沈阳工业大学数字电子技术第4章2

数字电子技术内容4.2双稳态元件4.3同步时序电路的分析方法4.4寄存器4.5计数器4.1时序电路概述第四章同步时序电路的分析4同步时序电路的分析数字电子技术4.3同步时序电路的分析方法根据逻辑电路图得到反映时序电路工作特性的状态表及状态图。因此，分析工作从组合逻辑的分析着手，一般步骤如下：4.3同步时序电路的分析时序电路的分析P161列出激励函数及输出函数表达式：⑴根据触发器的次态方程得到各个状态的次态方程⑵激励函数=G(输入，现态)Mealy型输出=F(输入，现态)Moore型输出=F(现态)次态=Q(输入，现态)数字电子技术4.3同步时序电路的分析时序电路的分析根据状态变量的次态方程填写二进制状态表⑶根据输出表达式填写输出值到二进制状态表，从而得到二进制状态输出表⑷每一个状态分配一个字母状态名，从而得到状态输出表⑸根据状态输出表，画出状态图⑹电路特性描述，确定电路的逻辑功能⑺数字电子技术4.3同步时序电路的分析方法4.3同步时序电路的分析例1111＆＆＆＆＆≥1≥1DQQCLKDQQCLK＆xCLKxQ0Q0Q1Q1Q1Q0ZD0D1••••••••••••分析图示电路的特性数字电子技术例1同步时序电路的分析步骤4.3同步时序电路的分析列出激励函数及输出函数表达式：⑴根据触发器的次态方程得到各个状态的次态方程⑵010101110000QQXZQQXQQXQXDQXQXQXD由D触发器的次态方程：可得：111010DQDQnn代入D0、D1表达式得：010111100010QQXQQXQXQQXQXQXQnnQn+1=D数字电子技术例1同步时序电路的分析步骤4.3同步时序电路的分析填写二进制状态表，见表（a）⑶01000001010110101011111100表（a）二进制状态表XQ1Q0010000/001/00101/010/01010/011/01111/000/1表（b）二进制状态/输出表XQ1Q0填写二进制状态输出表，见表（b）⑷写出状态输出表⑸设00=A，01=B，10=C，11=D，则得到表（c）1011nnQQZQQnn/1011数字电子技术例1同步时序电路的分析步骤4.3同步时序电路的分析根据状态输出表画出状态图，见图（a）⑹电路特性描述⑺由状态图可知，当输入出现四个“1”时，输出为1，换句话说，就是对输入1进行计数，当计数到4时，输出为1，并且重新开始下一次计数01AA/0B/0BB/0C/0CC/0D/0DD/0A/1表（c）状态/输出表XSZSn/1BDCA1/01/01/01/10/00/00/00/0图（a）数字电子技术YQ1Q1Q2Q21JC11K1JC11K1JC11K&Q0Q0FF0FF1FF2CP4.3同步时序电路的分析方法4.3同步时序电路的分析例2分析图示电路的特性列出激励函数及输出函数表达式：⑴nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212输出仅与电路现态有关，为穆尔型时序电路。驱动方程输出方程数字电子技术例2同步时序电路的分析步骤列出激励函数及输出函数表达式：⑴根据触发器的次态方程得到各个状态的次态方程⑵由JK触发器的次态方程：将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212nnnQKQJQ1nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ202020000100101011111112121222212数字电子技术4.3同步时序电路的分析填写二进制状态表及输出表⑶现态次态输出nnnQQQ012101112nnnQQQYnnnnnnnnQQYQQQQQQ21210011112000001010011100101110111001011101111000010100110000011000001000101112YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn0000111101112YQQQnnn数字电子技术000→001→011/1↑↓/0100←110←111/0/0/0/0(a)有效循环010101(b)无效循环/0/1排列顺序：/YnnnQQQ012例2同步时序电路的分析步骤4.3同步时序电路的分析根据状态输出表画出状态图，见图（a）（b）⑷电路特性描述⑸有效循环的6个状态分别是6个十进制数字的格雷码，并且在时钟脉冲CP的作用下，这6个状态是按规律变化的，即：000→001→011→111→110→100→000→…所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当对第6个脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产生输出Y＝1数字电子技术Q0Q0FF0FF1CPYQ1Q11TC11TC1&=1X“1”4.3同步时序电路的分析方法4.3同步时序电路的分析例3分析图示电路的特性列出激励函数及输出函数表达式：⑴输出与输入有关，为米里型时序电路驱动方程输出方程nnQXQXY111001TQXTn数字电子技术例3同步时序电路的分析步骤列出激励函数及输出函数表达式：⑴根据触发器的次态方程得到各个状态的次态方程⑵由T触发器的次态方程：将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程nnQXQXY111001TQXTnnnQTQ1nnnnnnnnQQQTQQQXQTQ0000010111114.3同步时序电路的分析数字电子技术4.3同步时序电路的分析填写二进制状态表及输出表⑶输入现态次态输出XnnQQ011011nnQQY000011110001101100011011011011001100011011110011nnnnnnQXYQQQQXQ1001011100100000011YQQnn100011100011YQQnn110101010011YQQnn110010110011YQQnn001101001011YQQnn001010101011YQQnn111100011011YQQnn111011111011YQQnn数字电子技术000111100/11/01/10/10/11/01/10/1(a)状态图例3同步时序电路的分析步骤4.3同步时序电路的分析根据状态输出表画出状态图，见图（a）⑷电路特性描述⑸由状态图可以看出，当输入X＝0时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递增规律循环变化，即：00→01→10→11→00→…当X＝1时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递减规律循环变化，即：00→11→10→01→00→…可见，该电路既具有递增计数功能，又具有递减计数功能，是一个2位二进制同步可逆计数器数字电子技术4.3同步时序电路的分析方法4.3同步时序电路的分析例4分析图示电路的特性P161列出激励函数及输出函数表达式：⑴驱动方程输出方程))((21212121QAQQQAQAQQQAY122111QAKJKJ数字电子技术例4同步时序电路的分析步骤列出激励函数及输出函数表达式：⑴根据触发器的次态方程得到各个状态的次态方程⑵由JK触发器的次态方程：将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程4.3同步时序电路的分析2121QAQQQAY111122KJQAKJnnnQKQJQ11112112QQQQAQnn数字电子技术4.3同步时序电路的分析填写二进制状态表及输出表⑶00011011001/110/011/000/0111/000/001/010/1AYQQQQ*1*212例4同步时序电路的分析步骤数字电子技术4.3同步时序电路的分析例4同步时序电路的分析步骤根据状态输出表画出状态图⑷电路特性描述⑸可见，该电路既具有递增计数功能，又具有递减计数功能，是一个2位二进制同步可逆计数器由状态图可以看出，当输入A＝0时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递增规律循环变化，即：00→01→10→11→00→…当A＝1时，在时钟脉冲CP的作用下，电路的4个状态按递减规律循环变化，即：00→11→10→01→00→…数字电子技术内容4.2双稳态元件4.3同步时序电路的分析方法4.4寄存器4.5计数器4.1时序电路概述第四章同步时序电路的分析4同步时序电路的分析数字电子技术4.4寄存器根据在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器。4.4寄存器寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。一个触发器可以存储1位二进制代码，存放n位二进制代码的寄存器，需用n个触发器来构成。按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类。数字电子技术4.4寄存器4.4寄存器基本寄存器只能并行送入数据，需要时也只能并行输出。移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据既可以并行输入、并行输出，也可以串行输入、串行输出，还可以并行输入、串行输出，串行输入、并行输出，十分灵活，用途也很广。数字电子技术1基本寄存器4.1时序电路概述4.4寄存器单拍工作方式基本寄存器D11DC1Q0Q0D0FF01DC1Q1Q1FF11DC1Q2Q2D2FF21DC1Q3Q3D3FF3CP无论寄存器中原来的内容是什么，只要送数控制时钟脉冲CP上升沿到来，加在并行数据输入端的数据D0～D3，就立即被送入进寄存器中，即有：012310111213DDDDQQQQnnnn由于一步完成了送数工作，故称为单拍工作方式数字电子技术2移位寄存器4.4寄存器单向移位寄存器Q0Q1Q2Q3DiD0D1D2D31DC11DC11DC11DC1Q0Q1Q2Q3FF0FF1FF2FF3CP移位时钟脉冲右移输出右移输入Q0Q1Q2Q3并行输出4位右移移位寄存器CPCPCPCPCP3210nnniQDQDQDDD2312010、、、nnnnnninQQQQQQDQ21311201110、、、时钟方程：驱动方程：状态方程：⑴数字电子技术2移位寄存器单向移位寄存器⑴Q0Q1Q2Q3DiD0D1D2D31DC11DC11DC11DC1Q0Q1Q2Q3FF0FF1FF2FF3CP移位时钟脉冲右移输出右移输入Q0Q1Q2Q3输入现态次态DiCPnnnnQQQQ321013121110nnnnQQQQ说明1↑1　　↑1　　↑1　　↑00001000110011101000110011101111连续输入4个1数字电子技术2移位寄存器Q0Q1Q2Q3FF0FF1FF2FF3D0D1D2D31DC11DC11DC11DC1Q0Q1Q2Q3CP移位时钟脉冲左移输出左移输入DiQ0Q1Q2Q3并行输出4位左移移位寄存器CPCPCPCPCP3210innnDDQDQDQD3322110、、、innnnn