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单元15-时序逻辑电路.pdf

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1、学习文档仅供参考第十六单元时序逻辑电路8 学时第 4956 学时主要内容：时序逻辑电路的分析与设计教学重点：时序逻辑电路的分析与设计方法教学难点：时序逻辑电路的设计教学方法：启发式教学、探究式教学教学手段：实验、理论、实际应用相结合第一部分知识点一、时序电路概述时序电路的状态及输出是与时间顺序有关的，由组合电路和存储电路多为触发器组成，1、特点任意时刻的输出，不仅与该时刻的输入有关、还与电路原来的状态有关。2、分类按逻辑功能分为计数器、寄存器等，按触发器工作分为同步电路和异步电路，按电路输出信号特性分为 Mealy 型输出与输入及电路现态有关和Moore 型输出仅与电路现态有关电路。二、时序电

2、路的分析1、分析步骤1写出电路的时钟方程各触发器的CP 表达式、输出方程各输出端表达式及驱动方程各触发器的触发信号表达式。2求出电路的状态方程各触发器的状态表达式3计算得出电路工作状态表4画状态图及时序图5分析电路功能2、分析举例分析时序电路学习文档仅供参考1时钟方程CP0=CP1=CP2=CP 输出方程nnnQQQY012驱动方程nQJ20、nQK20，nQJ01、nQK01，nQJ12、nQK122状态方程将 J、K 代入 JK 触发器特征方程nnnQKQJQ1得各触发器状态方程：nnQQ210、nnQQ011、nnQQ1123计算得到状态表现态次态输出nQ2nQ1nQ012|n

3、Q11nQ10nQY0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 4画状态图及时序图5逻辑功能这是一个有六个工作状态的同步工作电路，属Moore 型电路。6有效态和无效态文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W

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11、设计的一般步骤1根据给定条件要求，确定逻辑变量、状态数目，建立原始状态图；2合并等价状态输入相同时、输出相同且转换的状态也相同的状态叫等价状态，得最简状态图；3用最少位数的二进制码表示状态，得到编码后的状态图；4选择触发器，求时钟方程、输出方程一般利用卡诺图、状态方程一般用卡诺图；5变换状态方程，使之与所选择触发器的特征方程一致，得到驱动方程；6作逻辑电路图7将无效态带入状态方程，检查电路能否自启动，假设不能自启动，应从新设计或利用触发器的预置端强行将无效态预置到有效态。2、设计举例例 1：设计一串行数据检测电路。要求：连续输入3 个或 3 个以上 1 时输出为1，否则为0。1根据给定条件要求

12、，确定逻辑变量、建立原始状态图用 X 表示输入、Y表示输出，可用4 个状态 S0、S1、S2、S3表示电路不同状态，其中，S0表示初态，S1、S2、S3分别表示连续输入1 个 1、2 个 1、3 个及 3 个以上 1 时电路的状态，得到原始状态图：2合并等价状态，得最简状态图显然 S2、S3等价，合并后的状态图为：文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E1

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20、输出方程：YXQ1n利用次态卡诺图得到状态方程：Q1n+1XQ0nQ0n+1X5变换状态方程，使之与所选择触发器的特征方程一致，得到驱动方程JK 触发器特征方程为nnnQKQJQ1变换 Q1n+1、Q0n+1，使之与nnnQKQJQ1一致：nnnnnnnnnnnnnnQQXQXQQXQQXQQXQ)QQ(XQQ101010101011011加上了约束项nnQQX10为了式子简单。不加也行n1n1n01n1XQQXQQn0n0n0n01n0XQQX)QQX(Q比较得驱动方程：J1=XQ0n、K1=X，J0=X、K0=X6作逻辑电路图文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10

21、ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10

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28、n+1X，得到：电路能自启动。设计完毕。例 2：设计一时序电路，实现下列图所示的状态图：由于已给出了二进制编码状态图，设计直接从第4 步开始。1选择触发器，求时钟方程、输出方程、状态方程选用 3 个 CP 上升沿触发也可选择下降沿触发的D 触发器。让三者同步工作也可异步工作，则：CP0=CP1=CP2=CP。利用卡诺图得到输出方程：nnQQPY01nnnQQQY012利用次态卡诺图得到状态方程：文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X

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36、QDQ0010nnnnnQQQQDQ0101111n0120212212QQQPQQQQDQnnnnnnn则nQD00nnnnQQQQD01011nnnnnnnQQQPQQQQD012021223作逻辑电路图参见教材P262图。4将无效态带入状态方程，检查电路能否自启动当 P=0 时，有 100、101、110、111 四个无效状态，分别带入输出方程及状态方程，得到：电路能自启动。设计完毕。文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D

37、3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9

38、D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X

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40、X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E1

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43、E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8学习文档仅供参考四、计数器计数器是记录数据的电路，这种电路一般只有计数脉冲CP 信号，很少有另外的输入信号，属Moore 型时序电路，且电路主要组成单元是时钟触发器。1、计数器分类1按计数进制分二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器2按计数递增、递减分加法计数器、减法计数器

44、、可逆计数器3按计数模分模 2n计数器、模非2n计数器计数器4按计数器工作情况分同步计数器、异步计数器5按计数器使用的开关元件分TTL 计数器、CMOS 计数器2、同步二进制计数器1同步二进制加法计数器以 3 位模 8、M=8 计数器为例进行设计。计数器方框图及状态图选择触发器，求时钟方程、输出方程、状态方程选择 3 个后沿触发的JK 触发器。计数器同步工作，所以CP0=CP1=CP2=CP 由 C 的卡诺图得到输出方程：C=Q2nQ1nQ0n由电路次态卡诺图得到触发器次态卡图，进而得到状态方程。文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:C

45、W5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:CW5B10E10X9D3 HP6V5R7Z6S10 ZJ5H9V8W2U8文档编码:

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4.3 金币

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