时序逻辑电路分析举例
时序逻辑电路应用举例
时序逻辑电路应用举例1 时序逻辑电路应用举例1
设计串行比较器。串行比较器对两个位数 设计串行比较器。 相同的二进制数A 进行比较，如果A>B， 相同的二进制数A，B进行比较，如果A>B， 则输出Z1Z0=10，A<B则输出 则输出Z1Z0=01， 则输出Z1Z0=10，A<B则输出Z1Z0=01， A=B则输出 A=B则输出Z1Z0=00。 则输出Z1Z0=00。
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例1 时序逻辑电路应用举例1
分析：根据题意， 分析：根据题意，电路的输入为两个位数相同的数 输出为Z1Z0，状态A>B用S1，A<B用S2， 据A，B；输出为Z1Z0，状态A>B用S1，A<B用S2， A=B用S0表示 画出状态转换图如下： A=B用S0表示。画出状态转换图如下： 表示。
AB=11 × × × ×
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例4 时序逻辑电路应用举例4
设计售4分的邮票机。 设计售4分的邮票机。自动售邮票机能 出售一张4分邮票，并向顾客退回余款， 出售一张4分邮票，并向顾客退回余款，它 的投币口每次只能接受一个1 的投币口每次只能接受一个1分、2分、5分 的硬币。 的硬币。
00/00 11/10 S5 10/00 01,10/01 00,01, 10/00 S0 01,11/00 10/00 10,11/01 S4 00/00 01/00 S3 00/00 10,11/00 01/00 S2 00/00 X1X2/F1F2 00/00 11/00 S1
01,11/01
《数字逻辑电路》 数字逻辑电路》
时序逻辑电路应用举例3 时序逻辑电路应用举例3
时序逻辑电路典型例题分析
第六章时序逻辑电路典型例题分析第一部分：例题剖析触发器分析例1在教材图6.1所示的基本RS触发器电路中，若⎺R、⎺S 的波形如图P6.1（a）和（b），试分别画出对应的Q和⎺Q端的波形。
解：基本RS触发器，当⎺R、⎺S同时为0时，输出端Q、⎺Q均为1，当⎺R=0、⎺S=1时，输出端Q为0、⎺Q为1，当⎺R=⎺S=1时，输出保持原态不变，当⎺R=1、⎺S=0时，输出端Q为1、⎺Q为0，根据给定的输入波形，输出端对应波形分别见答图P6.1（a）和（b）。
需要注意的是，图（a）中，当⎺R、⎺S同时由0（见图中t1）变为1时，输出端的状态分析时不好确定（见图中t2），图中用虚线表示。
例2 在教材图6.2.3（a）所示的门控RS触发器电路中，若输入S 、R和E的波形如图P6.2（a）和（b），试分别画出对应的输出Q和⎺Q端的波形。
解：门控RS触发器，当E=1时，实现基本RS触发器功能，即：R=0（⎺R=1）、S=1（⎺S=0），输出端Q为1、⎺Q为0；R=1（⎺R=0）、S=0（⎺S=1）输出端Q为0、⎺Q为1；当E=0时，输出保持原态不变。
输出端波形见答图P6.2。
例3在教材图6.2.5所示的D锁存器电路中，若输入D、E的波形如图P6.3（a）和（b）所示，试分别对应地画出输出Q和Q端的波形。
解：D锁存器，当E=1时，实现D锁存器功能，即：Q n+1=D，当E=0时，输出保持原态不变。
输出端波形见答图P6.3。
例4在图P6.4（a）所示的四个边沿触发器中，若已知CP、A、B的波形如图（b）所示，试对应画出其输出Q端的波形。
设触发器的初始状态均为0。
解：图中各电路为具有异步控制信号的边沿触发器。
图（a）为边沿D触发器，CP上升沿触发，Q1n+1= A，异步控制端S D接信号C（R D=0），当C=1时，触发器被异步置位，输出Q n+1=1 ；图（b）为边沿JK触发器，CP上升沿触发，Q2n+1= A⎺Q2n +⎺BQ2n，异步控制端⎺R D接信号C（⎺S D =1），当C=0时，触发器被异步复位，输出Q n+1=0；图（c）为边沿D触发器，CP下降沿触发，Q3n+1= A，异步控制端⎺S D接信号C（⎺R D =1），当C=0时，触发器被异步置位，输出Q n+1=1；图（d）为边沿JK触发器，CP下降沿触发，Q4n+1= A⎺Q4n +⎺BQ4n，异步控制端R D接信号C（S D =0），当C=1时，触发器被异步复位，输出Q n+1=0。
触发器和时序逻辑电路
(2) 第二位触发器 FF1 ，在 Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J1 = K1 = Q0 ；
大家网：
(3) 第三位触发器 FF2 ，在 Q1= Q0 = 1 时再来一种时钟脉冲才翻转，故 J2 = K2 = Q1Q0 ；
大家网：
只有当初钟脉冲来到后，即 CP = 1 时，触发器才按 R 、S 端旳输入状态 来决 定其输出状态。
触发器置R和D0 或置是S1直D，接一置般0用和于直置接初置态1。端在，工就作是过不程经中过它时们钟处脉于冲1 旳态控。制能够对基本
可控 RS 触发器旳逻辑式
Q S CP Q ，
可分四种情况分析CP = 1 时触 发器旳状态转换和逻辑功能，如右 表所示。
转一次，即
，具有计数功能。
SD
S
Q
D
1D
CP
C1
Q
RD
R
Q Q n1
n
上升沿 D 触发 器图形符号
1D
Q
CP
C1
Q
D 触发器转换 为 T 触发器
大家网：
返回
14.2 寄存器
寄存器用来临时存储参加运算旳数据和运算成果。
14.2.1 数码寄存器
下图是由 D 触发器(上升沿触发)构成旳四位数码寄存器，这是并行输入/并行 输出旳寄存器。工作之初要先清零。
时序逻辑电路旳特点：它旳输出状态不但决定于当初旳输入状态，而且还与电 路旳原来状态有关，也就是时序逻辑电路具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路旳基本单元。
大家网：
14.1 双稳态触发器
14.1.1 RS 触发器
《时序逻辑电路分析》课件
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择 时钟的分频与倍频方案，以优化工作 速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行，保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换，主要由 门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件，用于存储状态信息，常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时 钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。
时序逻辑电路例题分析
Q0 Q1 Q2 Q3
Q4 Q5 Q6 Q37
CP1
CP CP0
74LS90(个位 ) S9A S9B R0A R0B
CP1 74LS90(十位 ) CP0 S9AS9B R0AR0B
5-1 第五章 时序逻辑电路设计例题
(1) 根据任务要求，确定状态图
001
011
010
QA、QB、QC分别表示三个绕组A、
/0
/0
(a) 有效循环
/0 010 101
/1
(b) 无效循环
6.时序图
CP
Q 0
Q1 Q2
Y
7.电路功能
有效循环的6个状态，称为六进制同步计数器。当对第6个脉
冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产生输出Y＝1。
8.自启动问题
如果无效状态构成循环，则一旦受到干扰，使得电路进入无效 状态，则电路就没有可能再回到有效状态，即不能在正常工作， 必须重起系统才能正常工作，此类电路不能自启动。
4.画出逻辑图：
J0 = Q1n K0 = 1
J1 = Q0n K1 = 1
Z = Q1nQ0n
FF0
1J
Q
FF1
1J
Q& Z
C1
C1
1 1K
1 1K
Q
Q
CP
5.检测自启动： 11 00
此电路能够自启动
例3 设计一个串行数据检测电路，当连续输入3个或3个以上1时， 电路的输出为1，其它情况下输出为0。例如： 输入X 101100111011110 输出Y 000000001000110
QA JA QAKA
计数脉冲CP
(7) 检验该计数电路能否自动启动。
时序逻辑电路分析举例
时序逻辑电路分析例题1、分析下图时序逻辑电路。
解:1、列出驱动方程:111==K J1//122Q A AQ K J +==2、列出状态方程:将驱动方程代入JK 触发器的特性方程Q K JQ Q //*+=得:/1*1Q Q =212/1//21//2/1*2Q AQ Q Q A Q Q A Q AQ Q +++=3、列出输出方程:21//2/1Q Q A Q AQ Y +=4、列出状态转换表: (1)当A=1时:根据:/1*1Q Q =;21/2/1*2Q Q Q Q Q +=;/2/1Q Q Y =得:(2)当A=0时:根据:/1*1Q Q =;2/1/21*2Q Q Q Q Q +=;21Q Q Y =得:5、画状态转换图:6、说明电路实现的逻辑功能:此电路就是一个可逆4进制(二位二进制)计数器,CLK 就是计数脉冲输入端,A 就是加减控制端,Y 就是进位与借位输出端。
当控制输入端A 为低电平0时,对输入的脉冲进行加法计数,计满4个脉冲,Y 输出端输出一个高电平进位信号。
当控制输入端A 为高电平1时,对输入的脉冲进行减法计数,计满4个脉冲,Y 输出端输出一个高电平借位信号。
2、如图所示时序逻辑电路,试写出驱动方程、状态方程,画出状态图,说明该电路的功能。
解:驱动方程⎩⎨⎧=⊕=1010K Q X J n ⎩⎨⎧=⊕=111K Q X J n 状态方程()()n n n n n n n n n n n n nn QXQ Q Q X Q Q X QQ Q X Q Q X Q Q X Q 0111101011011+=⊕=+=⊕=++1J 1K C11J 1K C11Q 0Q CPXZ=1=1=1&FF 1FF 011输出方程()01Q Q X Z ⊕=1、 状态转换表,如表所示。
状态转换图,略。
2、这就是一个3进制加减计数器,当X=0时为加计数器,计满后通过Z 向高位进位;X=1时为减计数器,计满后通过Z 向高位借位;能自启动。
时序逻辑电路
第五章时序逻辑电路前面介绍的组合逻辑电路无记忆功能。
而时序逻辑电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，或者说与电路以前的输入状态有关，具有记忆功能。
触发器是时序逻辑电路的基本单元。
本章讨论的内容为时序逻辑电路的分析方法、寄存器和计数器的原理及应用。
第一节时序逻辑电路的分析一、概述1、时序逻辑电路的组成时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，结构框图如图5-1所示。
图中外部输入信号用X（x1，x2，…，x n）表示；电路的输出信号用Y（y1，y，…，y m）表示；存储电路的输入信号用Z（z1，z2，…，z k）表示；存储电2路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q（q1，q2，…，q j）表示。
图5-1 时序逻辑电路的结构框图可见，为了实现时序逻辑电路的逻辑功能，电路中必须包含存储电路，而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，与外部输入信号一起决定电路的输出状态。
存储电路通常由触发器组成。
2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法用于描述触发器逻辑功能的各种方法，一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能，主要有以下几种。
（1）逻辑表达式图5-1中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述：Y =F(X，Q n)Z =G(X，Q n)Q n+1=H(Z，Q n)它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。
由逻辑表达式可见电路的输出Y不仅与当时的输入X有关，而且与存储电路的状态Q n有关。
（2）状态转换真值表状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y、次态Q n+1与其输入X、现态Q n的对应关系，又称状态转换表。
状态转换表可由逻辑表达式获得。
（3）状态转换图状态转换图又称状态图，是状态转换表的图形表示，它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。
（4）波形图波形图又称为时序图，是电路在时钟脉冲序列CP的作用下，电路的状态、输出随时间变化的波形。
应用波形图，便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。
时序逻辑电路分析(一)
6.2 时序逻辑电路分析
6.2 时序逻辑电路分析
时序逻辑电路的分析步骤:
1) 根据给定逻辑图写出每个触发器的激励函数; 2) 将得到的激励函数代入相应触发器的特征方程，得到每个
触发器的状态转移方程; 3) 根据逻辑图写出电路的输出函数表达式; 4) 由状态转移方程和输出函数表达式列出状态转移表; 5) 根据状态转移表画出状态转移图; 6) 必要时画出工作波形图（时序图）; 7) 总结逻辑功能。
A
Q1n
Q2n
Q n1 1
n
Q1
F
AQ2nQ1n
nn
AQ2 Q1
6.2 时序逻辑电路分析
5）状态转移图
0/0
Q2Q1 A/F
00
1/0
01
0/1
1/1
1/0
0/0
11
1/0
10
0/0
6.2 时序逻辑电路分析
6）工作波形图
CP
A Q2 Q1 F
电路是同步4进制计数器，A=0时，是加法计数器； A=1时，是减法计数器，F是进位/借位输出
6.2 时序逻辑电路分析
例1：分析下图所示的同步时序电路。
A
1ห้องสมุดไป่ตู้
D
Q1
=1
=1
D
Q1
CP
解： 1）激励函数
D2 A Q1n Q2n
n
D1 Q1
&
Q2
Q2
&
&F
6.2 时序逻辑电路分析
2）状态转移方程
Q n 1 2
D2
A Q1n
Q2n
Q n1 1
D1
n
Q1
3）输出函数
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时序逻辑电路分析例题
1、分析下图时序逻辑电路。
解：
1、列出驱动方程：111==K J
1//122Q A AQ K J +== 2、列出状态方程：
将驱动方程代入JK 触发器的特性方程Q K JQ Q //*+=得：
/1*1Q Q =
212/1//21//2/1*2Q AQ Q Q A Q Q A Q AQ Q +++=
3、列出输出方程：
21//2/1Q Q A Q AQ Y +=
4、列出状态转换表： （1）当A=1时：
根据：/1*1Q Q =；21/2/1*2Q Q Q Q Q +=；/
2
/1Q Q Y =得：
（2）当A=0时：
根据：/1*1Q Q =；2/1/
21*2Q Q Q Q Q +=；21Q Q Y =得：
5、画状态转换图：
6、说明电路实现的逻辑功能：
此电路是一个可逆4进制（二位二进制）计数器，CLK 是计数脉冲输入端，A 是加减控制端，Y 是进位和借位输出端。
当控制输入端A 为低电平0时，对输入的脉冲进行加法计数，计满4个脉冲，Y 输出端输出一个高电平进位信号。
当控制输入端A 为高电平1时，对输入的脉冲进行减法计数，计满4个脉冲，Y 输出端输出一个高电平借位信号。
2、如图所示时序逻辑电路，试写出驱动方程、状态方程，画出状态图，说明该电路的功能。
解：驱动方程
⎩⎨
⎧=⊕=1
010K Q X J n
1J 1K C1
1J 1K C1
1
Q 0
Q CP
X
Z
=1
=1
=1
&
FF 1
FF 0
1
1
⎩⎨⎧=⊕=1
101K Q X J n 状态方程
()()n n n n n n n n n n n n n n Q
XQ Q Q X Q
Q X Q
Q Q X Q Q X Q Q X Q 0
1010
1
10
01011011+=⊕=+=⊕=++
输出方程
()01Q Q X Z ⊕= 1、
状态转换表，如表所示。
状态转换
图，略。
2、
这是一个3进制加减计数器，当X=0时为加计数器，计满后通过Z 向高位进位；X=1时为减计数器，计满后通过Z 向高位借位；能
自启动。
例3、分析下图所示的计数器电路（设初始状态是0），要求 （1） 画出状态转换图。
（2） 画出时序图。
（3）说明是多少进制计数器。
答：（1）
（2）时序图
4、分析下图所示时序逻辑电路，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，画出电路的状态转换图，说明电路实现的的逻辑功能。
A为输入变量。
解：
CP
Q0 Q
〉
1J
1K
C1
Q
Q
FF0
〉
1J
1K
C1
Q
Q
FF1 1
CP
Q0
（1）列写方程驱动方程： 触发器的驱动方程为：
/11Q D = 212Q Q A D ⊕⊕= （2）列写方程驱动方程： 触发器的特性方程为：D Q =*
将驱动方程代入特性方程可得状态方程为：
/11*1Q D Q ==
212*2Q Q A D Q ⊕⊕==
（3）列写输出方程： /2/121/Q AQ Q Q A Y +=
（4）列出状态转换表： 当A=1时：
根据：/1*1Q Q =；21/2/1*2Q Q Q Q Q +=；/
2
/1Q Q Y =得：
当A=0时：
根据：/1*1Q Q =；2/1/21*2Q Q Q Q Q +=；21Q Q Y =得：
（5）画状态转换图：
（6）说明电路实现的逻辑功能：（2分）
此电路是一个可逆4进制计数器，CLK是计数脉冲输入端，A是加减控制端，Y是进位和借位输出端。
当控制输入端A为低电平0时，对输入的脉冲进行加法计数，计满4个脉冲，Y输出端输出一个高电平进位信号。
当控制输入端A为高电平1时，对输入的脉冲进行减法计数，计满4个脉冲，Y输出端输出一个高电平借位信号。