时序逻辑电路ppt课件.ppt
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1、在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么第六章第六章时序逻辑电路时序逻辑电路在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么本章内容简介本章内容简介 本章介绍构成数字电路的另一种电本章介绍构成数字电路的另一种电路路时序逻辑电路。具体的内容涉及:时序逻辑电路。具体的内容涉及:时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上的特点,然后系统地介绍时序逻辑电路的特点,然后系统地介绍时序逻辑电路的分析方法和设计方法,最后介绍寄存的分析方法和设计方法,最后介绍寄存器
2、、计数器等一些常用的时序逻辑电路器、计数器等一些常用的时序逻辑电路的工作原理和使用方法。的工作原理和使用方法。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么例如:拉线开关有记忆、而计算器的复位开关就没有记忆例如:拉线开关有记忆、而计算器的复位开关就没有记忆 组合逻辑电路特点组合逻辑电路特点 无记忆:无记忆:任何一个时刻的输出,任何一个时刻的输出,仅取决于当时的输入,而与电路以前的状态无关仅取决于当时的输入,而与电路以前的状态无关时序逻辑电路特点时序逻辑电路特点 有记忆:有记忆:任何一个时刻的输出,任何一个时刻的输出,不仅与当时的输入有关
3、,还与电路以前的状态有关不仅与当时的输入有关,还与电路以前的状态有关6.1 6.1 概述概述 6.1.1 时序逻辑电路的特点时序逻辑电路的特点在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么l根据电路中触发器动作特点的不同分为根据电路中触发器动作特点的不同分为:同步时同步时序逻辑电路序逻辑电路和和异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路。l根据信号输出特点的不同分为:根据信号输出特点的不同分为:摩尔型摩尔型(输出信输出信号的状态仅仅取决于存储电路的状态)和号的状态仅仅取决于存储电路的状态)和弥勒型弥勒型(输出信号的状态不仅取决于存储电路的状态,(
4、输出信号的状态不仅取决于存储电路的状态,还取决于输入变量)。还取决于输入变量)。6.1.2 时序逻辑电路的分类时序逻辑电路的分类在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.1.3 时序逻辑电路的构成时序逻辑电路的构成时序逻辑电路的构成(见课本时序逻辑电路的构成(见课本152152页图页图6.16.1),其中),其中X(XX(X1 1、X X2 2、XXi i)表示外部输入表示外部输入Q(QQ(Q1 1、Q Q2 2、QQi i)表示触发器的状态表示触发器的状态Y(YY(Y1 1、Y Y2 2、YYi i)表示存储电路的输入表示存储
5、电路的输入Z(ZZ(Z1 1、Z Z2 2、ZZi i)表示组合逻辑电路的输出信号表示组合逻辑电路的输出信号(时序逻辑电路的外部输出)(时序逻辑电路的外部输出)X X、Q Q、Y Y、Z Z之间的关系之间的关系Z=FZ=F1 1(X(X,Q Qn n)输出方程输出方程Y=FY=F2 2(X(X,Q Qn n)驱动方程驱动方程Q Qn+1n+1=F=F3 3(Y(Y,Q Qn n)状态方程状态方程组合组合逻辑逻辑电路电路存储存储电路电路XZQYCP在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.1.4 时序逻辑电路的描述方法时序逻辑电路
6、的描述方法描述时序逻辑电路的逻辑功能的方法有:描述时序逻辑电路的逻辑功能的方法有:l 驱动方程、时钟方程(异步)、输出方驱动方程、时钟方程(异步)、输出方程以及状态方程。程以及状态方程。但仅从这一组方程式还不能获得电路逻辑但仅从这一组方程式还不能获得电路逻辑功能的完整印象,因此描述时序电路状功能的完整印象,因此描述时序电路状态全部过程的方法还有:态全部过程的方法还有:l 状态转换表,状态转换图和时序图。状态转换表,状态转换图和时序图。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.2 6.2 时序逻辑电路的分析时序逻辑电路的分析时序逻
7、辑电路分析的基本任务:根据已知的时序逻辑电路分析的基本任务:根据已知的逻辑电路图逻辑电路图,通过分析,找出电路状态,通过分析,找出电路状态Q Q的的变化规律变化规律及外部输出及外部输出Z Z的变化规律的变化规律.时序逻辑电路有同步和异步之分,所以时序时序逻辑电路有同步和异步之分,所以时序逻辑电路的分析分为:逻辑电路的分析分为:同步电路同步电路的分析和的分析和异异步电路步电路的分析的分析.在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么分析时序逻辑电路的一般步骤分析时序逻辑电路的一般步骤 根据逻辑图,写出驱动方程根据逻辑图,写出驱动方程 写
8、出状态方程写出状态方程 根据逻辑图,写出输出方程根据逻辑图,写出输出方程 进行状态的计算,把电路的输入和现态进行状态的计算,把电路的输入和现态的各种取值组合代入状态方程和输出方程的各种取值组合代入状态方程和输出方程中计算,求出相应的次态和输出中计算,求出相应的次态和输出 将状态计算的结果填入状态转换表中,将状态计算的结果填入状态转换表中,分析电路的状态转化规律和外部输出的变分析电路的状态转化规律和外部输出的变化规律化规律 画出状态转化图画出状态转化图 画出时序图,从中分析电路的逻辑功能画出时序图,从中分析电路的逻辑功能在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许
9、你认为浪费这一点点算不了什么例例6-00(补):试分析下图所示时序逻辑电路补):试分析下图所示时序逻辑电路(2)写输出方程:本例除写输出方程:本例除Q1、Q0外没有其他输出,无输出方程外没有其他输出,无输出方程解:该电路为同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写解:该电路为同步时序逻辑电路,时钟方程可以不写(1)写出驱动方程:)写出驱动方程:1=1F1JC1KQQ=1F0JC1KQQ1Q1Q0MCP6.2.1 同步时序逻辑电路实例分析同步时序逻辑电路实例分析在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么(3)求状态方程(即各触发器的次态)求状
10、态方程(即各触发器的次态)(4)状态转换表及状态图)状态转换表及状态图或:M=0时M=1时 0 0 0 0 1M 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 0Q1Q011M=0时M=1时00011010010011在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么该电路是一个能自启动的可逆该电路是一个能自启动的可逆3 3进制计数器进制计数器1100011010010011M=0时时M=1时(5)给定时序逻辑电路的逻辑功能)给定时序逻辑电路的逻辑功能
11、无效状态无效状态自启动自启动自启动自启动有效循环有效循环有效循环有效循环M=0 3M=0 3进制加法计数器,能自启动进制加法计数器,能自启动M=1 3M=1 3进制减法计数器,能自启动进制减法计数器,能自启动在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【课本例【课本例6.1】分析下图所示同步时序逻辑分析下图所示同步时序逻辑电路的逻辑功能。设初态电路的逻辑功能。设初态Q3Q2Q1000分析分析:各触发器接受同一时钟脉冲,所以是一个同步时序逻辑电各触发器接受同一时钟脉冲,所以是一个同步时序逻辑电路。触发器时钟脉冲处有一小圆圈,故是下降沿触
12、发;由于没路。触发器时钟脉冲处有一小圆圈,故是下降沿触发;由于没有外部输入信号,所以属于莫尔型的时序逻辑电路有外部输入信号,所以属于莫尔型的时序逻辑电路CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDCPQ3J1K1J2K2J3K3在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDCPQ3J1K1J2K2J3K3解:解:1.各触发器在(各触发器在(CP信号信号)下降沿触发下降沿触发2.各触发器的驱动方程各触发器的驱动方程在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不
13、了什么CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDCPQ3J1K1J2K2J3K33.写出状态方程(把各触发器的驱动方程,代入写出状态方程(把各触发器的驱动方程,代入JK触发触发器的特性方程:器的特性方程:得到的各触发器的次态得到的各触发器的次态Qn+1的表达式)的表达式)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4.(a)状态计算,列出状态转换表)状态计算,列出状态转换表 现态次态000001001010010011011100100000101010110010111000在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己
14、在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4.(b)将状态转换表转化成另一种形式)将状态转换表转化成另一种形式 CP000010012010301141005000从上表很容易看出,每经过5个时钟之后,电路状态循环变化一次,所以这个具有对时钟信号计算的功能,显然,这是一个五进制加法计数器。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么5.画状态转换图画状态转换图表删表000001010100011111101110Q3Q2Q1分析现态现态次态次态00000100101001001101110010000010101011001011100
15、0本电路的主循环(有效循环、状态循环)本电路能够自行启动(处于主循环之外的任何一种状态时,都会在时钟脉冲的作用下最终进入到主循环中去。)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.画时序图画时序图CPQ1Q2Q3在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么7.总结逻辑功能总结逻辑功能 由状态转换图可知,该电路也是五进由状态转换图可知,该电路也是五进制加法计算器,而且具有自启动能力制加法计算器,而且具有自启动能力000001010100011111101110Q3Q2Q1在
16、日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.2.2 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的分析方法异步时序逻辑电路的分析方法 异步时序逻辑电路的分析步骤与同步异步时序逻辑电路的分析步骤与同步电路的基本一致,但要注意的是:各触电路的基本一致,但要注意的是:各触发器的动作时刻不一定相同,因此,分发器的动作时刻不一定相同,因此,分析的第一步就应该写出各触发器的时钟析的第一步就应该写出各触发器的时钟方程,其分析过程要比同步电路复杂方程,其分析过程要比同步电路复杂异步时序逻辑电路分析举例异步时序逻辑电路分析举例在日常生
17、活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】分析下图所示的异步时序逻辑电路】分析下图所示的异步时序逻辑电路 分析分析:该电路中,CP2没有与输入时钟脉冲相连,是异步时序逻辑电路;而且既没有外部的输出,也没有外部输入,属莫尔型。CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDQ3J1K1J2K2J3K3CP在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】分析下图所示的异步时序逻辑电路】分析下图所示的异步时序逻辑电路解:解:1.时钟方程:时钟方程:CFF1Q2CFF2Q1
18、CFF3RDQ3J1K1J2K2J3K3CP在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】分析下图所示的异步时序逻辑电路】分析下图所示的异步时序逻辑电路解:解:2.驱动方程:驱动方程:CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDQ3J1K1J2K2J3K3CP在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】分析下图所示的异步时序逻辑电路】分析下图所示的异步时序逻辑电路CFF1Q2CFF2Q1CFF3RDQ3J1K1J2K2J3K3CP3.写出状态方程(把各触
19、发器的驱动方程,代入写出状态方程(把各触发器的驱动方程,代入JK触发器的触发器的特性方程:特性方程:得到的各触发器的次态得到的各触发器的次态Qn+1的的表达式)表达式)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】4.(a)状态计算,列出状态转换表 现态次态000001001010010011011100100000101010110010111000注意:注意:FF2触发器触发器翻转时刻翻转时刻发生在发生在Q1从从1到到0(CP2的的下降沿)下降沿)时刻。时刻。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识
20、到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】4.(b)将状态转换表转化成另一种形式 CP000010012010301141005000从上表很容易看出,每经过5个时钟之后,电路状态循环变化一次,所以这个具有对时钟信号计算的功能,显然,这是一个五进制加法计数器。在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】5.画状态转换图000001010100011111101110Q3Q2Q1分析本电路的主循环(有效循环、状态循环)本电路能够自行启动(处于主循环之外的任何一种状态时,都会在时钟脉冲的作用下最终进入到
21、主循环中去。)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】6.画时序图画时序图CPQ1Q2Q3000001010100011删除状态转换图状态转换图在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么【例【例6.2】7.总结逻辑功能总结逻辑功能 由状态转换图可知,该电路也是五进制加法计由状态转换图可知,该电路也是五进制加法计算器,而且具有自启动能力算器,而且具有自启动能力000001010100011111101110Q3Q2Q1状态转换图删状态转换图在日常生活中,随
22、处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.4 6.4 常用时序逻辑部件常用时序逻辑部件6.4.1 计数器计数器6.4.2 寄存器寄存器QD QC QB QAS9(1)S9(2)R0(1)R0(2)CPB CPACP74LS90在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么6.4.1 6.4.1 计数器计数器(一)(一)二进制计数器二进制计数器二进制数二进制数:用用0和和1两个数字表示两个数字表示,加加1计数计数,逢逢2进进1 0 0 0 0+)1 0 0 0 1+)1 0 0 1 0第第
23、0位的位的1相当于十进制的相当于十进制的1第第1位的位的1相当于十进制的相当于十进制的2在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么二进制数二进制数4位二进制数位二进制数:Q3 Q2 Q1 Q0位数位数:3 2 1 0权重权重:8 4 2 18421码码相当于十进制数相当于十进制数:8Q3+4Q2+2Q1+1Q0 例例:Q3Q2Q1Q0=1010B =8*1+4*0+2*1+1*0 =10DB代表二进制数代表二进制数 (Binary)D代表十进制数代表十进制数 (Decimal)在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意
24、识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:1111B=8+4+2+1=15D=8位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:11111111B=16位二进制表示的最大数为位二进制表示的最大数为:二进制数所表示数的范围二进制数所表示数的范围:在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么4位二进制加法计数器状态转换表位二进制加法计数器状态转换表CP Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 0 5 0 1
25、0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0要求要求:每来一个每来一个CP,计数器加计数器加1CP Q3 Q2 Q1 Q0 9 1 0 0 1 10 1 0 1 0 11 1 0 1 1 12 1 1 0 0 13 1 1 0 1 14 1 1 1 0 15 1 1 1 1 16 0 0 0 0在日常生活中,随处都可以看到浪费粮食的现象。也许你并未意识到自己在浪费,也许你认为浪费这一点点算不了什么l所谓所谓“计数计数”就是计算时钟脉冲的个数。计数就是计算时钟脉冲的个数。计数器的应用十分广泛,不仅用于计数,也用作分器的应用十分广泛,不仅用于计数,也用作分频、定时等。频、定时
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