时序逻辑电路分析与设计方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5-3 时序逻辑电路分析与设计方法,学习要点：,时序电路分析方法,时序逻辑电路分析与设计方法,5-3-1 时序逻辑电路的分析方法,5-3-2 时序逻辑电路的设计方法,退出,时序电路任一时刻的输出状态不仅取决于该时刻的输入状,态，还与前一时刻电路的状态有关，具有记忆功,能。它主要由门电路和触发器构成。,描述时序电路功能的方法状态方程、状态转换真值表、状,态转换图和时序图等。,根据CP控制方式不同分为同步：所有触发器的时钟输入端,CP,都连在一起；,异步：触发器受不同时钟控制。,5-3-1 时序逻辑电路的分析方法,1同步时序逻辑电路的分析方法,基本分析步骤如下：,（1）根据逻辑图写方程式。,a）时钟方程 各触发器,CP,信号的来源。(同步电路可以省略),b）输出方程 时序电路的输出逻辑表达式，通常是现态的函数。,c）驱动方程 各触发器输入端的逻辑表达式。,d）状态方程 将驱动方程代入相应触发器的特性方程便得到该触,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，从而得到转换真值表。,（3）电路逻辑功能的说明,根据状态转换真值表来分析和说明电路的逻辑功能。,（4）画状态转换图和时序图,上述分析步骤可用下图描述。,逻辑图,时钟方程,输出方程,驱动方程,状态方程,状态转换真值表,说明电路功能,状态转换图,时序图,列方程,列表,分析,画图,例5.3.1,分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，画出状态转换图和时序,图，并检查电路能否自启动。,解：由图可知，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，可不写时钟方程。,（1）写方程式,J,K,Q,FF,0,J,K,Q,FF,1,J,K,Q,FF,2,&,CP,Q,0,Y,Q,1,Q,2,1）输出方程：,2）驱动方程：,3）状态方程：将驱动方程代入JK触发器的特性方程，,得到：,（2）列状态转换真值表：设电路的初始状态（现态）为,=000，得到状态转换真值表,（3）逻辑功能：电路共有6个状态，且按递增规律变化的，因此,该时序电路是一个同步六进制加法计数器。,现 态,次 态,输 出,Y,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,1,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,1,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,1,0,1,0,1,0,0,0,1,（4）画状态转换图和时序图：,Q,1,Q,0,Q,2,Q,2,Q,1,Q,0,000,001,100,010,011,101,/0,/0,/0,/0,/0,/1,111,110,/,Y,/0,/1,（5）检查电路能否自启动：110和111两个状态称为“无效状态”。,如果由于某种原因而进入无效状态，,只要继续输入,CP,，电路便会自动返回,有效状态，则该电路能够自启动。否,则不能自启动。,由以上分析知，图示电路为能自启动同步六进制加法计数器,学生练习：,（P70 5-13）,5-13 试分析下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的驱动方,程、状态方程、输出方程，列出状态转换真值表，并画出,Q,0,Q,2,和CO的波形，检查能否自启动。,CP,J,K,Q,FF,0,J,K,Q,FF,1,J,K,Q,FF,2,Q,0,Q,1,Q,2,2异步时序逻辑电路的分析方法,注意：,异步时序电路必须写出时钟方程。并且在计算电路次态,时，各个触发器只有满足时钟条件后其状态方程才能使用,例5.3.2,分析图示电路的逻辑功能，并画出状态图和时序图。,解：由图可知，这是一个异步时序逻辑电路。,（1）写方程式,1）时钟方程：,CP,0,=,CP,，,CP,1,=,Q,0,，,CP,2,=,Q,1,Q,2,Q,1,Q,0,D,Q,FF,0,D,Q,FF,1,D,Q,FF,2,CP,2）驱动方程：,D,0,=，,D,1,=，,D,2,=,3）状态方程：,DFF,的特性方程,Q,n,+1,=,D,（,CP,上升沿有效）,将驱动方程分别代入特性方程，可得状态方,程：,现 态,次 态,时 钟 脉 冲,CP,2,CP,1,CP,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,（3）画状态图转换图和时序图：,（2）列状态转换真值表,（4）说明电路功能：在时钟脉冲,CP,的作用下，电路的8个状态按,递减规律循环变化，电路具有递减计数功,能，是一个异步3位二进制减法计数器。,Q,2,Q,1,Q,0,000,111,011,110,100,010,001,101,CP,Q,2,Q,0,Q,1,5-3-2 时序逻辑电路的设计方法,按以下步骤进行：,1根据设计要求，设定状态，画出原始状态转换图；,2状态化简；,3进行状态分配，列出状态转换的编码表；,4选择触发器类型，求出状态方程、输出方程和驱动方程；,5根据驱动方程和输出方程画逻辑图；,6检查电路能否自启动。,例5.3.3,设计一个同步3位二进制加法计数器。,解（1）根据设计要求，设定状态，画状态转换图。,由于是3位二进制（即8进制）计数器，因此，应有8个不同,的状态。分别用S,0,，S,1,，S,7,表示，在状态为S,7,时输出,Y=1。当输入第8个计数脉冲时，电路返回初始状态，同,时，向高位计数器送出一个进位脉冲。,S,0,S,1,S,3,S,2,S,7,S,4,S,6,S,5,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/1,（2）状态化简：八进制计数器应有8个不同的状态，不需化简,（3）状态分配：列状态转换编码表。有8个状态，需3个触发,器。选用3位自然二进制加法计数编码，即,S,0,=000，,S,1,=001，,S,7,=111。,由此可列出状态转换编码表。,（4）选择触发器类型，求输出方程、状态方程和驱动方程。,1）选用下降沿触发的,JK,触发器。,例5.3.3的状态转换编码表,状态转换顺序,现 态,次 态,输 出,Y,S,0,0,0,0,0,0,1,0,S,1,0,0,1,0,1,0,0,S,2,0,1,0,0,1,1,0,S,3,0,1,1,1,0,0,0,S,4,1,0,0,1,0,1,0,S,5,1,0,1,1,1,0,0,S,6,1,1,0,1,1,1,0,S,7,1,1,1,0,0,0,1,2）画卡诺图：根据编码表可画出各触发器次态和输出函数,的卡诺图,引导学生完成,3）由卡诺图可得输出方程为：,4）状态方程为：,5）求驱动方程：JK触发器的特性方程为,将状态方程与特性方程比较，可得下列驱动方程：,（5）画逻辑图：根据选用的触发器和求得的输出方程和驱动方,程，即可画出逻辑电路图。,（6）检查电路能否自启动：由于没有无效状态，因此，电路能自,启动。,CP,Q,0,Y,Q,1,Q,2,J,K,Q,FF,0,J,K,Q,FF,1,J,K,Q,FF,2,&,课后小结,见黑板,复习及提问：,组合电路分析,思考题：,1什么是时序逻辑电路？它在结构上有什么特点？,2什么是同步时序逻辑电路？什么是异步时序逻辑电路？,3简述同步和异步时序逻辑电路的分析方法，它们的主要,区别是什么？,作业题：,5-14；15、16、补充1题,预习：,数模转换电路,补充：,试分析以下图所示时序逻辑电路的逻辑功能。写出它的 驱动方程、状态方程，列出状态转换真值表，并画出,Q,0,、,Q,1,的波形，检查能否自启动（已知初态,Q,1,Q,0,=00）。,1,、字体安装与设置,如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。,在,“,开始”,选,项卡,中,，点击“,替,换”按,钮右,侧箭,头,，,选,择“,替,换,字,体,”。（如下,图）,在图“替换”下拉列表中选择要更改字体。（如下图）,在“替换为”下拉列表中选择替换字体。,点击“替换”按钮，完成。,22,2,、替换模板中的图片,模板中的图片展示页面，您可以根据需要替换这些图片，下面介绍两种替换方法。,方法一：更改图片,选中模版中的图,片,（,有些图片与其他,对象,进行了组合，,选,择,时,一定要选中图,片 本身，而不是组合）。,单击鼠标右键，选择“更改图片”，选择要替换的图片。（如下图）,注意：,为防止替换图片发生变形，请使用与原图长宽比例相同的图片。,22,赠送精美图标,