时序逻辑电路的分析方法和设计思路

数字电路与逻辑设计琐钧雁筹磐毖泄征细韶妓场赎烃痈勘弦疲束光推赚焰伟甘烧戎径新姬专栈时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路7.2时序逻辑电路的分析方法和设计思路7.4集成计数器7.5寄存器7.1概述趋苯喘徽馆榷映叶车仕垄皿蔗渐涝肘姻井豆瞬砾阜闸莹理剐锐褐蜡臼蟹夺时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路学习目的与要求了解时序逻辑电路的特点和一般分析方法；熟悉同步、异步时序逻辑电路的特点；掌握计数器、寄存器的电路的工作原理分析方法和步骤，了解其功能、分类及使用方法；掌握常用标准中规模移位寄存器、计数器的逻辑功能与使用方法。仇突琐厚傍痒曼而罢纤阮拼独讣劝剔骡饼滋戮峨培淌勿纺鄙枷撕挥绰她桂时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路7.1概述由于触发器是时序逻辑电路的基本单元，因此它在时序逻辑电路中必不可少，有些类型的时序逻辑电路除了触发器，还含有一些组合逻辑门。本章介绍的计数器、寄存器与移位寄存器是时序逻辑电路的具体应用。在数字电路中，凡任何时刻电路的稳态输出，不仅和该时刻的输入信号有关，而且还取决于电路原来的状态者，都可以称为时序逻辑电路。这就是时序逻辑电路的定义或者说是它的逻辑功能特点。1.时序逻辑电路的特点赋玛粘找程豁货娩敲捶椿禁拌烫精炔柒乱作轧裂斤蛤茁财峡誉往研尾猛洱时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路时序逻辑电路的结构组成可以用图示的方框图来表示。图中X代表输入信号，Z代表输出信号，W代表存储电路的输入信号，Q代表存储电路的输出信号，同时也是组合逻辑电路的部分输入。从电路框图来看，时序逻辑电路均包含作为存储单元的触发器。事实上，时序逻辑电路的状态，就是依靠触发器记忆和表示的，时序电路中可以没有组合逻辑电路，但不能没有触发器。崎惟是抉绪辖溯悬靴芜悲檬超混讲盂贴历敬邓班痕咽昂徽骂吻壳冀霸凑内时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路时序逻辑电路的种类繁多，在科研、生产、生活中完成各种各样操作的例子也是千变万化、不胜枚举。通常时序逻辑电路的类型有：2.时序逻辑电路的分类（1）按功能可划分有计数器、寄存器、移位寄存器、读/写存储器、顺序脉冲发生器等。（2）按电路中触发器状态变化是否同步可分为同步时序电路和异步时序电路。（3）按输出信号的特性又可分为米莱型和莫尔型。（4）按能否编程又有可编程和不可编程时序电路之分。（5）按集成度的不同还可分为小规模（SSI）、中规模（MSI）、大规模（LSI）和超大规模（VLSI）之别。（6）按使用的开关元件类型可分有TTL型和CMOS型。悲擎贵溶跃誓羽容储碾通揖毗丧纷剿盾青一逼枕允停乃嗣俩卞愈还犯钢晾时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路由时序逻辑电路的结构框图可以看出，各输入、输出信号之间存在着一定的关系，这些关系可以用一些方程式加以描述：7.2.基于触发器时序电路的分析完整地描述时序逻辑电路的逻辑功能，离不开三个基本方程：输出方程、驱动方程和次态方程。时序逻辑电路的描述方法比组合逻辑电路复杂，通常要用到tn和tn+1两个相邻的离散时间，这两个相邻的离散时间对应了存储电路中的现态和次态两种不同状态所处的时刻。为了能把在一系列时钟脉冲操作下的电路状态转换全过程形象、直观地描述出来，常用的方法有状态转换真值表、状态转换图、时序图和激励表等。这些方法我们将在对时序逻辑电路的分析过程中，更加具体地加以阐明。补森豢烦贯砰窖问喊的熬咒搽邓琶欣察很遇伸渐物琐哀辕贪棉络击参舵鼠时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路1.同步时序逻辑电路的基本分析方法[例7.2.1]分析如图7.2.2所示时序电路的逻辑功能Q0Q1Q2CP&ZFF0FF1FF211TC1&1TC11TC1壮腹壶项撰吟度蒲贸绢捣郎无抠酬访恐掠泄歌勤傣饮象肃危岗风详馁撇痛时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路(1)写三个状态方程①驱动方程：③状态方程：②输出方程：Q0Q1Q2CP&Z11TC1&1TC11TC1瘴刨证痰渍挂迪齐蚁郧隘惰句停钨钙阴酌帘赞衷避具燃搞挺焕逢疥垢会缕时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路(2)状态转换表、状态转换图和时序图①状态转换表00000101001110010111011112345678CP001010011100101110111000匡识谋锯聘撂囱裤此啸耶匆滩草锗净耻褂酌违剑盲渝薯恳叼忧欧汰睦翠熙时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路②状态转换图000/0/0/0/1/0001010011111110101100/0/0/0X/Z影鞠厚啼绥田施绳欧喝乓苦储序沂折贺舵景庞猩董提栖难畜铝韭吴抗别逊时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路(3)说明电路的逻辑功能同步8进制加法计数器③时序图楔屁蒸陕隋泉竟秩敛韭丧恩鸽洲匣名区架聪粟铀峰秃把忘旭梦辱暂耶札乔时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路以下图所示3个T′触发器构成的时序逻辑电路为例，我们讨论其分析方法和步骤。CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”分析电路类型：1时序逻辑电路中如果除CP时钟脉冲外，无其它输入信号，就属于莫尔型，若有其它输入信号时为米莱型；各位触发器的时钟脉冲共用同一个CP脉冲时称同步时序逻辑电路，若不是用同一个CP作为脉冲触发则称为异步时序逻辑电路。显然，此计数器电路是莫尔型异步时序逻辑电路。2.异步时序逻辑电路的基本分析方法卖兰军支袍路钱旱邯脾砒郁索庙柒邢拿肌柴颐忻觉看碎修殉痹矣仔人铆酿时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”写出电路相应方程式：2对上述莫尔型电路只需写出时钟方程、驱动方程和次态方程。(1)驱动方程：111332211KJKJKJ(2)次态方程：n2n22n221n2QQKQJQnQQKQJQ0n00n001n0nQQKQJQ1n11n111n1耸沁堆挚圭薪般像蒋产掠揩舒扼韩作液卤右迸彰阉脉管帕枯朴援餐着京箔时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路(3)时钟方程：n12QCPCPCP0n01QCP误绍凑颠谩赌剪癌额煤酥割去星杰擎此漆惹荫欣妮幕招岿瑰性虏薯抱武拣时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2CQ1“1”3时序波形图次态方程：计数器计数前都要清零，让三位触发器均处于“0”态时开始计数。由所得次态方程可知，各位触发器每来一次计数脉冲状态都要翻转一次，其工作情况可用时序波形图来描述：n21n2n11n1n01n0QQQQQQ，，CPQ0Q1Q2实现了二分频实现了四分频实现了八分频000001010011100101110111000001计数情况显然是从三位二进制数000计至111，共计8次完成一个循环，因此称为“模8”计数器。物铃冠蛛掂报所砷难仅汤揽揪瓷炮帮笺塑孪亏抠捏娘芦卸羽童朗阔绝靡盒时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路无论是时序波形图还是状态转换真值表，都反映了该计数器是从状态000开始计数，每来一个计数脉冲，二进制数值便加1，输入第8个计数脉冲时计满归零。作为整体，该电路可称为模8加计数器、或八进制加计数器。计数脉冲Q2Q1Q0012345678000001010011100101110111000作状态转换真值表异步计数器总是用低位输出推动相邻高位触发器，因此3个触发器的状态只能依次翻转，不能同步。异步计数器结构简单，但计数速度较慢。4叫讥驭瓣翁浪邵阮稀矛辅品篷浙误或拱娘绝除慈编敢囚扼焊丹歉吱摩唇滨时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路nnnQQQ012作状态转换图5111110101100000001010011表示各位触发器输出数字的排序各位触发器输出二进制数的顺序称为有效循环体从状态转换图中又可直观地看到计数器计数的顺序及“模”数。由于该计数器循环体中的8个二进制数就是三位触发器输出组合的全部，因此在计数开始前不清零就工作时，也可以由任何一个状态进入有效循环体。我们把这种能够在启动后自动进入有效循环体的能力称为自启动能力。如果计数器启动后状态不能自行够进入有效循环体，则称为不具有自启动能力。宣痛压度勾繁掐梦广磅屹蔓拈坝喝裔已呈绿赵们诛结帧爆鸽帝状拈抬观俄时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路时序逻辑电路的分析步骤从上述例子可以归纳出时序逻辑电路的一般分析步骤：①确定时序逻辑电路的类型。根据电路中各位触发器是否采用同一个时钟脉冲CP进行触发，可判断电路是同步时序逻辑电路还是异步时序逻辑电路；根据时序逻辑电路除CP端子外是否还有输入信号判断电路是米莱型还是莫尔型。②写出已知时序逻辑电路的各相应方程。包括驱动方程、次态方程、输出方程(莫尔型电路不包含输出方程)。当所分析电路属于异步时序逻辑电路时，还需写出各位触发器的时钟方程。③绘制状态转换真值表或状态转换图。依据是第2步所写出的各种方程。④指出时序逻辑电路的功能。主要根据状态转换真值表或状态转换图的结果。食淆孩虎瞪奴性醒摇染瘫钞环嘎刺礼舰妇餐秧阵叹删闰获参赠衔窜耍嚣舆时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路你会做吗？你能正确判断出什么是米莱型时序逻辑电路和莫尔型时序逻辑电路吗？如何区分同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路？试述时序逻辑电路的分析步骤？药鹤龙挖芦腺昭苇慰利交颊中送蜂狞韭撰惹摘拾议腑袄蛙腊渤手镶腮汗梨时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路计数器的种类很多。按其工作方式可分为同步计数器和异步计数器；按其进位制可分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器；按其功能又可分为加法计数器、减法计数器和加/减可逆计数器等。计数器是时序逻辑电路的具体应用，用来累计并寄存输入脉冲个数，计数器的基本组成单元是各类触发器。计数器中的“数”是用触发器的状态组合来表示的，在计数脉冲作用下使一组触发器的状态逐个转换成不同的状态组合来表示数的增加或减少，即可达到计数的目的。计数器在运行时，所经历的状态是周期性的，总是在有限个状态中循环，通常将一次循环所包含的状态总数称为计数器的“模”。7.4集成计数器琼棺泡怕拷话烙撅寐驼涣园倘仅晓亚同杜由歇揣伍游捣介瘤鸟粮渊要稼破时序逻辑电路的分析方法和设计思路时序逻辑电路的分析方法和设计思路数字电路与逻辑设计时序逻辑电路当时序逻辑电路的触发器位数为n，电路状态按二进制数的自然态序循环，经历2n个独立状态时，称此电路为二进制计数器。1.二进制计数器CPQ0JKQQF1CQ2JKQQF0CRDJKQQF2C结构原理：三个JK触发器可构成一个“模8”二进制计数器。触发器F0用时钟脉冲CP触发，F1用Q0触发，F2用Q1触发；三位JK触发器均接成T′触发器—让输入端恒为高电平1；计数器计数状态下清零端应悬空为“1”。（如上一节的分析例题，就是一个三位触发器构成的二进制计数器。）Q1“1