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第一节 时序逻辑电路的特点 一、时序逻辑电路概述 逻辑电路可分为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。 组合逻辑电路的特点是任何时刻的输出只取决于当前的输入状态，与原来的输出状态无关。 时序电路每一时刻的输出不仅取决于当前的输入状态，而且与前一时刻的输出有关。这种电路具有记忆的功能，因此时序电路通常是由组合电路和存储电路两部分组成。 即：相同的输入，不一定得到相同的输出。 如活期存款。存入相同的数，但折中的总数相等吗？ 时序电路中其关键的器件是记忆器件即触发器。 根据组成时序电路的各个触发器在CP信号作用下是否同时动作将时序电路分为同步和异步两种类型： 同步时序电路是指组成时序电路的各个触发器在同一CP信号作用下同时动作； 异步时序电路是指组成时序电路的各个触发器并不在同一个时钟信号下同时动作。 同步时序电路：所有的时钟信号连接在一起并且同时使触发器发生状态变化，这种所有触发器状态同时变化的时序电路。 同步时序电路有统一的时钟脉冲，只有在时钟脉冲到来时，电路的状态才发生改变，而且每一个时钟脉冲只能使电路的状态改变一次。这里，时钟脉冲起着同步作用，故而称为同步时序电路。 异步时序电路：触发器时钟不是连接在一起或即使连接在一起但并不同时翻转（有些上升沿变化，有些下降沿变化）。 异步时序电路没有统一的时钟脉冲，输入的变化直接导致电路状态的变化，而且每次输入变化可能使电路状态改变多次。 所谓同步、异步取决于电路状态变化是否与时钟同步。 二、时序逻辑电路的结构特点 在电路结构上，时序电路除了包含有组合电路外，还必须包含有具有记忆功能的存储电路（存储电路通常由触发器构成），而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，影响其输出。 它有两组输入和两组输出。 把输入X1，X2，…，Xn称为时序电路的外部输入； 把输入Q1，Q2，…，Qr称为时序电路的内部输入，它是存储元件的输出反馈到组合电路的输入。 把输出Z1，Z2，…，Zm称为时序电路的外部输出； 把输出Y1，Y2，…，Yr称为时序电路的内部输出。 三、时序逻辑电路的描述方法 1、逻辑方程 用三个方程式全面地描述一个时序电路的逻辑功能： 输出方程——时序电路输出端的逻辑表达式。 Z = F1(X，Qn) 驱动方程——电路中各触发器输入端的逻辑表达式。 Y=F2(X,Qn) 状态方程——把驱动方程代入相应触发器的特性方程所得到的方程式（即触发器的次态方程）。 Qn+1=F3(Y,Qn) 即各触发器的次态与现态的关系方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。 2、状态表和状态图 在工程应用中，时序逻辑电路通常用状态表和状态图来表示。 状态表是用来描述时序逻辑电路的输入、状态和输出之间的关系的表格。 类似于真值表； 状态图是用图解方式来描述时序逻辑电路的输入、状态和输出之间的关系； 状态图是这样建立的：用小圆圈表示电路的各个状态，用有向箭头表示状态转换的方向（由现态到次态），并在箭头上标上Ij／Zk，它表示在输入值Ij的情况下，状态由Qi转换到下一状态Qi＋1时，其输出为Zk。输入在上，输出在下；当箭头的起点和终点在同一个圆圈上时，表示状态不变。 箭头表示状态转换的方向，起点是现态，终点是次态。 3、时序图 也就是时序电路的工作波形图，它能直观地描述时序电路的输入信号、时钟信号、输出信号及电路的状态转换等在时间上的对应关系。 时序图：表示相互关系的多重数字波形图；其中标有CP的是时钟脉冲信号，是数字系统中的时间参考信号。 第二节 时序逻辑电路的分析 一、时序电路的分析 时序电路的分析就是对给定的逻辑电路进行分析，找出在输入及时钟作用下，其电路的输出及状态的变化规则。 一般时序电路的分析可分为如下几步： 1、根据逻辑电路写出构成该电路的触发器的驱动方程和电路的输出方程； 2、根据所使用的触发器的特征方程求出状态方程； 3、列出输入及电路的现态与输出次态的状态表； （假设现态代入状态方程，计算出次态，再以得到的次态作为新的现态代入状态方程求出下一个次态，依此类推得到状态表。） 4、根据真值表画出该电路的状态图。 5、根据状态图说明其功能。 二、同步时序电路的分析 例1：分析下图所示的同步时序电路（主从JK触发器）。 解：电路构成：2个触发器（存贮），1个异或门（组合）；输入X，输出Z，状态Q1、Q0； ①、写出方程： 输出方程：Z=Q1n Q0n 驱动方程：J0 = K0 = 1 （每来一个脉冲，触发器的状态就翻转一次） J1 = K1 = X○Q0n 状态方程： 根据JK触发器的特性方程：Qn+1=J Qn+K Qn Q0n+1=J0Q0n+K0Q0n=Q0n（状态翻转） Q1n+1=J1Q1n+K1Q1n=J1Q1n+J1Q1n =J1○Q1n = X○Q0n