第六章-时序逻辑电路幻灯片.pptx
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1、第第六六章章 时序逻辑电路时序逻辑电路6.1 时序电路的分析时序电路的分析6.2 同步时序电路的设计同步时序电路的设计6.3 计数器计数器6.4 寄存器与移位寄存器寄存器与移位寄存器12024/6/17 周一第六章第六章 时序逻辑电路时序逻辑电路学习要点学习要点:了解:掌握:时序逻辑电路的分析方法;同步时序逻辑电路设计方法;正确使用常用的中规模集成器件并设计组成实用逻辑电路时序逻辑电路的特点理解:同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路的电路结构区别与动作特点22024/6/17 周一6.1 时序电路的分析时序电路的分析 时序电路的分析步骤一般有如下几步:1.分析电路 同步时序电路&异步时序电路 米
2、里型时序电路&莫尔型时序电路 2.写出方程 激励函数(驱动方程)次态方程(状态方程)输出函数3.列出状态真值表 4.作出状态转换图 5.功能描述(波形图)32024/6/17 周一例例 1 时序电路如图 所示,分析其功能。解:解:1.分析电路 同步时序电路,下降沿触发2.写出方程激励方程 1=1次态方程 输出方程为 =32=12=13=123=1一、同步时序电路分析举例一、同步时序电路分析举例 42024/6/17 周一状态真值表状态真值表 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 00 0 0 10
3、1 0 10 1 0 10 0 0 13.列出状态真值表 4.画出状态迁移图=352024/6/17 周一五进制递增计数器,五进制递增计数器,具有自校正能力(自启动能力)具有自校正能力(自启动能力)5.功能描述6.波形图00010001011000100062024/6/17 周一例例2 时序电路如图所示,试分析其功能。解:解:1.分析电路 同步时序电路,上升沿触发2.写出方程激励方程 次态方程 2=13=272024/6/17 周一3.列出状态真值表 4.画出状态迁移图状态真值表状态真值表 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 0 00 0 01
4、 0 10 0 11 1 00 1 01 1 10 1 182024/6/17 周一六进制计数器,无自启动能力六进制计数器,无自启动能力5.功能描述6.波形图六分频电路六分频电路92024/6/17 周一解:解:1.分析电路同步时序电路,下降沿触发。102024/6/17 周一2.写出方程激励方程 1=2次态方程 输出方程为 =2112024/6/17 周一3.列出状态真值表 状态真值表状态真值表 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 01 1 00 0 11 1 10 1 00 1 01 0 11 0 1=2122024/6/17 周一4.画
5、出状态迁移图状态真值表状态真值表 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 01 1 00 0 11 1 10 1 00 1 01 0 11 0 1132024/6/17 周一5.画出给定输入 x(10101100)序列的时序图时序波形图时序波形图142024/6/17 周一二、异步时序电路分析举例二、异步时序电路分析举例 例例4 异步时序电路如图 所示,试分析其功能。解:解:1.分析电路CP1=CP3=CP,CP2=Q1,电路为异步时序电路。2.写出方程激励方程 次态方程 1=12=12=13=123=1152024/6/17 周一状态真值表状态
6、真值表 3.列出状态真值表 0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1CP Q10 100 010 111 000 0不变00 010 0不变10 00162024/6/17 周一0 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 00 1 00 0 04.画出状态迁移图五进制递增计数器,具有自启动能力5.功能描述6.波形图000100010110001000172024/6/17 周一练习:1.电路如图所示,试分析其功能。(1)写出激励方程、次态方程和输出方程;(2)列
7、出状态真值表,并画出状态迁移图和波形图。作业:P180 4,5182024/6/17 周一2.电路如图所示。(1)画出状态迁移图;(2)说明电路的逻辑功能。3.电路如图所示。(1)写出电路的状态方程、输出方程;(2)列出状态真值表,画状态迁移图。192024/6/17 周一4.电路如图所示,写出方程,画出状态迁移图,判断是几进制计数器,有无自启动能力。202024/6/17 周一6.2 同步时序电路的设计同步时序电路的设计 同步时序电路的设计步骤一般有如下几步:1.状态迁移图(状态真值表)(确保逻辑功能的正确性)2.确定激励方程和输出方程(利用卡诺图求次态方程)3.画出逻辑电路图 4.检查电路
8、是否具有自启动能力 212024/6/17 周一解:解:1.建立原始状态图222024/6/17 周一原始状态图:状态表状态表 2.状态化简 如果两个状态在相同的输入条件下,有相同的输出和相同的次态,则该两个状态是等价的,可以合并为一个状态。232024/6/17 周一3.状态分配(状态编码)状态分配是指将化简后的各个状态用二进制代码来表示。电路的状态通常是用触发器的状态来表示的。状态分配后的状态表状态分配后的状态表 对该例状态分配如下:0123最佳方案:逻辑电路简单,具有自启动能力242024/6/17 周一4.确定激励方程和输出方程 状态分配后的状态表状态分配后的状态表 =21252024
9、/6/17 周一5.画出逻辑图 =21262024/6/17 周一例例2 用JK触发器设计一个 8421BCD码加法计数器。状态迁移表状态迁移表 解:4=1234=13=123=121=11=1272024/6/17 周一画出逻辑电路图8421BCD码加法计数器逻辑图码加法计数器逻辑图 4=1234=13=123=121=11=1282024/6/17 周一检查自启动问题检查自启动问题 292024/6/17 周一例例3 用JK触发器设计模 6 计数器状态表状态表 6 计数器状态迁移图计数器状态迁移图 302024/6/17 周一检查自启动能力0101010 1 0 1 0 1 01 0 1
10、1 1 0 0画出逻辑电路图312024/6/17 周一画出逻辑电路图322024/6/17 周一练习:1.设计一个计数电路,在CP脉冲作用下,三个触发器QA、QB、QC及输出C的波形如图所示(选用JK触发器),QC为高位,QA为低位。作业:P181 8,9332024/6/17 周一2.某同步时序电路状态迁移图如图所示,要求电路最简,试用JK触发器实现。(1)列出状态迁移表;(2)求出次态方程,确定激励函数,求出输出方程;(3)画出逻辑图。342024/6/17 周一3.已知某同步时序电路的波形如图所示。(1)列出状态迁移表;(2)求出各触发器的激励方程。4.已知同步时序电路的状态迁移图如图
11、所示。(1)列出状态迁移表;(2)求出每级触发器的激励方程和输出方程;(3)画出逻辑图。352024/6/17 周一6.3 计数器计数器 一、计数器的分类一、计数器的分类 1.按进位模数来分按进位模数来分(1)同步计数器:计数脉冲引至所有触发器的CP端,使应翻转的触发器同时翻转。(2)异步计数器:计数脉冲并不引至所有触发器的CP端,触发器不是同时动作。2.按计数脉冲输入方式分按计数脉冲输入方式分 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。362024/6/17 周一(1)递增计数器:每来一个计数脉冲,触发器组成的状态就按二进制代码规律增加。这
12、种计数器有时又称加法计数器。(2)递减计数器:每来一个计数脉冲,触发器组成的状态就按二进制代码规律减少。这种计数器有时又称减法计数器。(3)双向计数器:又称加减可逆计数器,计数规律可按递增规律,也可按递减规律,由控制端决定。(1)小规模集成计数器:由若干个集成触发器和门电路,经外部连线,构成具有计数功能的逻辑电路。(2)中规模集成计数器:一般用4个集成触发器和若干个门电路,经内部连接集成在一块硅片上,它是计数功能比较完善,并能进行功能扩展的逻辑部件。3.按计数增减趋势分按计数增减趋势分4.按电路集成度分按电路集成度分372024/6/17 周一假设使用下降沿有效的JK触发器382024/6/1
13、7 周一假设使用下降沿有效的JK触发器0=0=1392024/6/17 周一假设使用下降沿下降沿有效的JK触发器假设使用上升沿上升沿有效的D触发器三位二进制异步加法计数器三位二进制异步加法计数器402024/6/17 周一假设使用下降沿下降沿有效的JK触发器三位二进制异步减法计数器三位二进制异步减法计数器假设使用上升沿上升沿有效的D触发器412024/6/17 周一三、集成计数器功能分析及其应用三、集成计数器功能分析及其应用 常用常用TTL型型MSI计数器计数器 422024/6/17 周一1.异步集成计数器异步集成计数器 74LS90 异步式二五十进制计数器内部逻辑图逻辑符号432024/6
14、/17 周一0 1 2 3 45 6 78 9 0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 18421BCD码计数方式码计数方式模模2计数器计数器模模5计数器计数器CPCP442024/6/17 周一CP2 0 1 2 3 45 6 78 9 0 0 0 00 0 0 10 0 1 0 0 0 1 10 1 0 01 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 05421BCD码计数方式码计数方式452024/6/17 周一功功 能能 表表 直接复零直接复零异步清零异步清零直接置直
15、接置9异步置异步置9计数功能计数功能462024/6/17 周一8421BCD十进制计数器状态迁移表十进制计数器状态迁移表 例例1 用74LS90 组成七进制计数器。0 1 2 3 45 6 78 9 0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 1反馈归零法反馈归零法=0110(0111)0000过渡状态过渡状态472024/6/17 周一5421BCD十进制计数器状态迁移表十进制计数器状态迁移表CP2 0 1 2 3 45 6 78 9 0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1
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