文档介绍：第五章同步时序逻辑电路
概述
时序逻辑电路结构
时序电路由组合电路和存储电路组成。其输出不仅取决于当时的输入,还与过去的状态有关。
x1 Z1
xn Zm
ys … y1 Y1 … Yr
组合电路
存储电路
时钟 CP
: :
图中,x1 ~ xn 为时序电路输入信号, 又称组合电路外部输入。Z1 ~ Zm 为时序电路输出信号,又称组合电路外部输出。 y1 ~ ys 为时序电路的“状态”信号,又称组合电路内部输入。Y1 ~Yr 为时序电路激励信号,又称组合电路内部输出。
某一时刻的状态称为“现态”,记作 y,某一现态下随外部信号变化而即将到达的状态称为“次态”,记作 y(n+1)。
时序电路分类
同步(Synchronous)时序电路——存储电路由带时钟控制的触发器组成,电路状态的改变由系统统一时钟控制。时钟到来前的状态为“现态”,时钟到来后的状态为“次态”。
异步(Asynchronous)时序电路——存储电路由触发器和延时元件组成,时序电路中状态的改变不受统一时钟的控制,输入的变化将直接导致输出的变化。
若电路输出与输入和状态有直接关系,称为 Mealy 型时序逻辑电路。
若时序电路输出仅与状态有直接关系,称为 Moore 型时序逻辑电路。
根据输入信号的形式可分为脉冲类型和电平类型。
同步时序逻辑电路描述方法
描述同步时序电路时,除采用函数表达式、真值表和卡诺图外,还采用状态表、状态图和时间图加以描述。
⑴输出函数表达式
反映电路输出 Z 与输入 x 和状态 y 之间的关系。
对 Mealy 型,函数表达式为:Zi = fi ( x1…xn ,y1 …ys ) i=1…m
对 Moore 型,函数表达式为:Zi = fi ( y1 …ys ) i=1…m
⑵激励函数表达式
反映存储电路输入 Y 与输入 x 和状态 y 之间的关系。
Yj = gj ( x1…xn ,y1 …ys ) i=1…m
同步时序逻辑电路描述方法
⑶次态函数表达式
反映电路的次态 y(n+1) 与激励函数 Y 和电路现态 y 的关系
y(n+1) = kl ( Yj ,yi )
反映时序电路输出 Z、次态和电路输入 x、现态 y 之间关系的表格。
反映同步时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向图。圆圈表示状态,有向线段表示状态转换关系,箭头起点为现态,终点为次态。
用波形图表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系。
同步时序逻辑电路分析
同步时序逻辑电路分析方法与步骤
⑴根据给定的同步时序电路,写出输出函数和激励函数表达式。
⑵列出电路状态真值表,根据输入和状态在各种取值下的激励函数值及触发器功能表,确定电路状态。
⑶根据状态真值表和输出函数表达式,作出电路状态表和状态图。
⑷拟定一典型输入序列,画出时间图。
⑴根据给定的同步时序电路,写出输出函数和激励函数表达式。
⑵将激励函数表达式代入触发器次态方程,导出电路次态方程图。
⑶根据次态方程和输出函数表达式作出状态表,画出状态图。
⑷拟定一典型输入序列画出时间图,并用文字描述电路逻辑功能。
实例分析
例 1:用表格法分析图中的同步时序逻辑电路
⑴电路输出即为状态(Moore 型),激励表达式为:
⑵列出电路次态真值表
⑶做出状态表,画出
状态图。
状态表
输入
现态
激励函数
次态
x
y2
y1
J2
K2
J1
K1
y2(n+1)
y1(n+1)
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
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0
1
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
现态
次态 y2(n+1) y1(n+1)
y2
y1
x = 0
x = 1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0 1
分析实例
⑷用时间图和文字描述电路的逻辑功能
x
0
00 01
1
0 1 1 0
1