合肥学院数字逻辑第五章.ppt

时序电路概述 时序电路概述 时序电路概述 2）．激励函数表达式 ：激励函数又称为控制函数，它反映了存储电路的输入Y与输入x和状态y之间的关系。其函数表达式为 ?? Yj = gj(x1，…，xn,y1,…，ys) j=1,2,…,r 3）．次态函数表达式 ：次态函数用来反映同步时序电路的次态y(n+1)与激励函数Y和电路现态y之间的关系，它与触发器类型相关。其函数表达式为???? ? yl (n+1) = kl(Yj，yl) j=1,2,…,r ； l=1,2 ,…，s?对于任何一个同步时序电路，一旦上述3组函数被确定，则其逻辑功能便被唯一确定。 3．作出状态表和状态图??? 根据表5.3所示的次态真值表，可作出该电路的状态表如表5.4所示，状态图如图5.7所示 4．描述电路的逻辑功能由状态图可以看出，该电路是一个2位二进制数可逆计数器。 当电路输入x=0时，可逆计数器进行加1计数，其计数序列为????????????????? ????? 当输入x=1时，可逆计数器进行减1计数，其计数序列为 ????????????????????  例3 分析如图5.9所示的同步时序电路。 3．作出状态表和状态图??? 根据输出函数表达式和表5.5所示次态真值表，可作出该电路的状态表如表5.6所示，状态图如图5.10所示。 2．把激励函数表达式代入触发器的次态方程，得到电路的次态方程组 ??? 该电路的存储电路只有一个触发器，因此，电路只有一个次态方程。根据J-K触发器的次态方程和电路的激励函数表达式，可导出电路的次态方程如下：??????? ????????????????????????  3．根据次态方程和输出函数表达式作出状态表和状态图??? 将输入x1、x2和现态y的所有取值组合代入次态方程和输出函数表达式，并计算出相应的次态和输出，可以作出该电路的状态表如表5.7所示，相应的状态图如图5.13所示。 ??????? 设计是分析的逆过程，即根据特定的逻辑要求，设计出能实现其逻辑功能的时序逻辑电路。 ??? 基于小规模集成电路的同步时序逻辑电路设计方法是一种经典方法，设计追求的目标是使用尽可能少的触发器和逻辑门实现给定的逻辑要求。??? ??? 建立原始状态图和原始状态表 ??? 原始状态图/表是对设计要求最原始的抽象,根据逻辑问题的文字描述理解电路的输入、输出及状态转移关系，进而形成状态图和状态表。由于开始得到的状态图和状态表可能包含多余的状态，所以称为原始状态图和原始状态表。 原始状态图/表是对设计要求的最原始的抽象，是构造相应电路的依据。如果原始状态图不正确，则依此设计出来的电路必然是错误的。因此，建立原始状态图/表是同步时序电路设计中最关键的一步。 ??? 由于状态图比状态表更形象、灵活，一般先画状态图后作状态表。 建立原始状态图和原始状态表 建立原始状态图/表一般应考虑如下几个问题：??? 一、确定电路模型??? 同步时序电路有Mealy型和Moore型两种模型，具体将电路设计成哪种模型，有的问题已由设计要求规定，有的问题可由设计者选择。??? 二、设立初始状态??? 时序逻辑电路在输入信号开始作用之前的状态称为初始状态。同一个电路用不同状态作为初始状态时，对相同输入序列所产生的状态响应序列和输出响应序列一般是不相同的。因此，在建立原始状态图时，应首先设立初始状态，然后从初始状态出发考虑在各种输入作用下的状态转移和输出响应。 建立原始状态图和原始状态表 三、根据需要记忆的信息增加新的状态??? 同步时序电路中状态数目的多少取决于需要记忆和区分的信息量。一般来说，若在某个状态下出现的输入信号能用已有状态表示，则应转向已有状态。仅当某个状态下出现的输入信号不能用已有状态表示时，才令其转向新的状态。这样，从初始状态出发，逐个增加和完善，直到每个状态下各种输入取值均已考虑而没有新的状态出现为止。 建立原始状态图和原始状态表 四、确定各时刻电路的输出??? 在Moore型电路中，应指明每种状态下对应的输出； 在Mealy型电路中应指明从每一个状态出发，在不同输入作用下的输出值。??? 在描述一个逻辑问题的原始状态图/表中，由于在开始时往往不知道描述一个给定的逻辑问题需要多少状态，因此，在原始/表中一般用字母或数字表示状态。 建立原始状态图和原始状态表 例1? 某模5加1和加2计数器有一个输入x和一个输出Z。输入x为加1