時(shí)序邏輯電路的分析方法（新）

第五章時(shí)序邏輯電路5-1概述5-2時(shí)序邏輯電路的分析方法5-3假設(shè)干常用的時(shí)序邏輯電路§5-4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法§5-1概述反響電路將存儲(chǔ)電路的輸出狀態(tài)反響到組合邏輯電路的輸入端，與輸入信號(hào)一起共同決定電路的輸出。時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)1、功能特點(diǎn)而且取決于上一個(gè)時(shí)刻的輸出狀態(tài)。包含組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路；包含反響電路。任一時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于此時(shí)刻的輸入信號(hào)，2、電路特點(diǎn)§5-2時(shí)序邏輯電路的分析方法

重點(diǎn)講同步時(shí)序邏輯電路的分析方法。

同步時(shí)序電路：構(gòu)成電路的每塊觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖來(lái)自同一個(gè)脈沖源，同時(shí)作用在每塊觸發(fā)器上。

異步時(shí)序電路：構(gòu)成電路的每塊觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖來(lái)自不同的脈沖源，作用在每塊觸發(fā)器上的時(shí)間也不一定相同。一、同步時(shí)序邏輯電路的分析步驟1、寫(xiě)輸出方程2、寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程3、寫(xiě)狀態(tài)方程4、填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表5、畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖6、畫(huà)時(shí)序波形圖7、分析其功能8、檢查自啟動(dòng)二、舉例試分析以下圖時(shí)序電路的邏輯功能。解：1〕輸出方程Y=Q3Q22〕驅(qū)動(dòng)方程J3=Q2Q1；J1=Q3Q2；K2=Q3Q1

3)狀態(tài)方程=Q3Q2Q1=Q2Q1+Q3Q2Q1=Q3Q2Q1+Q3Q2Q1n+1=J1Q1+K1Q1Q2n+1=J2Q2+K2Q2Q3n+1=J3Q3+K3Q3K1=1J2=Q1；K3=Q2=〔Q3+Q2〕Q1Q3Q2Q1YCP1J1K1J1K1J1K&1&Q3Q2Q1C1C1C14〕狀態(tài)轉(zhuǎn)換表Q1n+1Q2n+1Q3n+1=Q2Q1+Q3Q2Q1=Q3Q2Q1+Q3Q2=〔Q3+Q2〕Q1Y=Q3Q2CP的順序Q3Q2Q1Y

設(shè)：0000設(shè)：0111那么：1000那么：100120103011410051016110000000170000：5〕狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000001010011100101110111/0/1Q3Q2Q1/Y/0/0/0/0/0/16〕時(shí)序圖CPtQ3tYtQ2t7、分析電路的功能8、檢查自啟動(dòng)由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表知，此電路能自啟動(dòng)。1234567Q1t隨CP的輸入，電路循環(huán)輸出七個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，所以是七進(jìn)制計(jì)數(shù)器。Y端的輸出是此七進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位脈沖。110000§5-3假設(shè)干常用的時(shí)序邏輯電路5-3-1存放器和移位存放器5-3-2計(jì)數(shù)器5-3-3順序脈沖發(fā)生器5.3.1存放器和移位存放器一、存放器〔用四塊D觸發(fā)器構(gòu)成〕假設(shè)輸入：100100001、電路結(jié)構(gòu)存入：10012、工作原理存數(shù)指令CPQ0Q1Q2Q3DADBDCDD1DR1DR1DR1DRRD二、移位存放器1、左移位電路組成〔從Q3向Q0移)1DC1FF3Q31DC1FF2Q21DC1FF1Q11DC1FF0Q0DILQ3端是串行輸出端；DIL是左移數(shù)據(jù)輸入端；CPQ0Q1Q2Q3端是并行輸出端。2、工作過(guò)程例如：要移入DADBDCDD左移狀態(tài)表Q0Q1Q2Q3DILCP順序DA

Q2

Q3

DA

DBQ3

DA

DB

DCDA

DB

DCDD

DA1DB2DC3DD4

Q3

Q2

Q1

4、集成移位存放器74LS194功能表：RDS1S0工作狀態(tài)

0xx清零

100保持

101右移(向QD移)111并行輸入110左移(向QA移)101111111111111234向右移舉例：11

01

001

00010Q0Q1Q2Q3CPS1S074LS194RDD0D1D2D3DIRDIL1234作業(yè)P300題5.15.45-3-2計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器同步異步二進(jìn)制十進(jìn)制任意進(jìn)制二進(jìn)制十進(jìn)制任意進(jìn)制加法，減法，可逆加法，減法，可逆加法計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路遞增計(jì)數(shù)減法計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路遞減計(jì)數(shù)可逆計(jì)數(shù)器：隨cp的輸入，電路可增可減計(jì)數(shù)一、同步計(jì)數(shù)器(一)同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1、同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CPT0=1Q0T1Q1T2Q2CQ3T3&&C11NC11NC11NC11N&T0=1；T1=Q0；T2=Q1Q0；T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(2)

驅(qū)動(dòng)方程(1)輸出方程〔四塊T觸發(fā)器組成〕：T0=1T1=Q0T2=Q1Q0T3=Q2Q1Q0C=Q3Q2Q1Q0(3)時(shí)序波形圖Q0tQ1tQ2tQ3t12345678910111213141516CPtCt(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況〔在波形圖上讀〕0000000100100011010011101111100001110(5)分析功能這是十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器,2、集成四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74LS161Q1、Q2、Q3端分別為四分頻、八分頻和十六分頻端。Q0端為二分頻端。那么，Q0端輸出脈沖的頻率為1/2f假設(shè)CP的頻率為f計(jì)數(shù)器的另一個(gè)作用是分頻：同理：Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS161RDLDD3D2D1D0邏輯符號(hào)CP：時(shí)鐘輸入端EP、ET：功能轉(zhuǎn)換端C：進(jìn)位輸出端RD：復(fù)位端LD：預(yù)置數(shù)的控制端D3D2D1D0：預(yù)置數(shù)的輸入端也是四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)容量為24-1=15功能表：3、同步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器10000RD端LD端功能的區(qū)別：0工作特點(diǎn)：0XXXX置零01XX預(yù)置數(shù)X1101保持X11X0保持〔但C=0〕1111計(jì)數(shù)XXXX01CPRDLDEPET工作狀態(tài)Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS161RDLDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS161RDLDD3D2D1D0XXXXXXXX0例如：00110011隨CP的不斷輸入，電路遞減計(jì)數(shù)。4、四位二進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器74LS191邏輯符號(hào)（二）同步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器集成同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器有74LS160。電路框圖、功能表和74LS161相同，但輸出只有0000~1001十個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。集成同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器有74LS190。電路框圖、功能表和74LS191相同。功能表1X1X保持0XX預(yù)置數(shù)010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)CPISLDU/D工作狀態(tài)XQ3Q2Q1Q0C/BCPI74LS191LDD3D2D1D0CPOU/DSS=0，C/B=1時(shí)，CPO=CPI進(jìn)位輸出函數(shù)C=Q3Q0狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖見(jiàn)下頁(yè)74LS160的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖〔Q3Q2Q1Q0〕0000000100100011010001010110011110001001101010111110111111001101C=Q3Q0=11JC11K1JC11K1JC11Ktpdtpd二、異步計(jì)數(shù)器1、異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成（以三位為例）時(shí)序圖計(jì)數(shù)狀態(tài)（在時(shí)序圖上讀）2、異步十進(jìn)制計(jì)數(shù)器（略）1FF0FF1FF2CP0CP1CP2Q0Q1Q20CP0t0Q0t0Q1t0Q2t12345678(CP1)(CP2)tpd3、異步二——五——十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS290功能說(shuō)明（表1）CP輸入端進(jìn)制輸出狀態(tài)分頻端CP0Q0二0、1Q0為二分頻端CP1Q3Q2Q1五000~100Q3為五分頻端CP0Q3Q2Q1Q0十0000~1001Q3為十分頻端且Q0與CP1相連輸出端&S91S92&R01R02CP1CP0Q0Q1Q2Q3S1JC11KR≥11JC11KR≥11JC11KR&FF0FF1FF2FF3S1JC11KR功能說(shuō)明異步置0端RO1RO2異步置9端S91S92功能說(shuō)明1100置00011置90000計(jì)數(shù)（表2）邏輯符號(hào)CP0CP1Q3Q2Q1Q0R01R02S92S9174LS290用作十進(jìn)制時(shí)的連線CP0CP1Q3Q2Q1Q0R01R02S92S9174LS290三、任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法用N進(jìn)制計(jì)數(shù)器，構(gòu)成M進(jìn)制計(jì)數(shù)器〔一〕M<N的情況1、復(fù)位法〔即清零法〕利用第M+1個(gè)狀態(tài)譯碼，電路輸出M個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，不等下一個(gè)CP到來(lái)，電路立即回到0000狀態(tài)。第M+1個(gè)狀態(tài)為暫態(tài)，不等穩(wěn)定，就已消失。使RD=0，是M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。例1：試用74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用清零法。RD=0CPQ3Q2Q1Q0Y0000狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

連線圖進(jìn)位輸出00000010001020010030011040100050101160110&Y1Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0&狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（Q3Q2Q1Q0

/Y）0000000100100011010001010110/0/0/0/0/0/1自啟動(dòng)問(wèn)題，略?？梢宰詥?dòng)。譯碼輸出函數(shù)：RD=Q2Q12、置位法：

利用第M個(gè)狀態(tài)譯碼，使LD=0，用74LS160構(gòu)成六進(jìn)制計(jì)數(shù)器，置入0000。

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（Q3Q2Q1Q0

/Y）例2：CPQ3Q2Q1Q0Y00000010001020010030011040100050101160000Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0LD=0&Y11000000010010001101000101/0/0/0/0/0/1&自啟動(dòng)問(wèn)題，略?？梢宰詥?dòng)。譯碼輸出函數(shù)：進(jìn)位輸出

連線圖LD=Q2Q0等下一個(gè)CP過(guò)后，置入第一個(gè)循環(huán)狀態(tài)。第M個(gè)狀態(tài)為穩(wěn)態(tài)。例1的時(shí)序圖：例2的時(shí)序圖：0Yt0YtY=Q2Q0Y=Q2或：進(jìn)位端的輸出波形同左。0CPt0Q0t0Q1t0Q2t1234560Q3t010101100000010100000CPt0Q0t0Q1t0Q2t1234560Q3t或：例3用74LS160構(gòu)成六進(jìn)制，置入最大值1001。作業(yè)

連線圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)位輸出Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110011110001001LD=0置入1Y11001Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0001000110100100100000001/0/0/0/0/0Y=C=1（Q3Q2Q1Q0

/Y）跳過(guò)狀態(tài)（檢查自啟動(dòng)情況略）譯碼輸出函數(shù)：LD=Q2置入P.3025.8（二）M>N

的情況（用多片N進(jìn)制計(jì)數(shù)器組合構(gòu)成）例1試用兩片74LS160構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、連接方式與特點(diǎn)1）同步CP方式。2）用低位的進(jìn)位信號(hào)控制高位的功能轉(zhuǎn)換端(模式端），高位僅在EP=ET=C1=1的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。3、進(jìn)制MM=10×10=100高位的C端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=1。高位、低位各自能輸出10個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：1、連接線路Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0CP1Y（1）（2）P.264.圖5.3.39例2試用兩片74LS160構(gòu)成百進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、連接方式與特點(diǎn)1）異步CP方式。低位的進(jìn)位信號(hào)是高位的時(shí)鐘。2）兩片的EP＝ET＝1，兩片都處于計(jì)數(shù)狀態(tài)。3、進(jìn)制MM=10×10=100高位的C端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，高位、低位各自能輸出10個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：1、連接線路Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0CP1Y（1）（2）Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D01P.264.圖5.3.40為何用非門？進(jìn)位信號(hào)為Y=1。例2兩片之間用非門連接的原理〔74LS160，CP↑作用〕CP…910Q0Q1Q2Q3低位C1Q0高位…1110010000第9個(gè)CP后，輸出1,1001CP…910Q0Q1Q2Q3Q0…1C1低位0高位第10個(gè)CP后，輸出1,0000第9個(gè)CP后，輸出0,1001第10個(gè)CP后，輸出1,0000片間不連接非門時(shí)：片間連接非門時(shí)：錯(cuò)！對(duì)！10010000例3分析以下圖電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。解：1、連接方式與特點(diǎn)異步CP方式?！?〕片C的進(jìn)位信號(hào)是〔2〕片的時(shí)鐘?！?〕片是10進(jìn)制，當(dāng)兩片計(jì)數(shù)到0001、0010狀態(tài)時(shí)，電路總體清零。Y端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=0，〔即：兩片之間是10進(jìn)制〕。此進(jìn)位信號(hào)可能不穩(wěn)定！CP1〔1〕〔2〕Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS160RDLDD3D2D1D0&1Y00010010000000002、計(jì)數(shù)狀態(tài)表〔2〕片〔1〕片CP順序Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0狀態(tài)數(shù)1……90000…000010000000011100010001120010000112…101112130000000000000000000011001暫態(tài)●進(jìn)制MRD=0●異步CP方式時(shí)，常用整體復(fù)位法；●此電路輸出的是兩位8421BCD碼。=10×1+2=12?！蠧例4分析以下圖電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。解：1、連接方式與特點(diǎn)異步CP方式。〔1〕片Y’端的進(jìn)位信號(hào)是〔2〕片的時(shí)鐘?！?〕片是10進(jìn)制，當(dāng)兩片計(jì)數(shù)到0001、0010狀態(tài)時(shí)，電路總體清零。CP1Y〔1〕〔2〕Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS161RDLDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0CCPEPET74LS161RDLDD3D2D1D0&&11Y′〔即：兩片之間是10進(jìn)制〕?！襁M(jìn)制M●輸出的是兩位8421BCD碼。=10×1+2=12。2、計(jì)數(shù)狀態(tài)表〔2〕片〔1〕片CP順序Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0狀態(tài)數(shù)1……90000…000010000000011100010001120010000112…101112130000000000000000000011001暫態(tài)RD=0Y，有↑補(bǔ)充作業(yè)：試用兩片74LS161構(gòu)成24進(jìn)制計(jì)數(shù)器。分別用異步CP方式和同步CP方式。畫(huà)出連線圖和簡(jiǎn)略的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。24進(jìn)制舉例例5試分析如圖電路為幾進(jìn)制計(jì)數(shù)器，兩片之間是幾進(jìn)制。解：Y端是此計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端，進(jìn)位信號(hào)為Y=0。兩片之間是16進(jìn)制。當(dāng)兩片計(jì)數(shù)到0100、0010狀態(tài)時(shí)，Q3Q2Q1Q0CCPETEP74LS161RDLDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0CCPETEP74LS161RDLDD3D2D1D0CP1〔1〕〔2〕11Y&同步CP方式。1、連接方式與特點(diǎn)電路總體置入0?！餐紺P方式，可用總體置數(shù)法，也可用總體清零法〕00〔2〕片〔1〕片CP順序Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q0狀態(tài)數(shù)1……160000…000112…170000000000000000000010000150000161111…………310001321111320010330000…………470010481111480011490000…………63001164111164010065000067650100000166010000103、進(jìn)制M:M=2、計(jì)數(shù)狀態(tài)表6667LD=016×4+3=67此電路輸出非8421BCD碼§5-4時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法5-4-1同步任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)要求：1〕用小規(guī)模集成電路〔觸發(fā)器和門電路〕設(shè)計(jì)。2〕計(jì)數(shù)器應(yīng)能自啟動(dòng)3〕電路應(yīng)力求簡(jiǎn)單例:設(shè)計(jì)一個(gè)七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，要求它的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下001100010101011111110Q1Q2Q3/C/0/0/0/0/0/0/1循環(huán)輸出m1、m4、七個(gè)狀態(tài)。m2、m5、m6、m7、m31、填總的次態(tài)/輸出卡洛圖XXX/X100/0001/1101/0010/0110/0011/0111/02、分解卡洛圖X1010101X0001111X0110011解：循環(huán)輸出m1→m4→m2→m5→m6→m7→m300011110Q2Q3Q10100011110Q1Q2Q3Q2n+10100011110Q1Q2Q3Q1n+10100011110Q1Q2Q3Q3n+101X0100