时序逻辑电路的分析方法(精)
第27讲 时序逻辑电路的分析
Y = Q2
第5章
n
时序逻辑电路
J 0 = K 0 = Q2 n n J 1 = K 1 = Q0 n n n J = Q Q ,K = Q 2 1 0 2 2
Q0 n+1 = J 0 Q0 n + K 0Q0 n = Q2 n Q0 n +Q2 nQ0 n = Q0 n Q2 n n n+1 n n n n n n n Q1 = J 1 Q1 + K 1Q1 = Q0 Q1 +Q0 Q1 = Q0 Q1 n+1 Q2 = J 2 Q2 n + K 2Q2 n = Q1nQ0 n Q2 n +Q2 nQ2 n = Q1nQ0 n Q2 n
第5章
时序逻辑电路
第27讲 时序逻辑电路的分析
1
第5章
时序逻辑电路
第5章 时序逻辑电路
5.1 概述 5.2 时序逻辑电路分析
5.3 计数器
5.4 寄存器 5.5 时序逻辑电路设计
2
第5章
时序逻辑电路
5.1
5.1.1
概
述
时序逻辑电路的特点
在组合逻辑电路中，任一时刻的输出信号仅由当时的输 入信号决定，当输入信号发生变化时，输出信号就相应地发
15
第5章
时序逻辑电路
16
第5章
时序逻辑电路
(3) 画状态图和时序图。由状态表可画出电路的状态图
和时序图，如图5.3和图5.4所示。
17
第5章
时序逻辑电路
图5.3 例5-1的状态图
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第5章
时序逻辑电路
图5.4 例5-1的时序图
19
第5章
时序逻辑电路的分析方法
序逻辑电路则把 CP 信号作为一个变量来处理。 3.用已有的数器。当 M 》N 时，用 1 片 M 进制计数器采取反馈清零法或反馈置数法跳过 M-N 个 状态，而得到 N 进制计数器。当 M 《N 时，用多片 M 进制计数器组合起 来，构成 N 进制计数器，各级之间的连接方式可分为并行进位、串行进位、 整体反馈清零和整体反馈置数等几种方式。
时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路基本分析步骤： 1、写方程式 （1）输出方程。时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态的 函数。 （2）驱动方程。各触发器输入端的逻辑表达式。 （3）状态方程。将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到 该触发器的次态方程。时序逻辑电路的状态方程由各触发器次态的逻辑表达 式组成。 2、列状态转换真值表 将外输入信号和现态作为输入，次态和输出作为输出，列出状态转换 真值表。
3、逻辑功能的说明 根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。 4、画状态转换图和时序图 状态转换图：电路由现态转换到次态的示意图。 时序图：在时钟脉冲 CP 作用下，各触发器状态变化的波形图。 时序逻辑电路的设计： 1.时序电路的设计是根据要求实现其逻辑功能，先作出原始状态图或 原始状态表，然后进行状态化简（状态合并）和状态编码（状态分配），再求 出所选触发器的驱动方程、时序电路的状态方程和输出方程，最后画出设计 好的逻辑电路图。 2.在设计同步时序逻辑电路时，把 CP 信号作逻辑 1 处理，对异步时
《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。
5.1时序逻辑电路的分析方法
教学过程一、教学内容：1 时序逻辑电路的分析方法1.根据给定的时序逻辑电路图写下列各逻辑表达式：(1)各触发器的时钟信号CP 的逻辑表达式；(2)时序电路的输出方程；(3)各触发器的驱动方程。
2.将驱动方程代入相应触发器的特征方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。
3.根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图。
4.用文字描述给定时序逻辑电路的逻辑功能。
需要说明的是，上述步骤不是必须执行的固定程序，实际应用中可根据具体情况加以取舍。
2同步时序逻辑电路的分析举例例5.1试分析图5.1所示时序逻辑电路解：分析过程如下：1.写出各逻辑方程式(1)这是一个同步时序电路，各触发器CP信号的逻辑表达式可以不写。
(2)输出方程 Z =Q1n Q0n(3)驱动方程J0=1 K0=12.将驱动方程代入相应的JK触发器的特征方程，求得各触发器的次态方程为：图5.1 例5.1的逻辑电路图3. 列状态表，画状态图和时序图例5.2分析图5.2所示逻辑电路。
解：在此电路中，CP1未与时钟脉冲源CP 相连，属异步时序电路。
1.写出各逻辑方程式(1)各触发器的时钟信号的逻辑方程CP0=CP（时钟脉冲源），上升沿触发。
CP1=Q0仅当Q0由0→1时，Q1才可能改变状态，否则Q1将保持原有状态不变。
(2)输出方程Z=Q1n Q0n(3)驱动方程2.各触发器的次态方程（CP由0→1时此式有效）图5.2例5.2的逻辑电路图（Q0由0→1时此式有效）3.列状态表，画状态图和时序图列状态表的方法与同步时序电路基本相似，只是还应注意各触发器CP端的状况（是否有上升沿作用）,因此，可在状态表中增加各触发器CP端的状况,无上升沿作用时的CP 用0表示。
该例题的状态表如表5.3.1所示：表5.2 例5.2的状态表Q 1n Qn CPCP1Q1n+1Qn+1/Z00↑↑11/001↑000/010↑↑01/011↑010/1由状态表可以画出状态图，如图5.2所示。
时序逻辑电路的状态图与状态表分析方法
时序逻辑电路的状态图与状态表分析方法时序逻辑电路是一种在特定时间下根据输入信号的状态而改变输出信号的电路。
对于复杂的时序逻辑电路，为了更好地理解和分析其行为，我们可以使用状态图和状态表这两种分析方法。
一、状态图分析方法状态图是时序逻辑电路的状态及其转换之间关系的图形化表示。
它通常由一个或多个状态框和状态转换线组成。
1. 状态框：状态框代表一个特定的状态，一般用一个圆形或椭圆形表示，内部标识状态的名称。
2. 状态转换线：状态转换线表示状态之间的转换关系，一般用带箭头的直线表示。
箭头指向的状态表示由当前状态经过某个输入信号的改变而转换到的新状态。
绘制状态图的步骤如下：1. 根据时序逻辑电路的功能和要求，确定可能存在的状态数量及其命名。
2. 确定输入信号的类型和数量，并将其标记在状态图中。
3. 分析每个状态与输入信号之间的状态转换关系，并将其用状态转换线表示。
4. 绘制出完整的状态图。
通过观察状态图，我们可以清楚地了解时序逻辑电路的状态之间的转换关系，并可以判断其行为是否符合设计要求。
二、状态表分析方法状态表是一种简洁而直观的分析方法，它是将时序逻辑电路的各个状态及其输入信号和输出信号以表格形式表示出来。
状态表可以清晰地展示电路的状态转换规律。
状态表的组成如下：1. 状态列：表示电路的各个状态。
2. 输入列：表示输入信号的情况。
3. 输出列：表示输出信号的情况。
绘制状态表的步骤如下：1. 确定输入信号及其取值范围，并编写对应的输入列。
2. 确定状态之间的转换关系，并记录在状态表的状态列中。
3. 分析每个状态下的输出信号，并在输出列中进行记录。
通过状态表的分析，我们可以准确地了解每个状态下输入信号和输出信号的对应关系，并可以找出其中的规律，以进一步优化电路的设计和实现。
综上所述，时序逻辑电路的状态图与状态表分析方法是两种常用且有效的分析工具。
通过状态图和状态表的绘制和分析，我们可以更好地理解时序逻辑电路的行为，并能够进行合理的电路设计和调试。
时序逻辑电路的分析方法
利用染色体畸变和基因
突变为指标监测环境污染 物的致突变作用
理生化变 化为指标
来监测环
单元1 时序逻辑电路的分析方法
一、生物监测的主要方法
《数字电子技术》
1.生物群落法(生态学方法) 利用生物群落组成和结构的变化及生态 系统功能的变化为指标监测环境污染。
（1）寻找指示生物
例如：蜗虫
水蚯蚓
（2）了解污染物对生物群落的影响
单元1 时序逻辑电路的分析方法
号作用前电路的输出状态有关。
时序逻辑电路 方框图
特点：（1）时序电路往往包含组合电路和存储电路两
部分，而存储电路是必不可少的。（2）存储电路输出 的状态必须反馈到输入端，与输入信号一起共同决定组 合电路的输出。
分类：同步时序逻辑电路：所有触发器的时钟端均连
在一起由同一个时钟脉冲触发，使之状态的变化都与输 入时钟脉冲同步。 异步时序逻辑电路：只有部分触发器的时钟端与输入时 钟脉冲相连而被触发，而其它触发器则靠时序电路内部 产生的脉冲触发，故其状态变化不同步。
时序图：在时钟脉冲序列作用下，电路状态、输出状态随时间变化的 波形图。
单元1 时序逻辑电路的分析方法
1.2 时序逻辑电路的分析方法
《数字电子技术》
[例1-1] 试分析电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时序图。
解： 1、写方程式
（1）输出方程
（2）驱动方程
一单、元生1 时物序监逻辑测电的路主的分要析方方法法有哪些？
《数字电子技术》
[例1-1] 试分析电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时序图。
解： 1、写方程式
（2）驱动方程
（3）状态方程
单元1 时序逻辑电路的分析方法
1.2 时序逻辑电路的分析方法
6.1-6.2 时序逻辑电路分析
Y
二、状态转换图： 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
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
循环状态之外的状态在时钟信号的作用下， 都能进入状态转换图中的循环状态之中，具有 这种特点的时序电路叫做能自启动的时序电路。 电路为七进制计数器，能自启动。
0 1 1 0 0 1 0 0
1 0 1 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1
状态转换表的另一种形式
CLK Q3 Q2 Q1 Y
Q3 Q2 Q1
* * Q3 Q2 Q1* Y
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 0 0 1Q1 Q2 * Q1Q2 Q1Q3Q2 Q * Q Q Q Q Q 1 2 3 2 3 3
(3)输出方程：
Y Q2Q3
6.2.2 时序逻辑电路的状态转换表、状态转换图、和时 序图 从逻辑电路的三个方程还不能一目了然看出电路 的功能。
例 试分析图示的时序逻辑电路的逻辑功能，写出它的 驱动方程、状态方程和输出方程，写出电路的状态转 换表，画出状态转换图和时序图。输入端悬空时等效 为逻辑1。
解：(1) 驱动方程： J1 (Q2Q3 ), K1 1 K 2 (Q1Q3 ) J 2 Q1 , J QQ , K 3 Q2 1 2 3
同步时序电路
异步时序电路
米利（Mealy）型时序电路
按输出信号的特点 穆尔(Moore)型时序电路 米利（Mealy）型电路：输出信号取决于存储电路 的状态和输入变量。 穆尔(Moore)型电路：输出信号仅取决于存储电路 的状态。 穆尔(Moore)型电路是米利（Mealy）型电路的一 种特例。
同步时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序图，而后得出它的功能。
同步时序逻辑电路的分析方法同步时序逻辑电路的主要特点：在同步时序逻辑电路中，山于所有触发器都山同一个时钟脉冲信号CP来触发，它只控制触发器的翻转时刻，而对触发器翻转到何种状态并无影响，所以，在分析同步时序逻辑电路时，可以不考虑时钟条件。
1、基本分析步骤1）写方程式：输出方程：时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态和输入信号的函数。
驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。
状态方程：将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的状态方程。
2）列状态转换真值表：将电路现态的各种取值代入状态方程和输出方程中进行计算，求出相应的次态和输出，从而列出状态转换真值表。
如现态的起始值已给定时，则从给定值开始计算。
如没有给定时，则可设定一个现态起始值依次进行计算。
3）逻辑功能的说明：根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。
4）画状态转换图和时序图：状态转换图：是指电路山现态转换到次态的示意图。
时序图：是在时钟脉冲CP作用下，各触发器状态变化的波形图。
5）检验电路能否自启动关于电路的自启动问题和检验方法，在下例中得到说明。
11222、 分析举例例、试分析下图所示电路的逻辑功能，并画出状态转换图和时序图。
解：山上图所示电路可看出，时钟脉冲CP 加在每个触发器的时钟脉冲输入 端上。
因此，它是一个同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写。
①写方程式：输出方程：Y = Qo 31驱动方程：业=Q^Qa"' %= Qo"芒态方豎 _ ，Q 严1= %囲+%& =1Q?+1Q O -=Q^01小詁0? + %酉=Q 7Q 0-㊉Q「Q^i 二爲 Q?+兀 Q? = Qi'Qo'Q?^ 而 Qf②列状态转换真值表：状态转换真值表的作法是：从第一个现态“000”开始，代入状态方程，得次态为“001”，代入输出方程，得输出为"0” O把得出的次态"001"作为下一轮计算的“现态”,继续计算下一轮的次态值和输出值。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
同步时序逻辑电路的分析方法
异步时序逻辑电路的分析方法
推出 下页 总目录
1
第二节 时序逻辑电路的分析方法
一、同步时序逻辑电路的分析方法
分析一个时序电路，就是要找出给定电路的逻辑功能。
具体地说，就是要求找出电路的状态和输出的状态， 在输入变量和时钟信号作用下的变化规律。 一般步骤： 1. 写方程式 时钟方程：各个触发器时钟信号的逻辑表达式。
* Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q1 Q3 Q2 Q2 Q1 Q2 * Q2 Q3 Q3 Q1 Q2 Q3
输出方程：
Y Q2 Q3
将驱动方程代入 特性方程 得状态方程：
Q* JQ K Q
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返回
第二节 时序逻辑电路的分析方法
A
1D
Q1 Q1
=1
=1
1D
C1
FF1
C1
Q2 Q2
Y
CLK
FF2
解：列写方程
驱动 D1 Q1 方程 D2 A Q1 Q2
状态 方程
* Q 1 D1 Q1 * Q2 D2 A Q1 Q2
C Q0Q3
时钟方程
CLK 0 CLK CLK1 Q0 CLK 2 Q1 CLK 3 Q0
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14逻辑电路的分析方法
电路的状态转换表 CLK 0 CLK CLK1 Q0 CLK 2 Q1 CLK 3 Q0 C Q0Q3
cp0的顺序
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 触发器状态
1K
Q2
clk3
1J C1
1K
Q3
FF0
FF1
FF2
FF3
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Q3
C
下页 返回
例6.2.3的异步时序逻辑电路
13
第二节 时序逻辑电路的分析方法
clk0
1J C1
1K
Q0
clk1
1J C1
1K
Q1
clk2
1J C1
1K
Q2
clk3
1J C1
1K
Q3
FF0
FF1
FF2
FF3
* Q0 * 状态 Q1 方程 Q* 2 Q* 3
* Q0 * Q1 * Q2 Q* 3
CLK 0 Q0 Q1 CLK 1 Q3 CLK 2 Q2 CLK 3 Q1Q2Q3
输出 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
时钟信号 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
Q2 )) Y (( AQ1Q2 )( AQ1 输出方程 Q2 AQ1Q2 AQ1
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返回
第二节 时序逻辑电路的分析方法
* Q 1 D1 Q1 * Q2 D2 A Q1 Q2
Q2 )) Y (( AQ1Q2 )( AQ1 Q2 AQ1Q2 AQ1
电路的状态转换图
C Q0Q3
/0
1110
1111
/1
0000
/0
0001
/0
0010
* Q0 * Q1 * Q2 Q* 3 /0
CLK 0 Q0 Q1 CLK 1 Q3 CLK 2 Q2 CLK 3 Q1Q2Q3
/ 0 1010
0011
/1
/0
/0
/0
0111
/1
1011
Q3Q2Q1Q0
1001
0100
/1
1101 1100
/0
1000
/C
/0
0110
/0
0101
/0
电路的状态转换图
电路逻辑功能：异步十进制加法计数器。
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返回
/Y
Y
0
t
电路逻辑功能：七进制加法计数器。
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.2] 分析下图时序逻辑电路的逻辑功能， 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。
A
1D
Q1 Q1
=1
=1
1D
C1
FF1
C1
Q2 Q2
Y
CLK
FF2
例6.2.2的时序逻辑电路 上页
电路的状态转换图
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12
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
二、异步时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.3] 已知异步时序电路的逻辑图如图所示，
试分析它的逻辑功能， 画出电路的状态转换图和时序图。 触发器和门电路均为TTL电路。
1J C1
1K
Q0
clk0
clk1
1J C1
1K
Q1
clk2
1J C1
CLK的顺序 Q3
Q3 Q2
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1
* * * Q1 Q3 Q1 Q2 Y
Q2
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
Q1
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
Y
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 1 1 0 0
A/Y
Q2Q1
电路的状态转换表
* * Q2 Q1 Q2 Q1 00
0/0
01 10/0 00/0 11 00/1 10/0 10 11/0 01/0
A
Y
00
01 1/ 0 1/1 1/ 0 1/ 0 0/0 01 0/0
0 1
01/0 11/1
0 /1
00
逻辑功能：A=1时是减法计数器。
A=0时是加法计数器。
Y
CLK
FF1
FF2
FF3
例6.2.1的时序逻辑电路
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5
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
1J C1 1K
Q1
Q1
1J C1 1K
Q2
Q2
1J C1 1K
&
Q3
Q3
Y
CLK
FF1
FF2
FF3
解：
J1 (Q2 Q3 ) K1 1 ) K 2 (Q1 Q3 驱动方程： J 2 Q1 J Q Q K 3 Q2 1 2 3
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4
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
[例6.2.1] 分析图示时序电路的逻辑功能， 写出它的驱动方程、状态方程和输出方程。
FF1、FF2和FF3是主从结构的TTL触发器，
下降沿动作，输入悬空时和逻辑1状态等效。
Q1
Q1
1J C1 1K
1J C1 1K
Q2
Q2
1J C1 1K
&
Q3
Q3
/Y
一个无效状态111，其余七个为有效状态。
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8
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
由电路的状态转换图画出时序图
CLK
000 /1 111 /1 110 /0 101 /0 100 /0 001 /0 010 /0 011 /0
Q1
0
t
t t t
电路的时序图
Q2
Q3
0 0
0
电路的状态转换图
Q3Q2Q1
输出方程：时序电路各个输出信号的逻辑表达式。
驱动方程：各个触发器同步输入端信号的逻辑表达式。 2. 求状态方程 把驱动方程代入相应触发器的特性方程即可求出。
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2
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
3. 进行计算
把电路输入和现态的各种可能取值， 代入状态方程和输出方程进行计算， 求出相应的次态和输出方程。 注意事项： 状态方程有效的时钟条件，凡不具备时钟条件者， 触发器将保持原状态不变；
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6
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
画出电路的状态转换表
* Q1 (Q2 Q3 ) Q1 * Q1 Q3 Q2 状态方程 Q2 Q1 Q2 * Q2 Q3 Q3 Q1 Q2 Q3
电路的状态转换表
电路状态转换表的另一种形式
15
Q3
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0
Q2 Q1
0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0
Q0 cp3 cp2 cp1 cp0 C
0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1
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第二节 时序逻辑电路的分析方法
0 1 0 1 0 1 0 0 1 0
Y
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0
000
/1 111 /1
/0
001
/0
010
/0
011
/0
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1
0 0 0 0 1 1 1 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 0 1 0
110
/0
101
/0
100
电路的状态转换图
Q3Q2Q1