时序逻辑电路五学习教案.pptx

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1、会计学1时序时序(sh x)逻辑电路五逻辑电路五第一页，共140页。第第第第6 6章章章章 时序时序时序时序(sh x)(sh x)逻逻逻逻辑电路辑电路辑电路辑电路6.1 6.1 时序时序时序时序(sh x)(sh x)逻辑电路的基本概念逻辑电路的基本概念逻辑电路的基本概念逻辑电路的基本概念6.2 6.2 同步同步同步同步(tngb)(tngb)时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析6.3 6.3 同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计6.4 6.4 异步时序逻辑电路的分析异步时序逻辑电路的分析异步时序逻辑电路

2、的分析异步时序逻辑电路的分析退出退出退出退出6.5 6.5 若干典型的时序逻辑集成电路若干典型的时序逻辑集成电路若干典型的时序逻辑集成电路若干典型的时序逻辑集成电路6.7 6.7 时序可编程逻辑器件时序可编程逻辑器件时序可编程逻辑器件时序可编程逻辑器件第1页/共140页第二页，共140页。6.1 时序时序(sh x)逻辑逻辑电路的基本概念电路的基本概念6.1.1 6.1.1 时序逻辑电路的模型时序逻辑电路的模型时序逻辑电路的模型时序逻辑电路的模型(mxng)(mxng)与分类与分类与分类与分类退出退出退出退出(tuch)(tuch)6.1.2 6.1.2 时序电路逻辑功能的表达时序电路逻辑功能

3、的表达时序电路逻辑功能的表达时序电路逻辑功能的表达第2页/共140页第三页，共140页。6.1.1 时序时序(sh x)逻辑电路的模型与逻辑电路的模型与分类分类1 1、时序电路的模型、时序电路的模型(mxng)(mxng)时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关信号有关(yugun)，而且还与电路原来的状态有关，而且还与电路原来的状态有关(yugun)。第3页/共140页第四页，共140页。2 2、时序电路的分类、时序电路的分类(fn li)(fn li)（1）根据时钟分类）根据时钟分类 同步时序电路同步时序电路(dinl)中，各

4、个触发器的时钟脉冲相同，即电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路(dinl)中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路(dinl)的状态只改变一次。的状态只改变一次。异步时序电路异步时序电路(dinl)中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路(dinl)中没有统一的时钟脉冲来控制电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路(dinl)状态的变化，电路状态的变化，电路(dinl)状态改变时，电路状态改变时，电路(dinl)中要更新状态的触发器的翻转有先中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。有后，是异步进行的。（

5、2）根据输出分类）根据输出分类 米利型时序电路米利型时序电路(dinl)的输出不仅与现态有关，而且还决定于电的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路路(dinl)当前的输入。当前的输入。穆尔型时序电路穆尔型时序电路(dinl)的其输出仅决定于电路的其输出仅决定于电路(dinl)的现态，的现态，与电路与电路(dinl)当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路而以电路(dinl)的状态直接作为输出。的状态直接作为输出。第4页/共140页第五页，共140页。时时序序电电路路的的逻逻辑辑功功能能可可用用逻逻辑辑方方程程组组、状状态态表表、状

6、状态态图图、时时序序图图4种种方式表示，这些表示方法在本质方式表示，这些表示方法在本质(bnzh)上是相同的，可以互相转换。上是相同的，可以互相转换。逻辑逻辑(lu j)方方程组有：程组有：输出方程组输出方程组状态方程组状态方程组激励方程组激励方程组6.1.2 时序电路逻辑时序电路逻辑(lu j)功能的表达功能的表达第5页/共140页第六页，共140页。1DC1Q0Q0D0CP1DC1Q1Q1D1&11AYFF0FF1例例例例输出输出(shch)方程组方程组激励激励(jl)方程组方程组状态状态(zhungti)方程组方程组1 1、逻辑方程组、逻辑方程组第6页/共140页第七页，共140页。输输

7、 入入输输 出出Q1nQ0nAQ1n+1Q0n+1Y0000111100110011010101010100010000010101001010102 2、状态表、状态表状态状态(zhungti)转换真值表转换真值表第7页/共140页第八页，共140页。Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1/YA=0A=100（a）01（b）10（c）11（d）00（a）/000（a）/100（a）/100（a）/110（c）/001（b）/011（d）/001（b）/0状态表状态表第8页/共140页第九页，共140页。3 3、状态图、状态图00(a)01(b)0/010(c)11(d)1/00/11/01/00/

8、10/11/0Q1Q0A/Y第9页/共140页第十页，共140页。4 4、时序、时序(sh(sh x)x)图图CPAQ0Q1Y第10页/共140页第十一页，共140页。6.2 同步时序逻辑电同步时序逻辑电路路(lu j din l)的的分析分析6.2.1 6.2.1 分析分析分析分析(fnx)(fnx)同步时序逻辑电路的一般步骤同步时序逻辑电路的一般步骤同步时序逻辑电路的一般步骤同步时序逻辑电路的一般步骤退出退出退出退出(tuch)(tuch)6.2.2 6.2.2 同步时序逻辑电路分析举例同步时序逻辑电路分析举例同步时序逻辑电路分析举例同步时序逻辑电路分析举例第11页/共140页第十二页，共

9、140页。电路图电路图时钟方程时钟方程(fngchng)、激励方程、激励方程(fngchng)和输出方程和输出方程(fngchng)状态方程状态方程状态表、状状态表、状态图或时序态图或时序(sh x)图图判断电路判断电路逻辑逻辑(lu j)功能功能12356.2.1 分析同步时序逻辑电路的一般步骤分析同步时序逻辑电路的一般步骤时序电路的分析步骤：时序电路的分析步骤：时序电路的分析步骤：时序电路的分析步骤：计算计算4第12页/共140页第十三页，共140页。6.2.2 同步时序同步时序(sh x)逻辑电路分析举逻辑电路分析举例例1TC1Q0Q0T01TC1Q1Q1T1CP&FF0FF1G1G2A

10、Y例例1写方程组写方程组时钟时钟(shzhng)方程：方程：输出输出(shch)方方程组：程组：激励方程组：激励方程组：输出与输入有关，为输出与输入有关，为输出与输入有关，为输出与输入有关，为米利型时序电路米利型时序电路米利型时序电路米利型时序电路第13页/共140页第十四页，共140页。2求状态求状态(zhungti)方程组方程组T触触发发器器的的特特性性(txng)方程：方程：将将各各触触发发器器的的激激励励(jl)方方程程代代入入，即即得得电电路路的的状状态态方方程程组：组：第14页/共140页第十五页，共140页。3计算计算(j sun)、列、列状态表状态表Q1nQ0nQ1n+1Q0n

11、+1/YA=0A=10001101100/001/010/011/001/010/011/000/1第15页/共140页第十六页，共140页。4画状态图画状态图00010/011100/01/01/01/11/0Q1Q0A/Y0/00/0第16页/共140页第十七页，共140页。4画时序画时序(sh x)图图CPAQ0Q1Y第17页/共140页第十八页，共140页。5电路电路(dinl)功能功能由状态图可以看出：由状态图可以看出：当当输输入入(shr)A0时时，在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的作作用用下下，电电路路的的状状态态保保持持不变，输出不变，输出Y始终为始终为0；当当输输入入(shr)A1

12、时时，在在时时钟钟脉脉冲冲CP的的上上升升沿沿的的作作用用下下，电电路路的的状态按逐次加状态按逐次加1的规律循环变化，即：的规律循环变化，即：0001101100并且在加到并且在加到11时，时，Y输出输出1。可可见见，该该电电路路是是一一个个由由A控控制制的的可可控控二二进进制制计计数数器器，A=0时时，停停止止计计数数，A=1时时，为为加加计计数数功功能能，输输出出Y的的下下降降沿沿可可作作为为加加计计数数的触发进位操作信号。的触发进位操作信号。该该电电路路还还可可视视为为序序列列信信号号的的检检测测电电路路，用用来来检检测测同同步步脉脉冲冲信信号号序序列列A中中1的的个个数数，一一旦旦检检

13、测测到到四四个个1状状态态（这这四四个个1状状态态可可以以不不连连续），电路就输出高电平。续），电路就输出高电平。第18页/共140页第十九页，共140页。例例输出输出(shch)方程组：方程组：同步时序电路，时钟同步时序电路，时钟(shzhng)方方程省去。程省去。激励激励(jl)方方程组：程组：1写写方方程程式式1JC1Q0Q0J01KK01JC1Q1Q1J11KK1CPAZ1FF0FF1&=1输出仅与电路现态有关，为输出仅与电路现态有关，为穆尔型时序电路穆尔型时序电路第19页/共140页第二十页，共140页。2求状态求状态(zhungti)方方程组程组JK触触发发器器的的特特性性(txn

14、g)方程：方程：将各触发器的驱动将各触发器的驱动(q dn)方程代入，即得电路的状态方程：方程代入，即得电路的状态方程：第20页/共140页第二十一页，共140页。3计算计算(j sun)、列状态表列状态表Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1ZA=0A=10001101101101100110001100001第21页/共140页第二十二页，共140页。00/001/0011/110/000011Q1Q0/ZA114画状态图画状态图第22页/共140页第二十三页，共140页。4画时序画时序(sh x)图图AQ0Q1ZCP第23页/共140页第二十四页，共140页。5电路电路(dinl)功能功能由状

15、态图可以看出：由状态图可以看出：当当输输入入A0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：0001101100当当A1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递减减规律循环变化，即：规律循环变化，即：0011100100 可可见见，该该电电路路既既具具有有加加计计数数功功能能，又又具具有有减减计计数数功功能能，是一个是一个2位二进制同步可逆计数器。位二进制同步可逆计数器。在在进进行行加加计计数数时时，Z信信号号的的下下降降沿沿触触发发进进位位操操作作；在在减减计数时，计数时，

16、Z信号的上升信号的上升(shngshng)沿触发借位操作。沿触发借位操作。第24页/共140页第二十五页，共140页。例例输出输出(shch)方方程组：程组：激励激励(jl)方程组：方程组：1写写方方程程式式1DC1Q0Q0D0CP1DC1Q1Q1D11DC1Q2Q2D2FF0&FF1FF2Z0Z1Z2第25页/共140页第二十六页，共140页。2求状态求状态(zhungti)方方程组程组D触触发发器器的的特特性性(txng)方程：方程：将将各各触触发发器器的的驱驱动动方方程程(fngchng)代代入入，即即得得电电路路的的状状态方程态方程(fngchng)：第26页/共140页第二十七页，共

17、140页。3计算计算(j sun)、列状态表列状态表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+10 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 01 0 01 1 00 0 10 1 01 0 01 1 0第27页/共140页第二十八页，共140页。4画状态图画状态图000010111100001011110101Q2Q1Q0第28页/共140页第二十九页，共140页。4画时序画时序(sh x)图图Q0Q1CPQ2TCP5电路电路(dinl)功能功能 由状态图可以看出：电路的有效状态是由状态图可以看出：电路的有效状态是3位循环码。由时序图可

18、以看出：电路正常工作时，各触发器的位循环码。由时序图可以看出：电路正常工作时，各触发器的Q端轮流出现一个脉冲信号，其宽度为端轮流出现一个脉冲信号，其宽度为1TCP周期，循环的周期为周期，循环的周期为3TCP，即在时钟脉冲的作用下，电路把宽度为，即在时钟脉冲的作用下，电路把宽度为1TCP的脉冲依次分配给各个的脉冲依次分配给各个(gg)触发器的触发器的Q端。端。因此电路的功能为脉冲分配器或节拍脉冲产生器。因此电路的功能为脉冲分配器或节拍脉冲产生器。第29页/共140页第三十页，共140页。6.3 同步时序同步时序(sh x)逻辑电路的设计逻辑电路的设计6.3.1 6.3.1 设计同步时序设计同步时

19、序设计同步时序设计同步时序(sh x)(sh x)逻辑电路的一般步骤逻辑电路的一般步骤逻辑电路的一般步骤逻辑电路的一般步骤退出退出退出退出(tuch)(tuch)6.3.2 6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例同步时序逻辑电路设计举例同步时序逻辑电路设计举例同步时序逻辑电路设计举例第30页/共140页第三十一页，共140页。设计设计(shj)要求要求原始原始(yunsh)状态状态图和原图和原始始(yunsh)状态状态表表最简状最简状态图和态图和最简状最简状态表态表画逻画逻辑图辑图检查检查(jinch)电路电路能否自能否自启动启动12466.3.1 设计同步时序逻辑电路的一般步骤设计同步时序逻辑

20、电路的一般步骤时序电路的设计步骤：时序电路的设计步骤：时序电路的设计步骤：时序电路的设计步骤：选触发器，求时钟、选触发器，求时钟、输出、状态、激励输出、状态、激励方程方程5状态状态编码编码 3化简化简第31页/共140页第三十二页，共140页。6.3.2 同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路(lu j din l)设设计举例计举例例例用用D触发器设计一个触发器设计一个(y)8421BCD码同步十进制加法计数器。码同步十进制加法计数器。根据给定的逻辑功能可知，电路的状态数、状态转换关系及状态编根据给定的逻辑功能可知，电路的状态数、状态转换关系及状态编码码(bin m)都已明确，因此可以省略第都已明确

21、，因此可以省略第1、2、3步，直接列出已编码步，直接列出已编码(bin m)的状态表。的状态表。计数脉冲计数脉冲CP的顺序的顺序现现 态态次次 态态Q3nQ2nQ1nQ0nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Q0n+1012345678900000000110000111100001100110001010101010000000110000111100001100110001010101010第32页/共140页第三十三页，共140页。4选触发器，求时钟选触发器，求时钟(shzhng)、输出、状态、输出、状态、激励方程激励方程 十进制数共有十进制数共有10个状态，因此需用个状态，因此需用4位二进制

22、代码，选用位二进制代码，选用4个个CP上升上升(shngshng)沿触发的沿触发的D触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、FF2、FF3表示。表示。由于要求采用同步方案，故时钟方程为：由于要求采用同步方案，故时钟方程为：该电路的输出就是各触发器的输出状态。该电路的输出就是各触发器的输出状态。由于要求用由于要求用D触发器来实现，所以状态方程组跟激励方触发器来实现，所以状态方程组跟激励方程组是相同的。可以程组是相同的。可以(ky)运用卡诺图化简得到。运用卡诺图化简得到。第33页/共140页第三十四页，共140页。0001111000000010001110Q0nQ1nQ2nQ3nD30110

23、0001111000000011111110Q0nQ1nQ2nQ3nD210000001111000011010111110Q0nQ1nQ2nQ3nD100000001111000101011011110Q0nQ1nQ2nQ3nD00010第34页/共140页第三十五页，共140页。5逻辑图逻辑图检查电路检查电路(dinl)能否能否自启动自启动6 将该电路的将该电路的6个无效状态：个无效状态：1010、1011、1100、1101、1111分别作为现态，代入状态方程求各自对应的次态，若还不分别作为现态，代入状态方程求各自对应的次态，若还不能进入有效状态，则以求得的新的状态再作为现态求次态，以能

24、进入有效状态，则以求得的新的状态再作为现态求次态，以此类推，看最终能够进入有效状态，若所有此类推，看最终能够进入有效状态，若所有(suyu)的无效的无效状态都可以进入有效状态，则该电路具有自启动能力。状态都可以进入有效状态，则该电路具有自启动能力。Q2Q2Q1Q00000000100100011101110101001100001110110010001011110110111111100第35页/共140页第三十六页，共140页。例例1建立建立(jinl)原始原始状态图状态图设计一个按自然态序变化的设计一个按自然态序变化的7进制同步进制同步(tngb)加法计数器，加法计数器，计数规则为逢七进

25、一，产生一个进位输出。计数规则为逢七进一，产生一个进位输出。状态状态(zhungti)化简化简2状态编码状态编码 3已经最简。已经最简。已是二进制状态。已是二进制状态。第36页/共140页第三十七页，共140页。4选触发器，求时钟、输出选触发器，求时钟、输出(shch)、状态、激励、状态、激励方程方程因需用因需用3位二进制代码，选用位二进制代码，选用3个个CP下降沿触发的下降沿触发的JK触发器，触发器，分别分别(fnbi)用用FF0、FF1、FF2表示。表示。由于要求采用同步方案，故时钟方程为：由于要求采用同步方案，故时钟方程为：输出输出(shch)方方程：程：Y 的卡诺图0001111000

26、0001001nnQQ01nQ2Y第37页/共140页第三十八页，共140页。状状状状态态态态方方方方程程程程不化简，以便使之与JK触发器的特性方程(fngchng)的形式一致。(a)10+nQ的卡诺图00011110010011100nnQQ01nQ2(b)11+nQ的卡诺图00011110001011010nnQQ01nQ2(c)12+nQ的卡诺图00011110000101110nnQQ01nQ2第38页/共140页第三十九页，共140页。比比较较(bjio)，得得驱驱动动方程：方程：逻逻辑辑图图5YFF0FF1FF2CPQ1Q21JC11K 1JC1 1K 1JC11K&Q0Q2&1&

27、Q1Q0第39页/共140页第四十页，共140页。检查电路检查电路(dinl)能否能否自启动自启动6将无效状态将无效状态(zhungti)111代入状态代入状态(zhungti)方程计算：方程计算：可见可见111的次态为有效状态的次态为有效状态(zhungti)000，电路能够自启动。，电路能够自启动。第40页/共140页第四十一页，共140页。设设计计一一个个序序列列(xli)编编码码检检测测器器，当当检检测测到到输输入入信信号号出出现现110（按按由由左左自自右右的的顺顺序序）时时，电电路路的的输输出出为为1，否否则则输输出出为为0。例如：输入。例如：输入 A 10110011101111

28、0 输出输出 Y 000010000100001例例1建立建立(jinl)原原始状态图始状态图S0S1S2S3设电路的初始设电路的初始 状态为状态为S0。若第一次输入若第一次输入0时，则保持在时，则保持在S0 状态不状态不变，若第一次输入变，若第一次输入1时，由状态时，由状态S0转入转入(zhun r)状态状态S1，两种情况输出都为，两种情况输出都为0；在状态在状态S1时，若继续输入时，若继续输入0，由状态，由状态S1转入转入(zhun r)状态状态S0，若继续输入，若继续输入1，由状态，由状态S1转入转入(zhun r)状态状态S2，两，两种情况输出都为种情况输出都为0；1/0A/Y1/00

29、/11/00/01/00/00/0在状态在状态S2时，若继续输入时，若继续输入0，由状态，由状态S2转入状态转入状态S3，此时输入为，此时输入为110。输出为。输出为1，若继续输入，若继续输入1，则保持在，则保持在S2 状态不变，并输出状态不变，并输出0 ；在状态在状态S3时，若继续输入时，若继续输入0，返回状态，返回状态S0，若继续输入，若继续输入1，返回状态，返回状态S1，输出均为输出均为0 。S第41页/共140页第四十二页，共140页。1建立建立(jinl)原原始状态表始状态表现态（现态（Sn）次态次态/输出（输出（Sn+1/Y）A=0A=1S0S1S2S3S0/0S0/0S3/1S0

30、/0S1/0S2/0S2/0S1/0第42页/共140页第四十三页，共140页。原原始始(yunsh)状状态态图图中中，凡凡是是在在输输入入相相同同时时，输输出出相相同同、要要转转换换到到的的次次态态也也相相同同的的状状态态，称称为为等等价价状状态态。状状态态化化简简就就是是将将多多个个等等价价状状态态合合并并成一个状态，把多余的状态都去掉，从而得到最简的状态图。成一个状态，把多余的状态都去掉，从而得到最简的状态图。状态状态(zhungti)化简化简2状态状态(zhungti)编码编码 3 所得原始状态图中，状态所得原始状态图中，状态S0和和S3等价。因为它们在输入为等价。因为它们在输入为1时

31、时输出都为输出都为0，且都转换到次态，且都转换到次态S1；在输入为；在输入为0时输出都为时输出都为0，且都转换到，且都转换到次态次态S0。所以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用。所以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用S0表示。表示。S0=00S1=01S2=11第43页/共140页第四十四页，共140页。4选触发器，求时钟、输出选触发器，求时钟、输出(shch)、状态、状态、激励方程激励方程 选选用用2个个CP下下降降沿沿触触发发的的JK触触发发器器，分分别别(fnbi)用用FF0、FF1表示。采用同步方案。表示。采用同步方案。根根据据JK触触发发器器的的状状态态图图，可可以以做做出出

32、JK触触发发器器的的激激励励表表，如下：如下：QnQn+1JK0011010101 10第44页/共140页第四十五页，共140页。Qn1Qn0AQn+11Qn+10Y激励信号激励信号J1K1J0K0000011001111010101000101010101000010000110011010状态转换真值表及激励状态转换真值表及激励(jl)信号信号第45页/共140页第四十六页，共140页。激激励励(jl)方方程程第46页/共140页第四十七页，共140页。逻逻辑辑图图5检查检查(jinch)电路能电路能否自启动否自启动6将无效状态将无效状态(zhungti)10代入输出方程和激励方程代入输

33、出方程和激励方程计算：计算：电路电路(dinl)能够自启能够自启动。动。0010110/1 1/0输输出出方方程程YA&1JC1Q01K1JC1Q11K1&CPFF0FF1第47页/共140页第四十八页，共140页。设设计计一一个个串串行行数数据据(shj)检检测测电电路路，当当连连续续输输入入3个个或或3个个以以上上1时，电路的输出为时，电路的输出为1，其它情况下输出为，其它情况下输出为0。例如：。例如：输入输入 X 101100111011110输出输出 Y 000000001000110例例1建立建立(jinl)原始原始状态图状态图S0S1S2S3设电路开始处于输入设电路开始处于输入(s

34、hr)0的的 状态为状态为S0。第一次输入第一次输入1时，由状态时，由状态S0转入状转入状态态S1，并输出，并输出0；1/0X/Y若继续输入若继续输入1，由状态，由状态S1转入状转入状态态S2，并输出，并输出0；1/0如果仍接着输入如果仍接着输入1，由状态，由状态S2转转入状态入状态S3，并输出，并输出1；1/1此后若继续输入此后若继续输入1，电路仍停留在状，电路仍停留在状态态S3，并输出，并输出1。1/1电路无论处在什么状态，只电路无论处在什么状态，只要输入要输入0，都应回到，都应回到S0状态，状态，并输出并输出0，以便重新计数。，以便重新计数。0/00/00/00/0第48页/共140页第

35、四十九页，共140页。原原始始状状态态图图中中，凡凡是是在在输输入入相相同同(xin tn)时时，输输出出相相同同(xin tn)、要要转转换换到到的的次次态态也也相相同同(xin tn)的的状状态态，称称为为等等价价状状态态。状状态态化化简简就就是是将将多多个个等等价价状状态态合合并并成成一一个个状状态态，把把多多余余的的状状态态都都去去掉掉，从而得到最简的状态图。从而得到最简的状态图。状态状态(zhungti)化简化简2状态状态(zhungti)编码编码 3所得原始状态图中，状态所得原始状态图中，状态S2和和S3等价。因为它们在输入为等价。因为它们在输入为1时输出都为时输出都为1，且都转换

36、到次态且都转换到次态S3；在输入为；在输入为0时输出都为时输出都为0，且都转换到次态，且都转换到次态S0。所。所以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用以它们可以合并为一个状态，合并后的状态用S2表示。表示。S0=00S1=01S2=10第49页/共140页第五十页，共140页。4选触发器，求时钟选触发器，求时钟(shzhng)、输出、状态、输出、状态、激励方程激励方程选选用用(xunyng)2个个CP下下降降沿沿触触发发的的JK触触发发器器，分分别别用用FF0、FF1表表示示。采用同步方案，即取：采用同步方案，即取：输输出出(shch)方方程程状状态态方方程程第50页/共140页第五十一页，

37、共140页。比比较较，得得驱驱动动(q dn)方程：方程：逻逻辑辑图图5检查电路检查电路(dinl)能否能否自启动自启动6将无效状态将无效状态11代入输出代入输出(shch)方程和状态方程计方程和状态方程计算：算：电路能够电路能够自启动。自启动。0011100/0 1/0YFF0FF11XQ11JC11K1JC11K&CPQ1&1&Q0Q0第51页/共140页第五十二页，共140页。给给定定(i dn)的的逻逻辑辑功功能能如如下下图图的的原原始始状状态态图图所所示示，试用试用D触发器设计逻辑电路。触发器设计逻辑电路。例例ad0/0fg0/01/01/01/11/0SA/Y0/00/0ecb1/

38、11/10/00/00/01/1第52页/共140页第五十三页，共140页。1列出原始列出原始(yunsh)状态表状态表现态（现态（Sn）次态次态/输出（输出（Sn+1/Y）A=0A=1abcdefga/0c/0a/0e/0a/0g/0a/0b/0d/0d/0f/1f/1f/1f/1等价等价等价等价(dngji)(dngji)状态状态状态状态第53页/共140页第五十四页，共140页。状态状态(zhungti)化简化简现态（现态（Sn）次态次态/输出（输出（Sn+1/Y）A=0A=1abcdefa/0c/0a/0e/0a/0e/0b/0d/0d/0f/1f/1f/1等价等价等价等价(dngji

39、)(dngji)状态状态状态状态2第54页/共140页第五十五页，共140页。最简状态表最简状态表现态（现态（Sn）次态次态/输出（输出（Sn+1/Y）A=0A=1abcdea/0c/0a/0e/0a/0b/0d/0d/0d/1d/1第55页/共140页第五十六页，共140页。最简状态图最简状态图ad0/0e0/01/01/01/11/0SA/Y0/0cb1/10/00/0第56页/共140页第五十七页，共140页。3状态状态(zhungti)分配分配状态状态方案方案1自然二进制码自然二进制码方案方案2格雷码格雷码方案方案3“一对一一对一”abcde0000010100111000000010

40、110101100000100010001000100010000第57页/共140页第五十八页，共140页。已分配已分配(fnpi)状态状态的状态表的状态表Q2n Q1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1/YA=0A=10000100110010100 0 0/00 1 0/00 0 0/01 0 0/00 0 0/00 0 1/00 1 1/00 1 1/00 1 1/10 1 1/1第58页/共140页第五十九页，共140页。4确定激励确定激励(jl)方程组和输出方方程组和输出方程组程组 根根据据化化简简后后的的状状态态(zhungti)图图可可知知，需需要要用用3个个上上升升沿沿触发

41、的触发的D触发器来实现，它们的输出分别是触发器来实现，它们的输出分别是Q2、Q1、Q0。根根据据已已分分配配状状态态(zhungti)的的状状态态(zhungti)表表，可可得得状态状态(zhungti)转换真值表。转换真值表。第59页/共140页第六十页，共140页。Q2nQ1nQ0nAQ2n+1(D2)Q1n+1(D1)Q0n+1(D0)Y00000000110000111100001100110001010101010000001000001101010101010101010000000101状态转换状态转换(zhunhun)真值表及真值表及激励信号激励信号第60页/共140页第六十一

42、页，共140页。0001111000000010011110AQ0nQ1nQ2nD200000001111000001010101110AQ0nQ1nQ2nD111010001111000010010101110AQ0nQ1nQ2nD011010001111000000010001110AQ0nQ1nQ2nY0101第61页/共140页第六十二页，共140页。5逻辑图逻辑图1DC1Q0Q0D0R1DC1Q1Q1D1RQ2Q2D2CP&1RESET1DC1RFF0FF1FF211&A第62页/共140页第六十三页，共140页。0000110/01000/01/01/01/11/0A/Y0/001

43、00011/10/00/0Q2Q1Q01010/01/11110/01/11101/10/0检查电路检查电路(dinl)能否能否自启动自启动6第63页/共140页第六十四页，共140页。6.4 异步时序异步时序(sh x)逻辑电路的分析逻辑电路的分析第64页/共140页第六十五页，共140页。异异步步时时序序逻逻辑辑电电路路没没有有统统一一的的时时钟钟脉脉冲冲，各各存存储储电电路路不不是是同同时时更更新新状状态态，状状态态之之间间没没有有准准确确的的分分界界。在在分分析析脉脉冲冲异异步步时时序电路时必须注意以下几点：序电路时必须注意以下几点：（1）分分析析状状态态转转换换时时必必须须考考虑虑各

44、各触触发发器器的的时时钟钟信信号号作作用用情情况况，要写出时钟方程。要写出时钟方程。（2）每每一一次次状状态态转转换换必必须须从从输输入入信信号号所所能能影影响响触触发发的的第第一一个个触触发器开始发器开始(kish)逐级确定。逐级确定。（3）每一次状态转换都有一定的时间延迟。）每一次状态转换都有一定的时间延迟。从从现现态态到到次次态态的的转转换换过过程程中中有有一一段段“不不稳稳定定”的的时时间间。只只有有当当全全部部触触发发器器状状态态转转换换完完毕毕，电电路路才才进进入入新新的的“稳稳定定”状状态态。因因此此异异步步时时序序电电路路的的输输入入信信号号（包包括括时时钟钟信信号号）必必须须

45、等等待待电电路路进进入入稳稳定定状状态态之之后后才才允允许许发发生生改改变变。否否则则电电路路会会处处在在不不确确定定的的状状态。态。第65页/共140页第六十六页，共140页。分析分析(fnx)图示逻辑电路图示逻辑电路例例输出输出(shch)方程：方程：异步时序电路，时钟异步时序电路，时钟(shzhng)方程：方程：激励方程：激励方程：1写写方方程程式式1DC1Q0Q0D0CLKQ1Q1D1FF0&FF1Z1DC1CP0CP1第66页/共140页第六十七页，共140页。2求状态方程求状态方程D触触发发器器的的特特性性(txng)方程：方程：将将各各触触发发器器的的驱驱动动方方程程(fngch

46、ng)代代入入，即即得得电电路路的的状状态方程态方程(fngchng)：第67页/共140页第六十八页，共140页。3计算计算(j sun)、列、列状态表状态表现态现态时钟时钟次态次态输出输出Q1nQ0nCP1CP0Q1n+1Q0n+1Z00110010001001011101第68页/共140页第六十九页，共140页。Q1Q0/Z00/011/110/001/04画状态图和时序画状态图和时序(sh x)图图Q0Q1ZCP状态不确定状态不确定5电路电路(dinl)功能功能 由由状状态态图图和和时时序序图图可可知知，是是一一个个异异步步二二进进制制减减法法计计数数器器，Z信信号的上升沿可触发号的

47、上升沿可触发(chf)借位操作。或是一个序列信号发生器。借位操作。或是一个序列信号发生器。4TCP1TCP第69页/共140页第七十页，共140页。输出输出(shch)方程：方程：时钟时钟(shzhng)方程：方程：状态方程：状态方程：1写写方方程程式式T触触发发器器的的特特性性(txng)方方程：程：CLKQ1Q1&FF1C1CQ0Q0FF011CQ2Q2FF2CP0CP1CP2Q1Q0例例第70页/共140页第七十一页，共140页。2计算计算(j sun)、列、列状态表状态表现态现态时钟时钟次态次态Q2nQ1nQ0nCP2CP1CP0Q2n+1Q1n+1Q0n+10000111100110

48、01101010101000100000110001110100101第71页/共140页第七十二页，共140页。4画状态图画状态图Q2Q1Q00000011000111111011100105电路电路(dinl)功功能能异步五进制异步五进制加计数器加计数器第72页/共140页第七十三页，共140页。例例设计设计(shj)一个异一个异步时序电路，要求步时序电路，要求如右图所示状态图如右图所示状态图4选触发器，求时钟、输出、状态选触发器，求时钟、输出、状态(zhungti)、驱动方程驱动方程选用选用(xunyng)3个个CP上升沿触发的上升沿触发的D触发器，分别用触发器，分别用FF0、FF1、F

49、F2表示。表示。输输出出方方程程第73页/共140页第七十四页，共140页。次态卡诺图时钟(shzhng)方程：FF0每输入一个CP翻转(fn zhun)一次，只能选CP选择时钟脉冲的一个选择时钟脉冲的一个选择时钟脉冲的一个选择时钟脉冲的一个基本原则：在满足翻基本原则：在满足翻基本原则：在满足翻基本原则：在满足翻转要求转要求转要求转要求(yoqi)(yoqi)的条的条的条的条件下，触发沿越少越件下，触发沿越少越件下，触发沿越少越件下，触发沿越少越好。好。好。好。FF1在t2、t4时刻翻转，可选Q0FF2在t4、t6时刻翻转，可选Q0第74页/共140页第七十五页，共140页。第75页/共140

50、页第七十六页，共140页。电电路路图图5检查检查(jinch)电路能否电路能否自启动自启动6将无效状态将无效状态110、111代代入输出方程入输出方程(fngchng)和状态方程和状态方程(fngchng)计算：计算：电路电路(dinl)能能够自启动。够自启动。特性方程：特性方程：第76页/共140页第七十七页，共140页。时时序序电电路路的的特特点点是是：在在任任何何时时刻刻的的输输出出不不仅仅和和输输入入有有关关，而而且且还还决决定定于于电电路路原原来来的的状状态态。为为了了记记忆忆电电路路的的状状态态，时时序序电电路路必必须须包包含含有有存存储储电电路路。存存储储电电路路通通常常以以触触