第5章时序逻辑电路12.pptVIP

第5章时序逻辑电路 5.1 概述 5.2 同步计数器 5.3 异步计数器 5.4 寄存器 本章小结 习题 5.1 概述 5.1.1 时序电路的分析方法 5.1.2 时序电路分析举例 第 5章时序逻辑电路 5.1 概述 时序逻辑电路简称时序电路， 是数字系统中非常重 要的一类逻辑电路。 常见的时序逻辑电路有计数器、寄 存器和序列信号发生器等。  所谓时序逻辑电路是指电路此刻的输出不仅与电路 此刻的输入组合有关, 还与前一时刻的输出状态有关。 它 是由门电路和记忆元件（或反馈支路）共同构成的。 时序电路结构框图如图5.2所示。它由两部分组成: 一部分是由逻辑门构成的组合电路，另一部分是由触发 器构成的、具有记忆功能的反馈支路或存储电路。 图中, A0～Ai代表时序电路输入信号，Z0～Zk代表时序电路输出 信号，W0～Wm代表存储电路现时输入信号，Q0～Qn代表 存储电路现时输出信号，A0～Ai和Q0～Qn共同决定时序 电路输出状态Z0～Zk。  按触发脉冲输入方式的不同， 时序电路可分为同步 时序电路和异步时序电路。同步时序电路是指各触发器状 态的变化受同一个时钟脉冲控制; 而异步时序电路中，各 触发器状态的变化不受同一个时钟脉冲控制。  5.1.1 时序电路的分析方法 分析时序电路的目的是确定已知电路的逻辑功能和工作特 点。具体步骤如下：  (1) 写相关方程式。 根据给定的逻辑电路图写出电路中各个触发器的时钟方程、 驱动方程和输出方程。  ① 时钟方程：时序电路中各个触发器CP脉冲的逻辑关系。 ② 驱动方程：时序电路中各个触发器的输入信号之间的逻 辑关系。  ③ 输出方程：时序电路的输出Z=f（A， Q），若无输出时 此方程可省略。  (2) 求各个触发器的状态方程。 将时钟方程和驱动方程代入相应触发器的特征方程式中， 求出触发器的状态方程。  (3) 求出对应状态值。 ① 列状态表：将电路输入信号和触发器现态的所有取值组 合代入相应的状态方程，求得相应触发器的次态，列表得出。 ② 画状态图（反映时序电路状态转换规律及相应输入、 输出信号取值情况的几何图形）。  ③ 画时序图（反映输入、 输出信号及各触发器状态的取 值在时间上对应关系的波形图）。  (4) 归纳上述分析结果， 确定时序电路的功能。 5.1.2 时序电路分析举例 例 1 分析如图5.3 所示的时序电路的逻辑功能。 解: (1) 写相关方程式。 ① 时钟方程  CP0=CP1=CP↓  ② 驱动方程 J0=1 K0=1 J1= K1= 图5·3 时序电路 (3) 求出对应状态值。 ① 列状态表： 列出电路输入信号和触发器原态的所 有取值组合，代入相应的状态方程， 求得相应的触发器次 态及输出，列表得到状态表5.1所示。  ② 画状态图如图5.4（a）所示，画时序图如图5.4（b） 所示。  表5.1 状态表 从图5.4（a）所示状态图可知：随着CP脉冲的递增, 不论 从电路输出的哪一个状态开始，触发器输出Q1Q0的变化都会进 入同一个循环过程， 而且此循环过程中包括四个状态，并且 状态之间是递增变化的。  当 Q1Q0= 11时，输出Z = 1；当Q1Q0取其他值时，输出Z = 0; 在Q1Q0变化一个循环过程中，Z = 1只出现一次，故Z为进 位输出信号。  综上所述，此电路是带进位输出的同步四进制加法计数器 电路。  【思考题】  1. 时序电路与组合电路相比较， 有什么相同点和 不同点？ 2. 分析时序电路的基本步骤是什么？ 5.2 同步计数器