数字电路时序电路的基本分析和设计方法.ppt

第五章 时序逻辑电路 例3 ：设计一个同步七进制计数器，要求它按自然态序变化且用D触发器构成。 例3 ：设计一个同步七进制计数器，要求它按自然态序变化且用D触发器构成。 1.状态转换图： 总结 * 本章首先讲述时序电路的特点，然后重点介绍时序电路的分析和设计方法及步骤，最后介绍了几种常用中规模时序电路，包括：寄存器、移位寄存器、计数器等。 逻辑电路 组合逻辑电路 时序逻辑电路 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 § 5.1 概述 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。 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： 输出方程 驱动方程（或激励方程） 状态方程 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 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 5.1 时序电路的基本分析和设计方法 5.1.1 时序电路的基本分析方法 1. 分析步骤 时序电路 时钟方程 驱动方程 状态表 状态图 时序图 CP 触 发 沿 特性方程 输出方程 状态方程 计算 2. 分析举例 写方程式 时钟方程 输出方程 (同步) 驱动方程 状态方程 特性方程 (Moore 型) [例 5.1.1] [解] 1J 1K C1 1J 1K C1 1J 1K C1 FF1 FF0 FF2 CP Y 计算，列状态转换表 2 1 0 5 4 3 2 1 0 Y Q2 Q1 Q0 CP 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 画状态转换图 000 001 /1 011 /1 111 /1 110 /1 100 /1 /0 有效状态和有效循环 010 101 /1 /1 无效状态和无效循环 能否自启动? 能自启动： 存在无效状态，但没有 形成循环。 不能自启动： 无效状态形成循环。 方法2 利用卡诺图求状态图 1 1 0 0 1 1 0 0 Q2n+1 Q2n Q1nQ0n 0 1 00 01 11 10 0 1 1 0 0 1 1 0 Q1n+1 Q2n Q1nQ0n 0 1 00 01 11 10 0 0 0 0 1 1 1 1 Q0n+1 Q2n Q1nQ0n 0 1 00 01 11 10 Q2n+1 Q1n+1 Q0n+1 Q1nQ0n Q2n 0 1 00 01 11 10 001 011 111 101 000 010 110 100 000 ?? 001 ?? 011 111 ?? 110 ?? 100 ? 010 ?? 101 ? ?? 画时序图 000 001 /1 011 /1 111 /1 110 /1 100 /1 /0 1 2 3 4 5 6 CP CP下降沿触发 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 Y Mealy型 [例 5.1.2] 时钟方程 输出方程 驱动方程 状态方程 [解] 写方程式 1 0 1 1 0 1 0 0 Q2n+1 SQ2n Q1nQ0n 00 01 11 10 0 1 0 0 1 0 0 1 00 01 11 10 1 0 1 0 1 0 1 0 Q1n+1 SQ2n Q1nQ0n 00 01 11 10 1 0 1 0 1 0 0 0 00 01 11 10 1 0 0 1 1 0 0 1 Q0n+1 SQ2n Q1nQ0n 00 01 11 10 1 0 0 1 1 0 0 1 00 01 11