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第十七次课 时序逻辑电路的分析.ppt

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第十七次课 时序逻辑电路的分析.ppt
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数字电子技术基础,阎石主编(第五版),信息科学与工程学院基础部,1,第六章 时序逻辑电路,内容提要,本章主要介绍时序逻辑电路的工作原理和分析方法及设计方法。首先讲述时序逻辑电路的功能及结构特点、分析方法和步骤,然后具体介绍寄存器、计数器等各类时序逻辑电路的工作原理和使用方法,最后介绍时序逻辑电路的设计方法。,本章重点是计数器的分析和设计。,2,本章主要内容,6.1 概述 6.2 时序逻辑电路的分析方法 6.3 若干常用的时序逻辑电路 6.4 时序逻辑电路的设计方法,3,现时的输出仅取决于现时的输入,除与现时输入有关外还与原状态 有关,门电路,触发器,,,§ 6.1 概述,4,第一,时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分,存储电路具有记忆功能,通常由触发器组成; 第二,存储电路的状态反馈到组合逻辑电路的输入端,与外部输入信号共同决定组合逻辑电路的输出。,时序逻辑电路有两个特点:,5,X(x1, x2, …, xi):外部输入信号;Q(q1, q2, …, ql):存储电路的状态输出,也是组合逻辑电路的内部输入;Y( y1, y2, …, yj ):外部输出信号;Z( z1, z2, …, zk ):存储电路的激励信号,也是组合逻辑 电路的内部输出。,6,.……,,输出方程,7,.……,,驱动方程 (或激励方程),8,.……,,状态方程,9,输出方程,驱动方程(或激励方程),状态方程,10,时序逻辑电路的分类:,根据存储电路的动作特点,,同步时序电路,异步时序电路,按输出信号的特点,,米利(Mealy)型时序电路,穆尔(Moore)型时序电路,11,时序逻辑电路的分类:,根据存储电路的动作特点,,同步时序电路,异步时序电路,按输出信号的特点,,米利(Mealy)型时序电路,穆尔(Moore)型时序电路,12,6.2.时序逻辑电路的分析方法,6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法,时序逻辑电路的分析:就是给定时序电路,找出该电路的逻辑功能,即找出在输入信号和CLK作用下,电路的次态和输出。,由于同步时序逻辑电路是在同一时钟作用下,故分析比较简单些,只要写出电路的驱动方程、输出方程和状态方程,根据状态方程得到电路的状态表或状态转换图,就可以得出电路的逻辑功能。,13,2.把得到的驱动方程代入相应触发器的特性方程中,就可以得到每个触发器的状态方程,由这些状态方程得到整个时序逻辑电路的方程组;,3. 根据逻辑图写出电路的输出方程;,4.写出整个电路的状态转换表、状态转换图和时序图;,5.由状态转换表或状态转换图得出电路的逻辑功能,并检查能否自启动。,6.2.时序逻辑电路的分析方法,同步时序电路的分析步骤:,1. 从给定的逻辑电路图中写出每个触发器的驱动方程(也就是存储电路中每个触发器输入信号的逻辑函数式);,14,给定电路,输出 方程,驱动 方程,状态 转换 表,状态 转换 图,时 序 图,功能描述,15,【例1】 分析图示时序电路,要求写出其状态方程,Q1、Q2、Q3的状态转换图,说明能否自启动。,16,① 写出输出方程和驱动(激励)方程。,② 求状态方程。,,将驱动方程代入特性方程,17,③时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图和时序图,6.2.时序逻辑电路的分析方法,从例题可以看出,逻辑电路的三个方程应该说已经清楚描述一个电路的逻辑功能,但却不能确定电路具体用途,因此需要在时钟信号作用下将电路所有的的状态转换全部列出来,则电路的功能一目了然。,描述时序逻辑电路所有状态的方法有状态转换表(状态转换真值表)表、状态转换图和时序图。下面结合上面的例题介绍这几种方法。,18,此电路没有输入变量,属于穆尔型的时序逻辑电路,输出端的状态只决定于电路的初态。,a、状态转换表:,6.2.时序逻辑电路的分析方法,根据状态方程将所有的输入变量和电路初态的取值,带入电路的状态方程和输出方程,得到电路次态(新态)和输出值,列成表即为状态转换表,19,列状态转换表。,设电路的初态,将001作为电路 的新的初态,有,……………,20,列状态转换表,,,,,21,b、 画状态转换图,000,,001,,011,将状态转换表以图形的方式直观表示出来,即为状态转换图,22,c、 画时序图,在时钟脉冲序列的作用下,电路的状态、输出状态 随时间变化的波形叫做时序图。,23,④ 分析逻辑功能,由状态转换图可知,电路实现了6进制 计数功能。,24,自启动能力N个触发器共2N种状态,只用M种(有效状态)—构成有效循环,尚余(2N-M)种状态(无效状态)未用。若由于某种原因电路进入无效状态,在CLK作用下能进入有效状态称具有自启动能力。将无效状态作初态求次态及输出,可以判断自启动能力。,25,④ 分析逻辑功能。,由状态转换图可知,电路实现了6进制 计数功能。,能
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