《第时序逻辑电路讲课文档》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第时序逻辑电路讲课文档（115页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第时序逻辑电路第一页，共一百一十五页。优选第时序逻辑电路优选第时序逻辑电路第二页，共一百一十五页。时序逻辑电路的框图表示时序逻辑电路的框图表示tn和和tn+1：两个相邻：两个相邻的离散时间。的离散时间。F(tn )=WX(tn ),Q(tn ) (5-1)输出方程输出方程Z(tn)=HX(tn),Q(tn)(5-3)驱动方程驱动方程Q(tn+1 )=GZ(tn),Q(tn)(5-2)状态方程状态方程现在的现在的输入信号输入信号现在的现在的输出信号输出信号存储电路现在存储电路现在的输入信号的输入信号存储电路现在存储电路现在的输出信号的输出信号第三页，共一百一十五页。时序电路分类时序电路分类按触发
2、方式分两类按触发方式分两类同步时序电路：所有存储单元状态由同一同步时序电路：所有存储单元状态由同一个时钟信号触发，即所有存储单元的状态个时钟信号触发，即所有存储单元的状态转换发生在同一时刻。转换发生在同一时刻。异步时序电路：存储单元的状态转换不一异步时序电路：存储单元的状态转换不一定发生在同一时刻。定发生在同一时刻。第四页，共一百一十五页。时序电路分类时序电路分类按输出方式分两类按输出方式分两类米里型：时序电路的输出状态与输入和现态米里型：时序电路的输出状态与输入和现态有关的电路称为米里型有关的电路称为米里型第五页，共一百一十五页。时序电路分类时序电路分类按输出方式分两类按输出方式分两类莫尔型
3、：输出状态只与莫尔型：输出状态只与现态有关的电路，称为现态有关的电路，称为莫尔型。莫尔型。第六页，共一百一十五页。时序电路的逻辑功能表示法时序电路的逻辑功能表示法逻辑方程式逻辑方程式F(tn )=WX(tn ),Q(tn ) (5-1)输出方程输出方程Z(tn)=HX(tn),Q(tn)(5-3)驱动方程驱动方程Q(tn+1 )=GZ(tn),Q(tn)(5-2)状态方程状态方程第七页，共一百一十五页。时序电路的逻辑功能表示法时序电路的逻辑功能表示法状态转换表、状态转换表、状态图、时序图状态图、时序图( (工作波形图工作波形图) )时序电路的现态和次态，是由构成该时序电时序电路的现态和次态，是
4、由构成该时序电路的存储电路（一般由触发器组成）的现态路的存储电路（一般由触发器组成）的现态和次态分别表示的，可用分析触发器的有关和次态分别表示的，可用分析触发器的有关方法，列出时序电路的状态表，画出时序电方法，列出时序电路的状态表，画出时序电路的卡诺图、状态图和时序图。路的卡诺图、状态图和时序图。以上四种表示方法从不同侧面突出了时序电以上四种表示方法从不同侧面突出了时序电路的逻辑功能，它们本质上是相通的，可相路的逻辑功能，它们本质上是相通的，可相互转换。在实际中根据需要选用。互转换。在实际中根据需要选用。第八页，共一百一十五页。5.2时序电路的分析方法时序电路的分析方法分分析析一一个个时时序序
5、电电路路，就就是是要要找找出出给给定定时时序序电路的逻辑功能。电路的逻辑功能。对对具具体体电电路路而而言言，就就是是通通过过分分析析找找出出电电路路的的状状态态和和电电路路的的输输出出在在输输入入信信号号和和时时钟钟信信号作用下的变化规律。号作用下的变化规律。第九页，共一百一十五页。分析电路组成，写逻辑方程式分析电路组成，写逻辑方程式根根据据给给定定电电路路，写写出出：时时钟钟方方程程、驱驱动动方方程程、输出方程输出方程分析步骤分析步骤求状态方程求状态方程将驱动方程代入触发器特性方程，求出状态方程。将驱动方程代入触发器特性方程，求出状态方程。将任何一组输入变量及电路的初始状态的取值代将任何一组
6、输入变量及电路的初始状态的取值代入状态方程和输出方程，即可计算出电路的次态值入状态方程和输出方程，即可计算出电路的次态值和相应输出值，然后继续这个过程，直到考虑了所和相应输出值，然后继续这个过程，直到考虑了所有可能的状态为止。将这些计算结果列成真值表的有可能的状态为止。将这些计算结果列成真值表的形式，就得到状态转换真值表。形式，就得到状态转换真值表。概括逻辑功能概括逻辑功能进行计算和列状态转换真值表进行计算和列状态转换真值表第十页，共一百一十五页。分析过程示意图如下分析过程示意图如下给定电路给定电路写时钟方程写时钟方程 输出方程输出方程驱动方程驱动方程状态方程状态方程特性方程特性方程计算计算C
7、P触发沿触发沿状态表状态表时序图时序图状态图状态图概括逻辑功能概括逻辑功能第十一页，共一百一十五页。例例5-1试分析图试分析图5-2所示时序电路的逻辑功能。所示时序电路的逻辑功能。根据图根据图5-2所示逻辑图写出：所示逻辑图写出：输出方程输出方程时钟方程：时钟方程：CP1=CP2=CP3=CP驱动方程：驱动方程：J1=1K1=1第十二页，共一百一十五页。例例5-1J1=1K1=1将驱动方程代入将驱动方程代入JK触发器的特性方程触发器的特性方程中求得状态方程：中求得状态方程：第十三页，共一百一十五页。例例5-1求状态转换表和状态转换图，画波形图。设求状态转换表和状态转换图，画波形图。设电路的初始
8、状态电路的初始状态将这一结果作为新的初始状态，再代入状态将这一结果作为新的初始状态，再代入状态方程和输出方程方程和输出方程。将结果添入表中得到状态转。将结果添入表中得到状态转换表。换表。00000000000第十四页，共一百一十五页。表表5-2是状态转换表。是状态转换表。01111000110111000001001010011100101000000001010011100101123456FCP顺序顺序表表5-2例例5-1的状态转换表的状态转换表例例5-1第十五页，共一百一十五页。由状态转换表很容易画出状态转换图由状态转换表很容易画出状态转换图例例5-1Q1Q2Q3F图图5-4例例5-1的
9、波形图的波形图CP12345671000110该电路是同步六进制加法计数器，能自启动。该电路是同步六进制加法计数器，能自启动。有效状态有效状态无效状态无效状态有效有效循环循环自启动自启动000001010011100101Q3Q2Q1110111第十六页，共一百一十五页。例例5-2试分析图试分析图5-5所示时序电路的逻辑功能。所示时序电路的逻辑功能。解：解：根据图根据图5-5写出：写出：驱动方程驱动方程时钟方程时钟方程CP1=CP2=CP输出方程输出方程第十七页，共一百一十五页。例例5-2根据以上方程计算得状态表。根据以上方程计算得状态表。驱动方程驱动方程输出方程输出方程中求得状态方程：中求得
10、状态方程：将驱动方程代入将驱动方程代入JK触发器的特性方程触发器的特性方程第十八页，共一百一十五页。例例5-2表表5-3例例5-2的状态表的状态表X000000010000000001001111000001010011100101110111F确定逻辑功能：确定逻辑功能：X=0，回到，回到00状态，且状态，且F=0；只有连续；只有连续输入四个或四个以上个输入四个或四个以上个1时，才使时，才使F=1否则否则F=0。故该电。故该电路称作路称作1111序列检测器。序列检测器。第十九页，共一百一十五页。例例5-3试分析图试分析图5-7所示时序电路的逻辑功能。所示时序电路的逻辑功能。解：图解：图5-7
11、所示电路为异步时序电路。根据电路所示电路为异步时序电路。根据电路写出：写出：时钟方程：时钟方程：CP1=CP3=CPCP2=Q1输出方程：输出方程：K1=1J2=K2=1K3=1驱动方程：驱动方程：第二十页，共一百一十五页。CP下降沿到来时方程有效下降沿到来时方程有效Q1下降沿到来时方程有效下降沿到来时方程有效CP下降沿到来时方程有效下降沿到来时方程有效根据驱动方程写出状态方程：根据驱动方程写出状态方程：例例5-3K1=1J2=K2=1K3=1分析异步时序电路时，只有确定状态方程有分析异步时序电路时，只有确定状态方程有效，才可以将电路的初始状态和输入变量取值效，才可以将电路的初始状态和输入变量
12、取值代入状态方程代入状态方程。第二十一页，共一百一十五页。列状态转换表，画出状态转换图列状态转换表，画出状态转换图表表5-4例例5-3状态转换表状态转换表1110100100001011101110000100101001110000000000101001110012345CP3 CP2CP1FCP顺序顺序CPQ1CP例例5-3第二十二页，共一百一十五页。CPQ1Q2Q3图图5-9例例5-3的波形图的波形图状态转换图如图状态转换图如图5-8所示。所示。例例5-3由分析可知，是异步五进制加法计数器，能由分析可知，是异步五进制加法计数器，能自启动。自启动。第二十三页，共一百一十五页。5.3寄存器
13、寄存器(register)在数字系统和计算机中，经常要把一些数在数字系统和计算机中，经常要把一些数据信息暂时存放起来，等待处理。据信息暂时存放起来，等待处理。寄存器就是能暂时寄存数码的逻辑器件。寄存器就是能暂时寄存数码的逻辑器件。寄存器内部的记忆单元是触发器。寄存器内部的记忆单元是触发器。一个触发器可以存储一位二进制数，一个触发器可以存储一位二进制数，N个个触发器就可以存储触发器就可以存储N位二进制数。位二进制数。主要主要数码寄存器、锁存器及移位寄存器。数码寄存器、锁存器及移位寄存器。第二十四页，共一百一十五页。作用作用电子数字计算机：存放参与运算的数据、电子数字计算机：存放参与运算的数据、结
14、果、指令、地址等。结果、指令、地址等。各类数字系统：存放数据、特定意义的代码各类数字系统：存放数据、特定意义的代码功能功能接收数码接收数码存放数码存放数码输出数码输出数码组成组成触发器触发器门电路门电路时时序序逻逻辑辑电路电路分类分类数码寄存器：用来存放一组二进制代码。数码寄存器：用来存放一组二进制代码。移位寄存器：在移位脉冲作用下，二进制移位寄存器：在移位脉冲作用下，二进制代码左移或右移。代码左移或右移。寄存器的作用、功能、分类及组成寄存器的作用、功能、分类及组成第二十五页，共一百一十五页。数码寄存器具有存储二进制代码，并可输出所存二进制数码寄存器具有存储二进制代码，并可输出所存二进制代码的
15、功能。具有双拍和单拍两种工作方式。代码的功能。具有双拍和单拍两种工作方式。双拍工作方式是指接收数码时，先清零，再接收数码。双拍工作方式是指接收数码时，先清零，再接收数码。单拍工作方式是指只需一个接收脉冲就可以完成接收数码单拍工作方式是指只需一个接收脉冲就可以完成接收数码的工作方式。的工作方式。集成数码寄存器几乎都采用单拍工作方式。集成数码寄存器几乎都采用单拍工作方式。数码寄存器要求所存的代码与输入代码相同，故由数码寄存器要求所存的代码与输入代码相同，故由D触发触发器构成。器构成。数码寄存器数码寄存器第二十六页，共一百一十五页。图图5-10为为四四位位上上升升沿沿触触发发D触触发发器器74LS1
16、75的的逻逻辑辑图图。在在时时钟钟脉脉冲冲CP上上升升沿沿到到来来时时，实实现现数数据据的的并并行行输输入入-并并行输出行输出(parallelin,parallelout)。数码寄存器数码寄存器第二十七页，共一百一十五页。D=0时，时，Q=0；CP由由1变变0时时，由由于于CP=0，将将D和和信信号号封封锁锁住住,基基本本RS触触发发器器的的输输出出状状态态不不变变，实现了锁存功能。实现了锁存功能。当当CP=1时，两个与或非时，两个与或非门构成基本门构成基本RS触发器触发器：若若D=l，得，得锁存器锁存器第二十八页，共一百一十五页。当当CP由由1变变0时时()，即锁存信号，即锁存信号到达时，到达时，Q的状态被锁存。的状态被锁存。如图为八位如图为八位D锁存器锁存器74LS373的逻辑图。的逻辑图。三态输出。三态输出。而而E=1时，输出为高组态。时，输出为高组态。在在CP，E=0时，时，Q=D。锁存器锁存器只有输出使能信号只有输出使能信号E=0时，时，才有信号输出；才有信号输出；第二十九页，共一百一十五页。锁存器锁存器图图5-12八位八位D锁存器引脚图锁存器引脚图第三十页，共一百一十五页
