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1、 计数器寄存器顺序脉冲发生器本章重点1.时序电路的特点和逻辑功能的表示方法2.同步时序电路的基本分析方法和设计方法3.二进制计数器和十进制计数器4.用集成二进制计数器构成N进制计数器的方法5.移位寄存器和寄存器形计数器概概 述述 一、时序电路的特点组合逻辑 电 路存储电路x1xiy1yjw1wkq1ql1. 逻辑功能特点输 入输 出任何时刻电路的 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。2. 电路组成特点(1)存储电路（主要是触发器，必不可少）(2)组合逻辑电路（可选）时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的二、时序逻辑电路分类1. 按逻辑功能划分： 计数器、寄
2、存器、读/写存储器、 顺序脉冲发生器等。2. 按时钟控制方式划分：同步时序电路各触发器共用一个时钟 CP，要更 新状态的触发器同时翻转。异步时序电路 各触发器状态的变化不是同步发生 的，可能有一部分电路有公共的 CP时钟信号，也可能完全没有公 共的CP时钟信号。3. 按输出信号的特性划分：MooreMoore型型 Y(tn)输出 CPX(tn)输入存储 电路组合 电路组合 电路MealyMealy型型存储 电路Y(tn) 输出WQX(tn) 输入组合 电路CP电路输出仅取决于现态电路输出不仅与现态有 关，还取决于输入信号三、时序电路逻辑功能表示方法1. 逻辑表达式 组合逻辑 电 路存储电路x1
3、xiy1yjw1wkq1ql(1) 输出方程(2) 驱动方程(3) 状态方程2. 状态表、卡诺图、状态图和时序图时序电路的状态其实 就是构成时序电路的 各触发器的状态5.1 5.1 时序电路的基本分析和设计方法时序电路的基本分析和设计方法 5.1.1 时序电路的基本分析方法 一. 分析的一般步骤给定时序电路时钟方程驱动方程状态图时序图输出方程状态方程计算状态表特性方程功能说明二. 分析举例列写方程式列写方程式时钟方程输出方程( (同步同步) )(Moore (Moore 型型) )例 1求图示电路的状态图和时序图 。解1J1KC11J1KC11J1KC1&FF1FF0FF2CPY方法1驱动方程
4、驱动方程 特 性 方 程状态方程1J1KC11J1KC11J1KC1&FF1FF0FF2CPY计算状态转换表计算状态转换表CP Q2 Q1 Q0 Y 01 2 3 4 50 1 20 0 01 0 0 11 0 1 11 1 1 11 1 1 01 01 0 00 1 01 1 0 11 0 1 01CP 现 态次 态输 出 Y 1 2 3 4 5 61 20 0 00 0 10 1 11 1 11 1 01 0 00 1 01 0 10 0 10 1 11 1 11 1 01 0 00 0 01 0 10 1 01 1 1 1 0 11 1简化状态表简化状态表画状态图画状态图000/1001
5、/1011/1111/1110/1100 /0有效状态和有效循环:电路正常工作所出现的状态称为 有效状态；有效状态形成的循环称为有效循环。010/1101 /1无效状态和无效循环：没有被利用的状 态称为无效状态；无效状态所形成的循 环称为无效循环。电路能否自启动?能自启动：存在无效状态，但没有形成循环。不能自启动： 无效状态形成循环。/Y本电路不能自启动！画时序图画时序图000001/1011/1111/1110/1100/1/01 2 3 4 5 6CPCP触发Q2Q1Q0000001011111110100000Y初态为000时启动，即可在图示6个状态内循环- 非自然态序的6进制加法计数器
6、方法2 利用卡诺图求状态图Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 Q1nQ0nQ2n0100 01 11 10 001 011 111101 000 010 110 100000001 011111110100010 10111001100Q2n+1Q2nQ1nQ0n0100 01 11 1001100110Q1n+1Q2nQ1nQ0n0100 01 11 10 00001111Q0n+1Q2nQ1nQ0n0100 01 11 00【例2】求图示电路的状态图和时序图，并分析其功能。1J1KC1FF0Q0Q01J1KC1FF1Q1Q11J1KC1FF2Q2Q2 CPY【解 】 列写方程式列写方程式输
7、出方程时钟方程驱动方程FF0 :FF1 :FF2 :求状态方程：将驱动方程代入触发器的特性方程即可FF0 :FF1 :FF2 :画状态图 ：计算状态表：/Y000/0001/0010/0011/0100/1101110111CP 现 态次 态输 出 Y 1 2 3 4 50 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 00 1 11 0 00 0 00 1 10 1 00 0 10 0 0 1 00 0 0状态表转换表画时序图 ： 1 2 3 4 5CPQ2Q1YQ0结论：该电路为自然态序 的五进制加法计算器！5.1.2 时序电路的基本设计方法
8、一. 设计的一般步骤7.检查电路能否自启动。1. 由给定逻辑问题进行逻辑抽象（定义输入、输出逻辑变 量并赋值），建立原始状态图。2. 合并等价状态（输入相同时，输出和次态也相同的状态）， 化简状态图。3. 进行状态分配，画出二进制编码后的状态图。根据状态个数M及 确定二进制代码位数， 并给每个状态分配合理的编码，画出满足要求的状态图。4. 选择触发器，求时钟方程、输出方程、状态方程。5. 求各触发器驱动方程 。6. 画逻辑电路图。5.1.2 时序电路的基本设计方法设计步骤流程时序逻辑 问题逻辑 抽象原始状态 图（表）状态 化简最简状态 图（表）求出 驱动方程选触 发器逻辑 电路图检查能否 自启
9、动电路状态 方程式二. 设计举例按如下状态图设计时序电路。000/0/0/0/0/0 001010011100101 /1【解 】 求输出方程求输出方程00 01 11 1001 Y000001【例 1】 采用同步方式：/Y 求求 状态方程状态方程00 01 11 1001 001 010 100 011101 000解 求求 状态方程状态方程时钟方程时钟方程输出方程输出方程00 01 11 100 1 100 01 11 100 1 00 01 11 100 1 010 10010100001010nnnnnn00 01 11 1001 001 010 100 011101 000也可由状态
10、图直 接画出各卡诺图分解！ 选用 JK 触发器求驱动方程求驱动方程 ： 画逻辑图画逻辑图CP1KC1FF1 &1JY1J1KC1FF01KC1FF2 &1J1&( (同步同步MooreMoore型型) )nnnnnnnnnn nn逻辑图逻辑图CP1KC1FF1 &1JY 1J1KC1FF01KC1FF2 &1J1&自启动检查自启动检查110 111 000电路 能自启动/0/1nnnnnn000/0/0/0/0/0 001010011100101 /11/1例 2设计 一个串行数据检测电路，要求输入 3 或 3 个以上数据1时输出为 1，否则为 0。解 逻辑抽象，建立原始状态图逻辑抽象，建立原
11、始状态图S0 原始状态S1 输入1个1S2 连续输入 2 个 1S3 连续输入 3 或 3 个以上 1S0S1S2S3X 输入数据（0、1）Y 输出检测结果（0、1）0/01/00/01/00/00/01/1 状态化简状态化简S0S1S20/01/00/01/00/01/10/00/0电路 四种状态S2、S3 等价状态， 可合并。等价状态: 输入相同时，输出和次态也相同的状态 状态编码与分配、状态图状态编码与分配、状态图M = 3，取 n = 2（即用两位二进制数进行编码）S0 = 00；S1 = 01； S2 = 11 选触发器、写方程式选触发器、写方程式选用 2个 JK ( ) 触发器,并
12、采用同步工作方式：取 ：S0S1S20/01/00/01/00/01/10001110/01/00/01/00/01/1输出方程输出方程Q1nQ0nX 0100 01 11 10Y00 11状态方程状态方程1Q1nQ0nX 0100 01 11 10Q1nQ0nX 0100 01 11 10 00000100001110/01/00/01/00/01/1000110 求驱动方程求驱动方程& 画画 逻逻 辑辑 图图CPX 1Y1J1KC1FF0Q0( (同步同步Mealy Mealy 型型) )10000/0 111/1电路能自启动Q11KC1FF1 &1J 自启动自启动？思考：若用D触发器如何设计？1. 若采用同步工作方式 ，则 CP0=CP1=CP2. 输出方程不变 ，即3. 求状态方程及驱动方程Q1nQ0nX 0100 01 11 10 000011Q1nQ0nX 0100 01 11 10 00 1110Q1nQ0nX 0100 01 11 10 000011D C1FF1Q1D C1FF0Q0CP&XY自启动自启动？10000/0 011/1作业：P393 思考题与习题【题5.2】、【题5.8】题5.8 的驱动方程：
