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1、一、时序逻辑电路的基本概念一、时序逻辑电路的基本概念 1.定义 2.结构特点 (1)电路由组合电路和存储电路构成，含记忆元件；(2)电路中含有从输出到输入的反馈回路；3.功能描述 状态转移表；状态转移图；功能表；表达式；卡诺图；电路图；波形图 节目录标题区第1页/共55页二、一般时序逻辑电路的分析和设计二、一般时序逻辑电路的分析和设计1.1.分析步骤 组合电路、存储电路 (1)(1)分析电路结构 输入信号X、输出信号Z (2)(2)写出四组方程 时钟方程 各触发器的激励方程 节目录标题区第2页/共55页各触发器的次态方程 电路的输出方程(3)(3)作状态转移表、状态转移图或波形图(4)(4)电
2、路的逻辑功能描述 作状态转移表时，先列草表，再从初态(预置状态或全零状态)按状态转移的顺序整理。节目录标题区第3页/共55页2.设计步骤 (1)根据要求，建立原始状态转移表（或图）；输入/出变量个数；状态间的转换关系（输入条件、输出要求）状态个数；节目录标题区第4页/共55页(2)化简原始状态转移表（状态简化或状态合并）；进行顺序比较，作隐含表作状态对图进行关联比较作最简状态转移表a.a.列出所有的等价对。b.b.列出最大等价类。c.c.进行状态合并，并列出最简状态表。节目录标题区第5页/共55页(4)(4)选定触发器类型并根据二进制状态转移表（或称编码后的状态转移表）设计各触发器的激励函数和
3、电路的输出函数；(6)(6)作逻辑电路图。(3)进行状态编码（也称状态分配）；(5)(5)自启动性检查；节目录标题区第6页/共55页三、寄存器和移存器三、寄存器和移存器1.寄存器和移存器电路结构特点2.MSI移存器的功能及其典型应用(1)74194的简化符号、功能表(2)用74194实现串并行转换四、计数器四、计数器1.1.由SSI构成的二进制计数器的一般结构(1)同步计数器(2)异步计数器节目录标题区第7页/共55页2.2.MSI二进制、十进制计数器 3.3.任意进制计数器 (1)用触发器和逻辑门设计任意进制计数器(2)用MSIMSI计数器构成任意进制计数器 (3)采用 MSIMSI任意进制
4、计数器 复0 0法（利用复位端）置数法（利用置数控制端，并行输入端）a.a.置最小数法 b.b.预置0 0法 c.c.置最大数法 节目录标题区第8页/共55页五、序列码发生器和顺序脉冲发生器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器1.1.序列码发生器结构类型 2.2.计数型序列码发生器的设计（已知序列码）3.3.移存型序列码发生器的设计（已知序列码）4.4.顺序脉冲发生器的构成(1)(1)输出端较多时：采用计数器和译码器(2)(2)输出端较少时：采用环形计数器节目录标题区第9页/共55页六、习题讲解六、习题讲解6.1 分析图所示时序电路。第10页/共55页解：(1)分析电路结构(2)写出四组方程 触发
5、器的激励方程 触发器的次态方程 节目录标题区 电路的输出方程 第11页/共55页X1 X2 QnQn+1Z0 0 00 0 0 0 10 1 0 1 00 1 0 1 11 0 1 0 00 1 1 0 11 0 1 1 0101 1 11 1 节目录标题区(3)作状态转移表(4)电路逻辑功能：一位二进制全加器，本位和由Z端子输出，进位由JKFF的Q端输出。第12页/共55页6.2 试作出101101序列检测器的状态图。该同步电路有一根输入线X X，一根输出线Z Z，对应于输入序列101101的最后一个“1 1”，输出Z=1Z=1，其余情况下输出为“0 0”。(1)101序列可以重叠，例如：(
6、2)101序列不可以重叠，例如：X：010101101 Z：000101001X：0101011010 Z：0001000010节目录标题区第13页/共55页(1)(1)解：输入变量为X X、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题6.2(1)6.2(1)的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设X X恰为101101。状态个数的确定；节目录标题区第14页/共55页 状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题6.2(1)6.2(1)的状态转移图10101X/Z节目录标题区第15页/共55页题6.2(1)6.2(1)的原始状态转移图0/01/00/01
7、1100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录标题区第16页/共55页(2)(2)解：输入变量为X X、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题6.2(2)6.2(2)的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设X X恰为101101。状态个数的确定；节目录标题区第17页/共55页 状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题6.2(2)6.2(2)的状态转移图10101X/Z节目录标题区第18页/共55页题6.2(2)6.2(2)的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/
8、01/1节目录标题区第19页/共55页 题题题题6.56.56.56.5第20页/共55页串行数据检测器，连续输入串行数据检测器，连续输入4 4个或个或4 4个以上的个以上的1 1时，输出为时，输出为1 1，否则为，否则为0 0第21页/共55页 题题题题6.66.66.66.6第22页/共55页可逆二进制计数器，可逆二进制计数器，A A0 0时做时做加计数，加计数，A A1 1时做减计数时做减计数第23页/共55页 题题题题6.32 JK6.32 JK6.32 JK6.32 JK触发器和门电路，触发器和门电路，触发器和门电路，触发器和门电路，4 4 4 4位循环码计数器位循环码计数器位循环码
9、计数器位循环码计数器第24页/共55页第25页/共55页第26页/共55页第27页/共55页第28页/共55页第29页/共55页第30页/共55页 题题题题6.33 6.33 6.33 6.33 用用用用D D D D触发器和门电路设计一个十一进制计数器触发器和门电路设计一个十一进制计数器触发器和门电路设计一个十一进制计数器触发器和门电路设计一个十一进制计数器第31页/共55页第32页/共55页第33页/共55页电路图略。检查自启动略，能自启动。电路图略。检查自启动略，能自启动。第34页/共55页 题题题题6.34 6.34 6.34 6.34 控制步进电动机。控制步进电动机。控制步进电动机。
10、控制步进电动机。1 1 1 1表示电机绕组导通，表示电机绕组导通，表示电机绕组导通，表示电机绕组导通，0 0 0 0表示截止。表示截止。表示截止。表示截止。M M M M为输入控制变量，为输入控制变量，为输入控制变量，为输入控制变量，M=1M=1M=1M=1为正转，为正转，为正转，为正转，M M M M0 0 0 0为反转。为反转。为反转。为反转。第35页/共55页第36页/共55页第37页/共55页电路图略。不能自启动。电路图略。不能自启动。第38页/共55页例：设计一例：设计一“011011”序列检测器，每当输入序列检测器，每当输入011011码时，对应最码时，对应最后一个后一个1 1，电
11、路输出为，电路输出为1 1。选。选T T触发器触发器1 1、画出原始状态图与原始状态表、画出原始状态图与原始状态表输入端输入端X X：输出端输出端Z Z：当当X X出现出现011011序列时，序列时，Z=1Z=1；否则；否则Z=0Z=0ABCD1/00/00/01/10/00/01/01/0XS n01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Zn第39页/共55页2 2、状态简化、状态简化XS n01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0原始状态表XS n01ABCB/0A/0B/0C/0B/0A/13 3、状态编码、状态编码00011011ABCQ
12、1Q0-两个触发器状态XQ1nQ0n0 00 10 11 001/000/001/010/001/000/1第40页/共55页4 4、确定触发器类型，编写状态表，求函数。、确定触发器类型，编写状态表，求函数。触发器类型触发器类型：选选T T触发器触发器 编写状态表：编写状态表：现现 入入Xn现现 态态Q1n Q0n现驱动入现驱动入T1 T0次次 态态Q1n+1Q0n+1现输出现输出Zn0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 0111 1）填）填X=0X=0与与X=1X=1时时电路的现态与次态，电路的现态与次态，及相
13、应的现输出及相应的现输出2 2）填写相应的）填写相应的1 1、0 0的状态的状态根据现态与次态根据现态与次态决定决定T T值值同：同：T=0T=0不同：不同：T=1T=13 3）填）填1 1、0 0的卡诺的卡诺图，求函数的表达式图，求函数的表达式状态转换表第41页/共55页表达式为：表达式为：Q Q1 1Q Q0 0取取1111组合的状态未使用，在卡诺图中暂按无关项处理组合的状态未使用，在卡诺图中暂按无关项处理（保证（保证Z Z只有一个只有一个1 1输出）输出）第42页/共55页5 5、画逻辑电路图、画逻辑电路图第43页/共55页6 6、检查自启动、检查自启动0011 101 1现现 入入Xn
14、现现 态态Q1n Q0n现驱动入现驱动入T1 T0次次 态态Q1n+1Q0n+1现输出现输出Zn0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 011全功能状态转换表11100100000110110/00/00/00/01/01/01/01/1第44页/共55页例例：设设计计一一个个模模可可变变的的同同步步递递增增计计数数器器。当当控控制制信信号号0 0时为三进制计数器；时为三进制计数器；时为四进制计数器。时为四进制计数器。1 1、列原始状态图、列原始状态图设设 输入控制端：输入控制端：输出端：输出端：1 1（三进制计数
15、器的进位输出端）（三进制计数器的进位输出端）2 2（四进制计数器的进位输出端）（四进制计数器的进位输出端）00011011X/Z1，Z20/00/00/11/01/12 2、选触发器类型，求函数、选触发器类型，求函数触发器类型：触发器类型：D个数：个数：2 21/01/0X第45页/共55页01 1现现 入入X现现 态态Q1 Q0现驱动入现驱动入D1 D0次次 态态 Q1 Q00000 00 11 011110 00 10 11 00 001100 1000000现输出现输出Z1 Z200000101 1000000输出：输出：0010 11 0001 01 01 10011第46页/共55页
16、3 3、画出逻辑图、画出逻辑图第47页/共55页4 4、画出全状态图、画出全状态图000110110/00/00/11/11/01/01/00/0电路是一个自启动电路，完成设计要求电路是一个自启动电路，完成设计要求第48页/共55页例例：设设计计一一个个咖咖啡啡产产品品包包装装线线上上用用的的检检测测逻逻辑辑电电路路。正正常常工工作作状状态态下下，传传送送带带顺顺序序送送出出成成品品，每每三三瓶瓶一一组组，装装入入一一个个纸纸箱箱中中，如如图图示示。每每组组含含两两瓶瓶咖咖啡啡和和一一瓶瓶咖咖啡啡伴伴侣侣，咖咖啡啡的的顶顶盖盖为为棕棕色色，咖咖啡啡伴伴侣侣顶顶盖盖为为白白色色。要要求求在在传传
17、送送带带上上的的产产品品排排列列次次序序出出现现错错误误时时逻逻辑辑电电路路能能发发出出故故障信号，同时自动返回初始状态。障信号，同时自动返回初始状态。第49页/共55页首首先先需需要要得得到到区区别别两两种种瓶瓶盖盖颜颜色色的的信信号号。可可以以采采用用光光电电检检测测电电路路，利利用用棕棕、白白两两色色瓶瓶盖盖对对入入射射光光的的反反射射率率不不同同，在在光光接接收收器器的的输输出出得得到到两两种种不不同同的的输输出出信信号号。假假定定检检测测到到棕棕色色瓶瓶盖盖时时输输出出为为A=1,B=0,A=1,B=0,检检测测到到白白色色瓶瓶盖盖时时输输出出为为A=0,B=1,A=0,B=1,没没
18、有有检检测测到到瓶瓶盖盖时时，光光电电检检测测器器接接收收不不到到反反射射光光，A=0,B=0A=0,B=0。以以故故障障为为输输出出变变量量，用用Y Y表表示示，正正常常工工作作时时Y=0,Y=0,有错误时有错误时Y=1Y=1。设电路开始处于初始状态为设电路开始处于初始状态为S S0 0。第50页/共55页不需化简不需化简第51页/共55页令：令：S S0 0 00 00 S S1 1 01 01S S2 2 10 10选选D D触发器触发器Q1Q0-两个触发器状态两个触发器状态第52页/共55页经化简后，得：经化简后，得：D0=Q1n+1=Q0A+Q1AB D1=Q0n+1=Q1Q0A+Q
19、0AB YQ1B+Q1A 第53页/共55页 画出逻辑图：略画出逻辑图：略 进行自启动检查：初态若为进行自启动检查：初态若为1111，则分为，则分为4 4种情况考虑种情况考虑AB=00 则：Q1n+1=1，Q0n+1=1，Y=0AB=01 则：Q1n+1=0，Q0n+1=0，Y=1 AB=10 则：Q1n+1=1，Q0n+1=0，Y=1 AB=11 则：Q1n+1=X，Q0n+1=X，Y=X 可见在输入为可见在输入为0000时，电路的次态不能回到有效循环时，电路的次态不能回到有效循环中去，所以，此电路不具有自启动功能。中去，所以，此电路不具有自启动功能。第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页