【大學(xué)】時序邏輯電路分析與設(shè)計方法

§5-3時序邏輯電路分析與設(shè)計方法學(xué)習(xí)要點：時序電路分析方法編輯ppt

時序邏輯電路分析與設(shè)計方法5-3-1時序邏輯電路的分析方法5-3-2時序邏輯電路的設(shè)計方法退出編輯ppt時序電路——任一時刻的輸出狀態(tài)不僅取決于該時刻的輸入狀態(tài)，還與前一時刻電路的狀態(tài)有關(guān)，具有記憶功能。它主要由門電路和觸發(fā)器構(gòu)成。描述時序電路功能的方法——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)器的時鐘輸入端

CP都連在一起；異步：觸發(fā)器受不同時鐘控制。5-3-1時序邏輯電路的分析方法1．同步時序邏輯電路的分析方法基本分析步驟如下：

（1）根據(jù)邏輯圖寫方程式。

a）時鐘方程各觸發(fā)器CP信號的來源。(同步電路可以省略)b）輸出方程時序電路的輸出邏輯表達(dá)式，通常是現(xiàn)態(tài)的函數(shù)。編輯pptc）驅(qū)動方程各觸發(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)行計算，從而得到轉(zhuǎn)換真值表。（3）電路邏輯功能的說明根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表來分析和說明電路的邏輯功能。

（4）畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖上述分析步驟可用下圖描述。邏輯圖時鐘方程輸出方程驅(qū)動方程狀態(tài)方程狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表說明電路功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖時序圖列方程列表分析畫圖例5.3.1

分析圖示時序邏輯電路的邏輯功能，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖，并檢查電路能否自啟動。編輯ppt

解：由圖可知，時鐘脈沖CP加在每個觸發(fā)器的時鐘脈沖輸入端上因此，它是一個同步時序邏輯電路，可不寫時鐘方程。（1）寫方程式JKQFF0JKQFF1JKQFF2&CPQ0YQ1Q21）輸出方程：編輯ppt2）驅(qū)動方程：3）狀態(tài)方程：將驅(qū)動方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得到：（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)換真值表編輯ppt

（3）邏輯功能：電路共有6個狀態(tài)，且按遞增規(guī)律變化的，因此該時序電路是一個同步六進(jìn)制加法計數(shù)器?，F(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出Y000001000101000100110011100010010101010001（4）畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖：編輯pptQ1Q0Q2Q2Q1Q0000

001100010011101/0/0

/0/0/0/1111110/Y/0

/1編輯ppt

（5）檢查電路能否自啟動：110和111兩個狀態(tài)稱為“無效狀態(tài)”。如果由于某種原因而進(jìn)入無效狀態(tài)，只要繼續(xù)輸入CP，電路便會自動返回有效狀態(tài)，則該電路能夠自啟動。否則不能自啟動。由以上分析知，圖示電路為能自啟動同步六進(jìn)制加法計數(shù)器

學(xué)生練習(xí)：（P705-13）5-13試分析下圖所示時序邏輯電路的邏輯功能。寫出它的驅(qū)動方程、狀態(tài)方程、輸出方程，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表，并畫出Q0～

Q2和CO的波形，檢查能否自啟動。編輯pptCPJKQFF0JKQFF1JKQFF2Q0Q1Q22．異步時序邏輯電路的分析方法

注意：異步時序電路必須寫出時鐘方程。并且在計算電路次態(tài)時，各個觸發(fā)器只有滿足時鐘條件后其狀態(tài)方程才能使用例5.3.2

分析圖示電路的邏輯功能，并畫出狀態(tài)圖和時序圖。解：由圖可知，這是一個異步時序邏輯電路。（1）寫方程式

1）時鐘方程：CP0=CP，CP1=Q0，CP2=Q1編輯pptQ2Q1Q0DQFF0DQFF1DQFF2CP2）驅(qū)動方程：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)動方程分別代入特性方程，可得狀態(tài)方程：編輯ppt現(xiàn)態(tài)次態(tài)時鐘脈沖CP2CP1CP0000111↑↑↑111110↓↑110101↓↑↑101100↓↑100011↑↑↑011010↓↑010001↓↑↑001000↓↑（3）畫狀態(tài)圖轉(zhuǎn)換圖和時序圖：（2）列狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表編輯ppt（4）說明電路功能：在時鐘脈沖CP的作用下，電路的8個狀態(tài)按遞減規(guī)律循環(huán)變化，電路具有遞減計數(shù)功能，是一個異步3位二進(jìn)制減法計數(shù)器。Q2Q1Q0000111011110100010001101CPQ2Q0Q1編輯ppt5-3-2時序邏輯電路的設(shè)計方法按以下步驟進(jìn)行：

1．根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)定狀態(tài)，畫出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；

2．狀態(tài)化簡；

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)器類型，求出狀態(tài)方程、輸出方程和驅(qū)動方程；

5．根據(jù)驅(qū)動方程和輸出方程畫邏輯圖；

6．檢查電路能否自啟動。例5.3.3

設(shè)計一個同步3位二進(jìn)制加法計數(shù)器。解（1）根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)定狀態(tài)，畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。由于是3位二進(jìn)制（即8進(jìn)制）計數(shù)器，因此，應(yīng)有8個不同的狀態(tài)。分別用S0，S1，…，S7表示，在狀態(tài)為S7時輸出

Y=1。當(dāng)輸入第8個計數(shù)脈沖時，電路返回初始狀態(tài)，同時，向高位計數(shù)器送出一個進(jìn)位脈沖。編輯pptS0S1S3S2S7S4S6S5/0/0/0/0/0/0/0/1

（2）狀態(tài)化簡：八進(jìn)制計數(shù)器應(yīng)有8個不同的狀態(tài)，不需化簡（3）狀態(tài)分配：列狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表。有8個狀態(tài)，需3個觸發(fā)器。選用3位自然二進(jìn)制加法計數(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)器類型，求輸出方程、狀態(tài)方程和驅(qū)動方程。

1）選用下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器。編輯ppt

例5.3.3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換編碼表狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序現(xiàn)態(tài)次態(tài)輸出YS00000010S10010100S20100110S30111000S41001010S51011100S61101110S711100012）畫卡諾圖：根據(jù)編碼表可畫出各觸發(fā)器次態(tài)和輸出函數(shù)的卡諾圖——引導(dǎo)學(xué)生完成編輯ppt

3）由卡諾圖可得輸出方程為：4）狀態(tài)方程為：5）求驅(qū)動方程：JK觸發(fā)器的特性方程為將狀態(tài)方程與特性方程比較，可得下列驅(qū)動方程：編輯ppt（5）畫邏輯圖：根據(jù)選用的觸發(fā)器和求得的輸出方程和驅(qū)動方程，即可畫出邏輯電路圖。（6）檢查電路能否自啟動：由于沒有無效狀態(tài)，因此，電路能自啟動。

CPQ0YQ1Q2JKQFF0JKQFF1JKQFF2&

課后小結(jié)——見黑板編輯ppt復(fù)習(xí)及提問：組合電路分析思考題：

1．什么是時序邏輯電路？它在結(jié)構(gòu)上有什