文档介绍：第 5章时序逻辑电路
概述
组合逻辑电路基本单元——门电路,没有记忆功能;
时序逻辑电路基本单元——触发器,有记忆功能。
时序电路结构框图如图 所示。
X(x ,…, x) Z(z ,…, z)
1 i 组合器件 1 i
存储器件
Y(y ,…, y) W(w1,…, wi)
1 i
时序逻辑电路由组合电路和存储电路两部分构成。
按触发脉冲输入方式的不同, 时序电路可分为同步时序电路和异步时序电
路。同步时序电路是指各触发器状态的变化受同一个时钟脉冲控制;而在异步时
序电路中,各触发器状态的变化不受同一个时钟脉冲控制。
时序电路的分析方法
分析时序电路的目的是确定已知电路的逻辑功能和工作特点。具体步骤如
下:
(1) 写相关方程式——时钟方程、驱动方程和输出方程。
(2) 求各个触发器的状态方程。
(3) 求出对应状态值——列状态表、画状态图和时序图。
(4) 归纳上述分析结果, 确定时序电路的功能。
时序电路分析举例
例 1 分析如图 所示的时序电路的逻辑功能。
解:
(1) 写相关方程式。
①时钟方程
CP0 = CP1 = CP ↓
②驱动方程
Z &
J = K = 1
0 0
Q1 J1 Q0 J0
J = K = Q n F F
1 1 0 1 0
CK CK
③输出方程 1 0
CP
Z = Q1Q0
(2) 求各个触发器的状态方程。
J K 触发器特性方程为
n+1 n n
Q = JQ + KQ
将对应驱动方程分别代入特性方程,进行化简变换可得状态方程:
1
n+1 n
Q0 = Q0
n+1 n n n n
Q1 = Q0 Q1 + Q0 Q1
(3) 求出对应状态值。
①列状态表: 列出电路输入信号和触发器原态的所有取值组合,代入相应
的状态方程, 求得相应的触发器次态及输出,列表得到状态表 。
②画状态图如图 (a)所示,画时序图如图 (b)所示。
表 状态表
Q Q
1 0
n n n+1 n+1 0 0 0 1
Q1 Q0 Q1 Q0 Z
(a)
0 0 0 1 0 1 1 1 0
CP
0 1 1 0 0
Q0
1 0 1 1 1 (b)
Q1
1 1 0 0 0
Z
图 时序电路对应图形
状态图; (b) 时序图
(4) 归纳上述分析结果, 确定该时序电路的逻辑功能。
综上所述,此电路是带进位输出的同步四进制加法计数器电路。
N 进制计数器同时也是一个 N 分频器。
【思考题】
1. 时序电路与组合电路相比较, 有什么相同点和不同点?
2. 分析时序电路的基本步骤是什么?
2
同步计数器
计数器是用来实现累计电路输入 CP 脉冲个数功能的时序电路。在计数功能
的基础上,计数器还可以实现计时、定时、分频和自动控制等功能,应用十分广
泛。
计数器按照 CP 脉冲的输入方式可分为同步计数器和异步计数器。
计数器按照计数规律可分为加法计数器、减法计数器可逆计数器。
计数器按照计数的进制可分为二进制计数器(N=2n)和非二进制计数器(N
≠2n),其中, N 代表计数器的进制数,n 代表计数器中触发器的个数。
同步计数器
1. 同步二进制计数器
同步二进制计数器电路如图 所示。
Q Q Q
2 1 0
Q J & Q J & Q J &
F C F C F C
2 1 0
K
Q R & Q R Q R K
D D K D
清零
CP
图 同步二进制计数器
分析过程:
(1) 写相关方程式。
时钟方程
CP0 = CP1 = CP2 = CP ↓
驱动方程:
J = K = 1 J = K = Q n J = K = Q n Q n
0 0 1 1 0 2 2 1 0
(2)求各个触发器的状态方程。
JK 触发器特性方程为
n+1 n n
Q = JQ + KQ
将对应驱动方程式分别代入 JK 触发器特性方程式,进行化简变换可得状态
方程:
n+1 n
Q0 = Q0
n+1 n n n n
Q1 = Q1 Q0 + Q1 Q0
3
n+1 n n n