计算机电路基础答案刘怀望,计算机电路基础（下）教学课件作者刘怀望第6章时序逻辑电路.ppt...

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第6章时序逻辑电路6.1概述6.2时序逻辑电路的分析方法6.3计数器6.4寄存器及其应用6.1概述逻辑电路分为两类:一类是组合逻辑电路;另一类是时序逻辑电路。在组合逻辑电路中,任一时刻的输出仅与该时刻输入变量的取值有关,而与输入变量的历史情况无关;在时序逻辑电路中,任一时刻的输出不仅与该时刻输入变量的取值有关,而且与电路的原状态,即与过去的输入情况有关。与组合逻辑电路相比,时序逻辑电路有两个特点: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。下一页返回6.1概述组合逻辑电路的输出除包含外部输出外,还包含连接到存储电路的内部输出,它将控制存储电路状态的转移。时序逻辑电路的结构框如图6-1所示。应注意的是:在有些具体的时序电路中,并不都具备如图6-1所示的完整形式。例如,有的时序电路没有组合电路部分,有的时序电路可能没有输入逻辑变量,但它们在逻辑功能上仍具有时序电路的基本特点。返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法时序逻辑电路的种类很多,它们的逻辑功能各异,本书不可能面面俱到地讲述,但只要掌握了它的分析方法,就能比较容易地分析出电路的逻辑功能。时序逻辑电路的分析就是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,也就是根据已知的电路,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,进而分析出该电路的逻辑功能。时序逻辑电路的现态和次态是由组成该时序逻辑电路的触发器的现态和次态来决定的,其时序波形也是根据各个触发器的状态变化来描绘的。下一页返回6.2时序逻辑电路的分析方法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。6.2.1同步时序逻辑电路的分析由于同步时序逻辑电路中所有触发器都是在同一个时钟信号操作下工作的,所以分析时可以不考虑时钟条件①根据逻辑图求出时序电路的输出方程和各触发器的激励方程。输出方程就是时序逻辑电路的输出逻辑表达式,它通常是现态的函数;激励方程就是各触发器输入端的逻辑表达式。下一页返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法②根据已求出的激励方程和所用触发器的特征方程,获得时序电路的状态方程。状态方程就是将各触发器的激励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。③根据时序电路状态方程和输出方程,建立状态转换表,进而画出状态图和时序图。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。时序逻辑电路的输出由电路的现态来决定。状态图是指电路由现态转换到次态的示意图;时序图(波形图)是指在时钟脉冲CP的作用下,各触发器状态变化的波形图。下一页返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法④分析电路的逻辑功能。根据状态转换真值表来说明电路的逻辑功能。例6-1分析如图6-2所示同步时序电路的逻辑功能解:①求输出方程和激励方程D2=Q1D1=Q0Z2=Q2Z1=Q1Z0=Q0②求状态方程③列状态表(见表6-1),画状态图(见图6-3)④画波形图,如图6-4所示。下一页返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法⑤逻辑功能分析。从以上分析可以看出,该电路在CP脉冲作用下,把宽度为T的脉冲以3次分配给Q0、Q1和Q2各端,因此,该电路是一个脉冲分配器。由状态图和波形图可以看出,该电路每经过3个时钟周期循环一次,并且该电路具有自启动能力。6.2.2异步时序逻辑电路的分析异步时序逻辑电路的分析方法与同步时序逻辑电路基本相同,但是由于在异步时序逻辑电路中,只有部分触发器由计数脉冲信号源CP触发,而其他触发器则有电路内部信号触发,下一页返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法因此,在分析异步时序逻辑电路时,应考虑各个触发器的时钟条件,即应写出时钟方程。这样,各个触发器只有在满足时钟条件后,其状态方程才有效。这也是异步时序逻辑电路在分析时应特别注意的问题例6-2试分析如图6-5所示电路的逻辑功能,并画出状态转换图和时序图。解:①写输出方程和激励方程下一页返回上一页6.2时序逻辑电路的分析方法②结合JK触发器的特性方程,可得状态方程:式中的CPi表示时钟信号,它不是一个逻辑变量。对下降沿动作的触发器而言,CPi=1仅表示输入端有下降沿到达;对上升沿动作的触发器而言,CPi=1仅表示输入端有上升沿到达;CPi=0表示没有时钟信号有效沿到达,触发器保持原状态不变。下一页返回上一页

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