Q2nQ1nQ0n0001111001Q1n+1111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1Q2Q1Q0110111100000001010011100101110111可以自啟動采用J—K觸發(fā)器Q2nQ1nQ0n000111100111Q2n+1=Q2nQ1nQ0n+Q2nQ0nJ2=Q1nQ0nK2=Q0n11Q2nQ1nQ0n0001111001Q1n+1=Q1nQ0n+Q2nQ1nQ0nJ1=Q2nQ0nK1=Q0n111Q2nQ1nQ0n0001111001Q0n+1=Q0nJ0=K0=1檢查能否自啟動000001010011100101111110三、寄存器寄存器在計算機中用于存儲指令、數(shù)據(jù)、運算結(jié)果寄存器的數(shù)量多少，是計算機結(jié)構(gòu)的重要區(qū)別外存、內(nèi)存、緩存、寄存四類中，寄存器速度最快，但容量最小寄存器的操作：讀/寫/清零寄存器的分類數(shù)碼寄存器基本寄存器移位寄存器多位D型觸發(fā)器鎖存器寄存器陣列單向移位寄存器雙向移位寄存器2、具有鎖定(Hold)功能的4D寄存器功能表：異步置零0010D功能Qn+1RDECKDD寄存11Qn鎖定CKD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0DCPRDRDE.................>1&>1&>1&>1&111111DCPRDDCPRDDCPRD移位寄存器移位寄存器除了具有寄存器的功能外，還可使數(shù)碼在CP信號的控制下在寄存器內(nèi)部左右移動。根據(jù)移位情況的不同，分為單向移位寄存器和雙向移位寄存器。移位寄存器應(yīng)采用邊沿觸發(fā)或主從觸發(fā)方式的觸發(fā)器，不能采用電位觸發(fā)的觸發(fā)器，以防止空翻。注意四位串行輸入、串/并行輸出左移寄存器JQJQJQJQCPQDQCQBQARD..........KKKK.SL串行輸入串行輸出并行輸出1四位串行輸入、串/并行輸出雙向移位寄存器DA=SR+QB

DB=QA+QC