步时序逻辑电路.ppt
《步时序逻辑电路.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《步时序逻辑电路.ppt(42页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第六章第六章 时序逻辑电路的分析和设计时序逻辑电路的分析和设计一、时序逻辑电路:一、时序逻辑电路:1、数字逻辑电路:、数字逻辑电路:组合逻辑电路(特点):任何时刻电路产生的稳组合逻辑电路(特点):任何时刻电路产生的稳定输出信号定输出信号仅与该时刻仅与该时刻电路的输入信号有关。电路的输入信号有关。时序逻辑电路(特点):任何时刻电路的稳定输时序逻辑电路(特点):任何时刻电路的稳定输出信号与出信号与该时刻和过去该时刻和过去的输入信号都有关,必须的输入信号都有关,必须含有存储电路。含有存储电路。2、时序逻辑电路:、时序逻辑电路:同步时序逻辑电路:同步时序逻辑电路:某时刻某时刻电路的稳定输出与电路的稳定
2、输出与该该时刻时刻的输入和电路的状态有关。的输入和电路的状态有关。异步时序逻辑电路:电路中异步时序逻辑电路:电路中没有统一的时钟脉冲没有统一的时钟脉冲,电路状态的改变是由外部输入信号的变化直接引电路状态的改变是由外部输入信号的变化直接引起的。起的。6.1 时序逻辑电路的基本概念时序逻辑电路的基本概念一、时序逻辑电路的基本结构及特点:一、时序逻辑电路的基本结构及特点:1、基本结构:由组合电路和存储电路(延迟元件和触、基本结构:由组合电路和存储电路(延迟元件和触发器),两部分组成。发器),两部分组成。2、逻辑关系:、逻辑关系:1)输出方程)输出方程Z=F1(X,Qn););2)驱动)驱动方程(激励
3、函数):方程(激励函数):Y=F2(X,Qn););3)状(次)态)状(次)态方程:方程:Qn+1=F3(Y,Qn)。3、特点:、特点:1)它由组合电路和存储电路组成。)它由组合电路和存储电路组成。2)时序)时序逻辑电路中存在反馈,因而电路的工作状态与时间因逻辑电路中存在反馈,因而电路的工作状态与时间因素相关,即时序电路的输出由电路的输入和电路原来素相关,即时序电路的输出由电路的输入和电路原来的状态共同决定。的状态共同决定。二、时序逻辑电路的分类:二、时序逻辑电路的分类:同步时序电路的速度高于异步时序电路,但电路结构同步时序电路的速度高于异步时序电路,但电路结构一般较后者复杂。一般较后者复杂。
4、输入变量状态变量输出函数三、时序逻辑电路功能的描述方法:三、时序逻辑电路功能的描述方法:1、逻辑方程式:、逻辑方程式:2、状态表:反映时序逻辑电路的输出、状态表:反映时序逻辑电路的输出Z、次态、次态Qn+1和电路和电路的输入的输入X、现态、现态Qn间对应取值关系的表格称为状态表。间对应取值关系的表格称为状态表。3、状态图:反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、状态图:反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的图形称为状态图。输出取值关系的图形称为状态图。4、时序图:时序电路的工作波形图。、时序图:时序电路的工作波形图。5、Mealy型电路:输出信号不仅与存储电路的输出状态有型电路
5、:输出信号不仅与存储电路的输出状态有关,而且还与时序电路的输入信号有关。关,而且还与时序电路的输入信号有关。Z=F1(X,Qn)6、Moore型电路:输出信号仅与存储电路的输出状态有关。型电路:输出信号仅与存储电路的输出状态有关。Z=F1(Qn)6.2 时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析方法一一、时时序序逻逻辑辑电电路路的的分分析析:就就是是根根据据给给定定的的时时序序逻逻辑辑电电路路图图,通通过过分分析析,求求出出它它的的输输出出Z的的变变化化规规律律,以以及及电电路路状状态态Q的转换规律,进而说明该时序电路的逻辑功能和工作特性。的转换规律,进而说明该时序电路的逻辑功能和工作特性。二、
6、一般步骤:二、一般步骤:1、根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式:、根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式:1)各触)各触发器的时钟信号发器的时钟信号CP的逻辑表达式。的逻辑表达式。2)时序电路的输出方程;)时序电路的输出方程;3)各触发器的驱动方程。)各触发器的驱动方程。2、将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的、将驱动方程代入相应触发器的特性方程,求得各触发器的次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。次态方程,也就是时序逻辑电路的状态方程。3、根据状态方程和输出方程,列出该时序电路的状态、根据状态方程和输出方程,列出该时序电路的状态表,画出状态图或时序图。表,画出状态图或
7、时序图。4、用文字描述给定时序逻辑电路的逻辑功能。、用文字描述给定时序逻辑电路的逻辑功能。三、异步时序逻辑电路的分析:三、异步时序逻辑电路的分析:有触发信号作用的触发器能改变状态,无触发信号作用有触发信号作用的触发器能改变状态,无触发信号作用的触发器则保持原有的状态不变。的触发器则保持原有的状态不变。例例1:P217例例2:P219例例4:P2216.3 同步时序逻辑电路的设计方法同步时序逻辑电路的设计方法一一、基基本本思思想想:用用尽尽可可能能少少的的触触发发器器和和门门电电路路来来实实现现所所要要求求的的逻逻辑辑功功能能。即即:1)简简洁洁,明明了了,低低成成本本;2)可可靠靠、稳稳定、一
8、致性。定、一致性。二、步骤:二、步骤:1、一般过程:、一般过程:2、详细说明:、详细说明:1)由给定的逻辑功能求出原始状态图:)由给定的逻辑功能求出原始状态图:原始状态图:直接由要求实现的逻辑功能求得的状态转换图。原始状态图:直接由要求实现的逻辑功能求得的状态转换图。画出原始状态图是设计的最关键步骤:画出原始状态图是设计的最关键步骤:a)分析给定的逻辑功)分析给定的逻辑功能,确定输入变量,输出变量及该电路应包含的状态,并用能,确定输入变量,输出变量及该电路应包含的状态,并用字母字母S0,S1.表示这些状态。表示这些状态。b分别以上述状态为现态,考察分别以上述状态为现态,考察在每一个可能的输入组
9、合作用下应转入哪个状态及相应的输在每一个可能的输入组合作用下应转入哪个状态及相应的输出,便可求得符合题意的状态图。出,便可求得符合题意的状态图。一、建立原始状态图和原始状态表:一、建立原始状态图和原始状态表:1、必须弄清楚电路输出和输入的关系以及状态的转换关系。、必须弄清楚电路输出和输入的关系以及状态的转换关系。2、建建立立原原始始状状态态图图没没有有统统一一的的方方法法,但但一一般般应应考考虑虑以以下下几几个方面:个方面:1)设设立立初初始始状状态态:(时时序序逻逻辑辑电电路路在在输输入入信信号号开开始始作作用用之之前的状态称为初始状态)。前的状态称为初始状态)。首首先先设设立立初初始始状状
10、态态,然然后后从从初初始始状状态态出出发发考考虑虑在在各各输输入入作作用用下的状态转移和输出响应。下的状态转移和输出响应。2)根据需要记忆的信息增加新的状态。)根据需要记忆的信息增加新的状态。应应根根据据问问题题中中要要求求记记忆忆和和区区分分的的信信息息去去考考虑虑设设立立每每一一个个状状态态。一一般般说说来来,若若在在某某个个状状态态下下出出现现的的输输入入信信号号能能用用已已有有状状态态表表示时,才令其转向新的状态。示时,才令其转向新的状态。3)确定各时刻电路的输出:)确定各时刻电路的输出:在在描描述述逻逻辑辑问问题题的的原原始始状状态态图图和和原原始始状状态态表表中中,状状态态数数目目
11、不不一一定定能能达达到到最最少少,这这一一点点无无关关紧紧要要,因因可可对对它它再再进进行行状状态态化化简简。应应把把清清晰晰、正正确确地地描描述述设设计计要要求求放放在在第第一一位位。由由于于开开始始不不知知描描述述一一个个给给定定的的逻逻辑辑问问题题需需多多少少状状态态,故在原始状态图和状态表中一般用字母或数字表示状态。故在原始状态图和状态表中一般用字母或数字表示状态。2)状状态态化化简简:使使状状态态数数目目减减少少,从从而而可可以以减减少少电电路路中中所所需触发器的个数或门电路的个数。需触发器的个数或门电路的个数。状状态态等等价价:是是指指在在原原始始状状态态图图中中,如如果果有有两两
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 时序 逻辑电路
限制150内