数电课件第6章

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1、 第 六 章时 序 逻 辑 电 路6.1 概述概述 一、组合电路与时序电路的区别一、组合电路与时序电路的区别1. 组合电路：组合电路：电路的输出只与电路的输入有关电路的输出只与电路的输入有关，与电路的与电路的前一时刻前一时刻的状态无关。的状态无关。2. 时序电路：时序电路： 时序电路在任何时刻的稳定输出，时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅不仅与与该时刻的输入信号有关，而且该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的还与电路原来的状态状态有关。有关。构成构成时序逻辑电路时序逻辑电路的基本单元是的基本单元是触发器触发器。 二、时序逻辑电路的分类：二、时序逻辑电路的分类：按按动动作作特特点点可可分分为为

2、同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路所有触发器状态的变化都是在所有触发器状态的变化都是在同同一触发信号一触发信号操作下操作下同时同时发生。发生。触发器状态的变化触发器状态的变化不是由同一不是由同一触发信号触发信号触发而发生变化。触发而发生变化。三、时序逻辑电路的功能描述方法三、时序逻辑电路的功能描述方法逻辑方程组逻辑方程组状态表状态表(类似与类似与真值表真值表)卡诺图卡诺图状态图状态图时序图时序图( (波形图波形图)逻辑图逻辑图 特性方程特性方程： 描述触发器描述触发器逻辑功能的逻辑表达式逻辑功能的逻辑表达式。驱动方程驱动方程：（激励方程）：（激励方程）触发器输入信

3、号触发器输入信号的逻辑的逻辑 表达式。表达式。状态方程状态方程：( (次态方程次态方程) )触发器次态输出的逻辑表达触发器次态输出的逻辑表达 式。驱动方程代入特性方程得状态式。驱动方程代入特性方程得状态方程方程输出方程输出方程：输出变量的逻辑表达式。：输出变量的逻辑表达式。1. 逻辑方程组逻辑方程组电路图电路图驱动方程驱动方程和和输出方程输出方程状态方程状态方程状态图、状态图、状态表状态表时序图时序图15时序电路的分析步骤：时序电路的分析步骤：46.2 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法2将驱动方将驱动方程代入特程代入特性方程性方程判断电路逻判断电路逻辑功能辑功能,检查检查自启动自启

4、动3计算简化步骤：简化步骤：从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程从给定电路写出存储电路中每个触发器的驱动方程（输入的逻辑式），得到整个电路的（输入的逻辑式），得到整个电路的驱动方程驱动方程将驱动方程代入触发器的特性方程，得到将驱动方程代入触发器的特性方程，得到状态方程状态方程从给定电路写出从给定电路写出输出变量的逻辑表达式输出变量的逻辑表达式:输出方程输出方程检查自启动检查自启动: 在在CLK作用下，无效状态能自动地进入作用下，无效状态能自动地进入到有效循环中，则称电路能自启动，否则称不能自启动。到有效循环中，则称电路能自启动，否则称不能自启动。有效状态：有效状态：在时序电路中，凡是被

5、利用了的状态。有效循环：有效循环：有效状态构成的循环。无效状态：无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态。无效循环：无效循环：无效状态若形成循环，则称为无效循环。例例6.2.1123112123312321.,1,JQ QKJQKQ QJQ QKQ 写写驱驱动动方方程程：*1231*132122*3231232.QJQKQQQ QQQQ QQ Q QQQ Q QQJKQ 代代入入触触发发器器的的特特性性方方程程得得（），状状态态方方程程：233.YQ Q 输输出出方方程程触发器输入信号的逻辑触发器输入信号的逻辑 表达式。表达式。根据状态方程根据状态方程和输出方程，计和输出方程，计算、列状态

6、转换算、列状态转换表表*1231*132122*323123QQ QQQQ QQ Q QQQ Q QQ Q 23YQ Q 状态转换状态转换表表根据状态转换表根据状态转换表画状态转换图画状态转换图000001010011100101110111/0/0/0/0/0/0/1/1Q3Q2Q1/Y这是一个同步七进制加这是一个同步七进制加法计数器，能自启动。法计数器，能自启动。进位进位电路状态电路状态转换方向转换方向输出输出作时序图作时序图 000001001011001011011000例6.2.311212(1)DQDAQQ 驱驱动动方方程程：*11*212QQQAQQ 状状态态方方程程：12121

7、212(3)YAQ QAQ QAQ QAQ Q 输输出出方方程程：（2）将驱动方程代人）将驱动方程代人D 触发器的触发器的特征方程：特征方程：Q*=D,得得输入输入 现现 态态 次 态输出输出12 QQ*1*2QQAY1 0011 11 000 0111 000 100 010 0*11*212QQQAQQ 状状态态方方程程：1212YAQ QAQ Q 输输出出方方程程：根据状态方根据状态方程和输出方程程和输出方程计算、列状态计算、列状态转换表转换表0 001 010 110 00001 01 1111 10 1输入 现 态 次 态输出12 QQ*1*2QQAY0 001 010 110 00

8、001 01 1111 10 11 0011 11 000 0111 000 110 000 0画状态转换图画状态转换图00011011输入输入0/0A/YQ2Q10/10/00/01/01/01/11/0A=0时是时是2位二进制加法计数器，位二进制加法计数器， Y为进位为进位A=1时是时是2位二进制减法计数器，位二进制减法计数器， Y为借位为借位作时序图作时序图 例题例题6.1、6.3、6.46.3 若干常用的时序逻辑电路若干常用的时序逻辑电路寄存器和移位寄存器寄存器和移位寄存器 一、寄存器一、寄存器 在数字电路中，用来存放二进制数据或代码在数字电路中，用来存放二进制数据或代码的电路称为的电

9、路称为寄存器寄存器。 寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的。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一个触发器可以存储1 1位二进制代码；存放位二进制代码；存放n位位二进二进制代码的寄存器，需用制代码的寄存器，需用n个个触发器来构成。触发器来构成。同步触发器构成4位寄存器边沿触发器构成边沿触发器构成（1）清零清零。 ，异步异步清零。即有：清零。即有：00000123QQQQ0DR0123*0*1*2*3DDDDQQQQ（2）送数送数。 时，时，CLK上升沿送数。即有：上升沿送数。即有：1DR（3）保持保持。在在 、 CLK上升沿以外时间，寄上升沿以外时间，寄存器

10、内容将保持不变。存器内容将保持不变。1DR二、移位寄存器二、移位寄存器单向移位寄存器单向移位寄存器2*31*20*1*0QQQQQQDQi、 经过经过4个个CLK信号以后，串行输入的信号以后，串行输入的4位代码全部移入寄位代码全部移入寄存器中，同时在存器中，同时在4个触发器输出端得到并行输出代码。个触发器输出端得到并行输出代码。D触发器组成的串入触发器组成的串入/并出、串入并出、串入/串出移位寄存器串出移位寄存器JK触发器组成的串入触发器组成的串入/并出、串入并出、串入/串出移位寄存器串出移位寄存器D触发器组成的串入触发器组成的串入/并出、串入并出、串入/串出移位寄存器串出移位寄存器D触发器组

11、成的串入触发器组成的串入/并出、串入并出、串入/串出移位寄存器串出移位寄存器单向移位寄存器具有以下主要特点：单向移位寄存器具有以下主要特点：（1 1）单向移位寄存器中的数码，在）单向移位寄存器中的数码，在CLK脉冲操脉冲操 作下，可以依次右移或左移。作下，可以依次右移或左移。（2 2）n位单向移位寄存器可以寄存位单向移位寄存器可以寄存n位二进制位二进制 代码。代码。n个个CLK脉冲即可完成串行输入工作，脉冲即可完成串行输入工作， 此后可从此后可从Q0Qn-1端获得并行的端获得并行的n位二进制数码，位二进制数码，再用再用n个个CLK脉冲又可实现串行输出操作。脉冲又可实现串行输出操作。（3 3）若