现代电子技术基础第十二时序逻辑电路幻灯片.ppt
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1、现代电子技术基础第十二时序逻辑电路第1页,共43页,编辑于2022年,星期日1.由触发器和控制激励和输出的组合逻辑电路构成由触发器和控制激励和输出的组合逻辑电路构成。12.1.1时序逻辑电路的基本结构时序逻辑电路的基本结构第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第2页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路时序逻辑时序逻辑电路的分类:电路的分类:12.1.2时序逻辑电路的分类:时序逻辑电路的分类:根据触发控制方式分类根据触发控制方式分类 :同步时序电路同步时序电路电路中所有触发器由同一时钟触发。电路中所有触发器由同一时钟触发。异步时序电路异步时序电路电路
2、中至少有一个触发器的触发时钟与电路中至少有一个触发器的触发时钟与其它触发器不同。其它触发器不同。根据输出控制方式分类:根据输出控制方式分类:米米利利(mealymealy)型型时时序序电电路路输输出出Z Z受受触触发发器器状状态态Q Q和和外外部部输输入入X X控制。控制。Z=fZ=f(X X,Q Q)莫莫尔尔(moore)(moore)型型时时序序电电路路输输出出Z Z仅仅受受触触发发器器状状态态Q Q控控制制,与与外部输入外部输入X X无关。无关。Z=fZ=f(Q Q)第3页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路12.1.3时序逻辑电路的描述方法:时
3、序逻辑电路的描述方法:时钟方程:时钟方程:CP=CP=k k(CKCK,Q Q)激励方程:激励方程:Y=Y=h h(X X,Q Q)次态方程:次态方程:Q Qn+1n+1=f f(x x、Q Qn n)输出方程:输出方程:Z=Z=g g(X X,Q Q)状态转换表和状态卡诺图:状态转换表和状态卡诺图:输入、现态(函数变量)与次态、输入、现态(函数变量)与次态、输出(函数值)的关系。输出(函数值)的关系。时序波形图:时序波形图:输入与输出数字信号的时序对应关系图。输入与输出数字信号的时序对应关系图。第4页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路状态转换图:状
4、态转换图:状态转换图是以拓扑图形式描述时序电路的转换关系。状态转换图是以拓扑图形式描述时序电路的转换关系。(1)(1)电路的每个状态用一个圈表示,圈中填入状态符电路的每个状态用一个圈表示,圈中填入状态符SiSi或状态或状态码值,码值,(2)(2)圈外用箭头表示状态转换关系,箭头从某现态指向其圈外用箭头表示状态转换关系,箭头从某现态指向其次态,次态,(3)(3)箭头旁标出控制该状态转换的控制条件箭头旁标出控制该状态转换的控制条件X X。(4)(4)输出输出MealyMealy:输出与输入一起标在箭头旁。用斜杠区分。:输出与输入一起标在箭头旁。用斜杠区分。MooreMoore:输出:输出Z Z标在
5、状态圈内,用斜杠区别于状态。标在状态圈内,用斜杠区别于状态。第5页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第6页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路12.1.412.1.4时序电路的分析方法时序电路的分析方法1.时序电路的分析步骤:时序电路的分析步骤:电路图电路图时钟方程、时钟方程、驱动方程和驱动方程和输出方程输出方程状态方程状态方程状态图、状状态图、状态表或时序态表或时序图图判断电路逻判断电路逻辑功能辑功能1235计算计算4第7页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路例例时
6、钟方程:时钟方程:输出方程:输出方程:同步时序电路的同步时序电路的时钟方程可省去时钟方程可省去不写。不写。驱动方驱动方程:程:1写写方方程程式式第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第8页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路2求状态方程求状态方程JK触发器的特性方程:触发器的特性方程:将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:第9页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路3计算、列状态表计算、列状态表0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11
7、 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 000001100第10页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路4画状态图、时序图画状态图、时序图状态图状态图第11页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路5电电路路功功能能时时序序图图有有效效循循环环的的6个个状状态态分分别别是是05这这6个个十十进进制制数数字字的的格格雷雷码码,并并且且在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的作作用用下下,这这6个状态是按递增规律变化的,即:个状态是按递增规律变化的,即:000001011111
8、110100000所所以以这这是是一一个个用用格格雷雷码码表表示示的的六六进进制制同同步步加加法法计计数数器器。当当对对第第6个个脉脉冲冲计计数数时时,计计数数器器又又重重新从新从000开始计数,并产生输出开始计数,并产生输出Y1。第12页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路例例输出方程:输出方程:同步时序电路,时钟方程省同步时序电路,时钟方程省去。去。驱动方驱动方程:程:1写写方方程程式式第13页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路2求状态方程求状态方程T触发器的特性方程:触发器的特性方程:将各触发器的驱动方
9、程代入,即得电路的状态方程:将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:第14页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路3计算、列状态表计算、列状态表第15页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路3计算、列状计算、列状态表态表第16页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路45电电路路功功能能由由状状态态图图可可以以看看出出,当当输输入入X 0时时,在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的作作用用下下,电电路路的的4个个状状态态按按递增规律循环变化,即:递增规律循环变化,即:0001101
10、100当当X1时时,在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的作作用用下下,电电路的路的4个状态按递减规律循环变化,即:个状态按递减规律循环变化,即:0011100100可可见见,该该电电路路既既具具有有递递增增计计数数功功能能,又又具具有有递递减减计计数数功功能能,是是一一个个2位位二二进进制制同同步步可逆计数器。可逆计数器。画画状状态态图图时时序序图图第17页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路例例异步时序电路,时钟方异步时序电路,时钟方程:程:驱动方驱动方程:程:1写写方方程程式式第18页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻
11、辑电路2求状态方程求状态方程D触发器的特性方程:触发器的特性方程:将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:将各触发器的驱动方程代入,即得电路的状态方程:第19页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路3计算、列状态表计算、列状态表第20页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路45电路功能电路功能由由状状态态图图可可以以看看出出,在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的作作用用下下,电电路路的的8个个状状态按递减规律循环变化,即:态按递减规律循环变化,即:000111110101100011010001000电路具有递减计数
12、功能,是一个电路具有递减计数功能,是一个3位二进制异步减法计数器。位二进制异步减法计数器。画状态图、时序图画状态图、时序图第21页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第22页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路第23页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路12.212.2寄存器寄存器 寄存器是数字系统常用的逻辑部件,它用来存放数码寄存器是数字系统常用的逻辑部件,它用来存放数码寄存器是数字系统常用的逻辑部件,它用来存放数码寄存器是数字系统常用的逻辑部件,它用来存放数码或指令
13、等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能或指令等。它由触发器和门电路组成。一个触发器只能存放一位二进制数,存放存放一位二进制数,存放存放一位二进制数,存放存放一位二进制数,存放 n n 位二进制时,要位二进制时,要位二进制时,要位二进制时,要 n n个触发器。个触发器。个触发器。个触发器。按功能分按功能分数码寄存器数码寄存器移位寄存器移位寄存器第24页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路1.1.1.1.数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器仅有寄存数码的
14、功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能仅有寄存数码的功能。清零清零寄存指令寄存指令通常由通常由通常由通常由D D触发器或触发器或触发器或触发器或R-SR-S触发器组成触发器组成触发器组成触发器组成并行输入方式并行输入方式并行输入方式并行输入方式RD.QDF0d0Q0.Q.DF1d1Q1.d2Q.DF2Q2QDF3d3Q300001101寄存数码寄存数码寄存数码寄存数码1101触发器状态不变触发器状态不变第25页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路2.2.移位寄存器移位寄存器不仅能不仅能不仅能不仅能寄存寄存寄存寄存数码,还有数码,还有数码,还有数码,还
15、有移位移位移位移位的功能。的功能。的功能。的功能。所谓移位,就是每来一个移位脉冲,寄存器中所所谓移位,就是每来一个移位脉冲,寄存器中所所谓移位,就是每来一个移位脉冲,寄存器中所所谓移位,就是每来一个移位脉冲,寄存器中所寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。寄存的数据就向左或向右顺序移动一位。按移位方式分类按移位方式分类单向移位寄存器单向移位寄存器双向移位寄存器双向移位寄存器第26页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路寄存数码寄存数码寄存数码寄存数码单向移位寄存器单向移位寄存器单向移位
16、寄存器单向移位寄存器清零清零D1移位脉冲移位脉冲23410111QQ3Q1Q2RD00000001001010110101101110 011 1QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3数据依次向左移动,称左移寄存器,数据依次向左移动,称左移寄存器,数据依次向左移动,称左移寄存器,数据依次向左移动,称左移寄存器,输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。输入方式为串行输入。QQQ从高位向低从高位向低位依次输入位依次输入第27页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路1110010110011000再输入四个移再输入四个移再输入四个移再
17、输入四个移位脉冲,位脉冲,位脉冲,位脉冲,10111011由高位至低位由高位至低位由高位至低位由高位至低位依依依依次从次从次从次从Q Q3 3端输出。端输出。端输出。端输出。串行输出方式串行输出方式串行输出方式串行输出方式清零清零D10111QQ3Q1Q2RD10111011QJKF0Q1QJKF2QJKF1QJKF3QQQ5移位脉冲移位脉冲786第28页,共43页,编辑于2022年,星期日第第1212章章 时序逻辑电路时序逻辑电路左移寄存器波形图左移寄存器波形图12345678C1111011DQ0Q3Q2Q11110待存待存数据数据1011存入寄存器存入寄存器0111从从Q3取出取出第29
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