《第5章同步时序逻辑电路教案.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第5章同步时序逻辑电路教案.（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5.1时序逻辑电路概述5.1.1时序逻辑电路的结构时序逻辑电路是计算机及其他电子系统中常用的一种电路。它和组合逻辑电路是两种完全不同类型的电路，其特点可以从两个方面区分：1. 功能特点组合逻辑电路的输出仅取决于电路当时的输入， 而与电路过去的输出状态无 关。时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入，还与电路原来的状态有关。2. 电路结构特点由于时序逻辑电路的的输出还与电路原来的输出状态有关，因此在时序逻辑电路内部必然有记忆元件，即触发器，用于记忆与过去输入有关的信息或过去的输出状态。因此，时序逻辑电由两部分组成:输入XXn存储电路输出存储电路;存储电路输入从电路结构上看，时序电路有如
2、下特点： 包含存储电路和组合电路； 具有反馈通道，通过反馈通道使电路功能与时序相关。 存储器状态和输入变量共同决定输出。5.1.2时序逻辑电路的分类1. 按电路的工作方式不同分类根据时序电路中触发器是否在同一个时钟信号控制下工作分为：同步时序电路与异步时序电路。同步时序电路：电路中所有触发器的时钟端是连在一起的， 所有触发器都在 统一时钟脉冲下工作，存储电路的状态更新是在同一时刻同步进行的同步逻辑电路通常工作速度较快，电路相对复杂。异步时序电路：电路中各个触发器的时钟端不是相连的， 触发器不在统一的 时钟脉冲下工作，存储状态的更新是在不同时刻异步进行的。异步逻辑电路通常工作速度较慢，电路结构简
3、单。2. 按电路的输出/输入关系不同分类根据时序电路输出信号的特点不同又分为：Mealy （米利）型和 Moore （穆尔）型。Mealy型：输出信号与不仅取决于输入信号，而且还与存储电路的输出状态 有关。即 Z=F（X，y），Z 与 X，y 有关。Moore型：输出信号仅与存储电路的输出状态有关。即Z =F（y），Z仅与y有关。3. 按输入信号形式分类按输入信号形式不同分为电平型、脉冲型。CP脉冲输入脉冲输入电平5.1.3时序逻辑电路的功能描述方法与组合逻辑电路一样，时序逻辑电路也有许多描述其逻辑功能的工具。 常用的方法：1. 逻辑函数表达式要完整地描述同步时序逻辑电路的结构和功能，须用3组
4、逻辑表达式:（1）输出函数表达式反映输出Z与输入x和状态y之间关系。Mealy 型：乙二fi(Xi,X2, Xn,yi, ys) i =1,2, ,mMoore 型:Zi #(yi, ys)i =1,2, ,m(2) 激励函数表达式反映存储电路输入丫与整个时序电路输入x和状态y之间关系。 也叫控 制函数。Yi 二gj(xi, Xn,yi, ys) j = 1,2, ,r(3) 次态函数表达式反映同步时序电路的次态yn+1与激励函数丫和电路现态y之间关系。与触 发器类型相关。n 1yi =ki(Yi , yi)1=1,2,s2状态表反映同步时序电路的输出Z、次态yn+1与输入x和电路现态y之间关
5、系。现态次态输出输入X*Zyyn+1J 1Moore 型次态输出所有输入组合状态Mealy 型现态次态/输出输入x ! 1 ! 1|1 rr m111 111| -h ；y2功能分析:101由时间图可知，一旦输入x出现101序列，输出Z=1,其他情况下Z=0序列检测器CP例3）用代数法分析图示电路的逻辑功能。解：1.写出激励函数表达式% *yiT3 “3 二 y2T2 二y2 二 yi2. 写出次态方程和输出函数表达式Qn 1 二 tQ Tq 二 T 二 QTi=X 二 yi 飞2=丫2 二 y 丁3*3 二 y2n, “iyi二 yi 二 Ti 二 X 二 yi 二 yi 二 Xn iy2y
6、2 二 T2 = y2 二 y2 二 yi = yin iy3= y T y y y y?z 二 y3 二 y2 二 yi3. 状态表现态y3y2yi次态(V3n+i y2n+i yin+i)输出x=0X=iz0 0 000000i00 0 i0i00iii0 i 0i00i0ii0 i iii0iii0i 0 000000iii 0 i0i00ii0i i 0i00i0i0i i iii0iiiin iyisXn iy2yin iy3y2z二 y 3二 y2 二 yi状态图111/1、0001/1 -110/0010/1101/0011/0100/1CIQ IJIKQ2Q IJciIK解：（
7、1）写出激励函数J i = Q 3Q 22 - Q3Q1KQ3QiQiQ IJIKCPl J3 = Q?QiI K3=d4. 功能描述是一个3位串行输入移位寄存器。输入x与寄存器低位相连，在时钟脉冲作 用下，寄存器内容从低向高左移，输入x的信号置入寄存器最低位，输出Z指示 寄存器3位数据中“ T的个数，含有奇数个时，输出为1,否则输出为0。例4）分析图示电路的逻辑功能。（2）写出次态方程Qn 1 = JQ KQn 岀 QiQ3Q2 Qi Q3Q2 Qi二(Q3 Q2)Qi Q 3Q2Qi-Q3Qi Q2 Q3QiQ2- QsQqQi Q3Q2n iQ3- Q3Q2Qi Q3Q2(3) 写出输出
8、方程Z二Q3Q1(4) 列出状态表初态Q3 Q2 Qi次态亠 n+1 n+1 亠 n+1Q3 Q2 Q1刪Z0 0 00 0 100 0 10 1 100 1 01 1 000 1 10 1 001 0 00 0 101 0 10 0 011 1 01 0 101 1 11 0 01(5) 状态图(6) 时间图cp n - r n n n n n nI II I I I IIIII1I IIIIIII；n ；kI-aQ3Q2QiZ功能分析：在6个状态之间循环往复，输出Z在每一循环结束时，输出一次16计数器有两个状态游离于循环之外，如果误入这两个状态可以自动返回主循环。(游 离于主循环的状态称为偏离状态， 进入任一偏离状态都可返回主循环时， 称该电 路具有自启动特性)一一具有自启动功能5.3同步时序逻辑电路设计无论是组合电路，还是时序电路，其电路设
