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数字电路基础5 第 5章 时序逻辑电路 1、 目的要求 1、理解时序逻辑电路的结构和特点。 2、掌握时序逻辑电路的分析方法。 3、理解同步计数器和异步计数器的工作原理。 4、掌握用集成计数器构成任意进制计数器的方法。 5、掌握寄存器的工作原理及运用。 2、 主要内容 1、时序逻辑电路的结构和特点。 2、时序逻辑电路的分析方法。 3、同步计数器和异步计数器的工作原理。 4、用集成计数器构成任意进制计数器。 5、寄存器的工作原理及运用。 3、 重点、难点 1、时序逻辑电路的分析。 2、用集成计数器构成任意进制计数器。 4、 学时数:12学时 5.1 概述 组合逻辑电路基本单元是门电路，没有记忆功能; 时序逻辑电路基本单元是触发器，有记忆功能。 时序电路结构框图如图5.1所示。 图5.1 时序逻辑电路结构方框图 时序逻辑电路由组合电路和存储电路两部分构成。 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;而在异步时 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——时钟方程、驱动方程和输出方程。 (2) 求各个触发器的状态方程。 (3) 求出对应状态值——列状态表、画状态图和时序图。 (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5.2 所示的时序电路的逻辑功能。 解: (1) 写相关方程式。 Z ? 时钟方程 QJQJ1100 FFCP,CP,CP,1001 CKCK10? 驱动方程 CPJ,K,100 图5.2 时序电路 nJ,K,Q110 ? 输出方程 Z,QQ10 (2) 求各个触发器的状态方程。 J K触发器特性方程为 n，1nnQ,JQ，KQ 将对应驱动方程分别代入特性方程，进行化简变换可得状态方程: 1n，nQ,Q00 1n，nnnnQ,QQ，QQ10101 (3) 求出对应状态值。 ? 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。 ? 画状态图如图5.3(a)所示，画时序图如图5.3(b)所示。 表5.1 状 态 表 QQ10 0 00 1 nn，1nn，1Z (a)QQQQ 001 1 1 11 0 0 0 0 1 0 CP 0 1 1 0 0 Q0(b) 1 0 1 1 1 Q1 1 1 0 0 0 Z 图5.3 时序电路对应图形 (a) 状态图; (b) 时序图 (4) 归纳上述分析结果， 确定该时序电路的逻辑功能。 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。 N进制计数器同时也是一个N分频器。 【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 计数器是用来实现累计电路输入CP脉冲个数功能的时序电路。 在计数功能的基础上，计数器还可以实现计时、定时、分频和自动控制等功能，应用十分广泛。 计数器按照CP脉冲的输入方式可分为同步计数器和异步计数器。 计数器按照计数规律可分为加法计数器、 减法计数器和可逆计数器。 计数器按照计数的进制可分为二进制计数器(N=2n)和非二进制计数器(N?2n)，其中, N代表计数器的进制数，n代表计数器中触发器的个数。 5.2.1 同步计数器 1. 同步二进制计数器 同步二进制计数器电路如图5.4所示。 图5.4 同步二进制计数器 分析过程: (1) 写相关方程式。 时钟方程 CP,CP,CP,CP,012 驱动方程: nnnJ,K,1J,K,QJ,K,QQ110221000 (2)求各个触发器的状态方程。 JK触发器特性方程为 n，1nnQ,JQ，KQ 将对应驱动方程式分别代入JK触发器特性方程式，进行化简变换可得状态 方程: 1n，nQ,Q00 1n，nnnnQ,QQ，QQ11010 1n，nnnnnnnQ,QQQ，QQ，Q (3) 求出对应状态值。 列状态表如表5.2所示。 画状态图如图5.5(a)所示， 画时序图如图5.5(b)所示。 表5.2 状 态 表 nn，1nnn，1n，1QQQQQQ 0021 2 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0