同步时序逻辑电路的分析
一.分析的目的：得出时序电路的逻辑功能。
二.分析的方法(步骤)：
1、写方程式
（1）时钟方程：CP的逻辑式
（2）输出方程：时序电路输出逻辑表达式，它通常为现态的函数。
（3）驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。
（4）状态方程：把驱动方程代入相应的触发器的特性方程，即可求出各个触发器次态输出的逻辑表达式。
2、列真值表；
3、画状态转换图；
4、画时序图；
5、逻辑功能说明：由状态表归纳说明给定的时序电路的逻辑功能；
6、检查电路能否自启动。
注意：常见时序电路：
1）计数器：同（异）步N进制加（减）法计数器。2）寄存器
三．时序逻辑电路中的几个概念说明
1.有效状态与有效循环
有效状态：在时序电路中，凡是被利用了的状态，都称为有效状态。
有效循环：在时序电路中，凡是有效状态形成的循环，都称为有效循环。
2.无效状态与无效循环
无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态，都叫无效状态。
无效循环：在时序电路中，如果无效状态形成了循环，那么这种循环就称为无效循环。
3.电路能自启动与不能自启动
能自启动：在时序电路中，虽然存在无效状态，但是它们没有形成循环，这样的时序电路叫能够自启动的时序电路。
不能自启动：在时序电路中，既有无效状态存在，且它们之间又形成了循环，这样的时序电路被称之为不能自启动的时序电路。在这种电路中，一旦因某种原因使循环进入无效循环，就再也回不到有效状态了，所以，再要正常工作也就不可能了。
四．同步时序电路的分析举例
例1 试分析如图所示的时序电路的逻辑功能
Y
CP
解：（1）写方程式
时钟方程： CP CP CP CP ===210 输出方程： n n n Q Q Q Y 012=
驱动方程： n
Q J 20= n Q K 20= n
Q J 01= n Q K 01=
n
Q J 12= n Q K 12=
状态方程：把驱动方程分别代入特性方程
JK 触发器的特性方程：n n n Q K Q J Q +=+1
（6-2-4），得状态方程：
n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 20202000010=+=+=+ （）
n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 010********=+=+=+
n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 12121222212=+=+=+
（2）列状态表
依次假设电路得现态n n n
Q Q Q
012
，代入状态方程式和输
出方程式，进行计算，求出相应得次态和输出，结果见状态表
1 1 1
/0
（a）有效循环
/1
（b）无效循环
（4）画时序图
CP Q 1Q 2Q 0Y
1
00000000000
1
1
1
1
1
1111
1
1
111
（5）电路功能说明
由状态图和时序图可知，该电路是一个6次CP 脉冲一循环的顺序发生器，又称为节拍发生器。 （6）检查电路能否自启动：由状态图可知，电路不能自启动。
例2. 试分析如图所示电路的逻辑功能。
C
CP
解：
（1）写方程式：
脉冲方程： CP CP CP CP ===210 驱动方程： 100==K J
n
Q K J 011==
n o n Q Q K J 122==
输出方程： n
n n Q Q Q C 012=
状态方程：
将驱动方程（6-3-1）代入到JK 触发器的特性方程中，得到状态方程：
n
n n n Q Q K Q J Q 0000010=+=+
n
n n n n n n Q Q Q Q Q K Q J Q 010*******+=+=+
n n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 0212012222212++=+=+
（2）列状态表
1 0 0
1 1 1
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/0
/1
（4）画和时序图
CP Q 1Q 2Q 0000
000011
1
1
1
1
00
1
1
1
000011
1
1
0C
（5）电路功能说明
该时序电路为3为二进制同步加法计数器，C 为进位指示端。
（6）检查电路能否自启动：
如图所示，该电路为3位二进制同步减法计数器，分析过程同二进制同步加法计数器。
例3. 分析如图6-3-12所示电路的逻辑功能。
1
CP
解：
(1)写方程式
脉冲方程： CP CP CP CP CP ====3210 驱动方程： 100==K J
n n Q Q J 031= n
Q K 01=
n n Q Q K J 0122==
n n n Q Q Q J 2103= n
Q K 03=
输出方程： n
n Q Q C 03=
（2）求状态方程
将驱动方程代入到触发器的特性方程中，得到状态方程：
n n
n n Q Q K Q J Q 0000010=+=+
n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 010********+=+=+
n
n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 0212012222212++=+=+
n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q K Q J Q 030123333313+=+=+
（3）进行计算，得状态表。
（4）由状态真值表可画出状态转换图。
0 0 1 1
/0
/0
/0
/0
/0/1
（5）根据状态真值表可画出时序图。
CP Q 0Q 1Q 2Q 3C
7.2 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。 7．2．1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，由于所有触发器都由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：是指电路由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。
2、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：由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： 驱动方程： 状态方程： ②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”。 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。
5-1 分析图所示时序电路的逻辑功能，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和时序图。 CLK Z 图 题 5-1图 解：从给定的电路图写出驱动方程为： 0012 10 21()n n n n n D Q Q Q D Q D Q ?=??=?? =?? e 将驱动方程代入D 触发器的特征方程D Q n =+1 ，得到状态方程为： 10012110 12 1()n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q +++?=??=??=??e 由电路图可知，输出方程为 2 n Z Q = 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-1(a ）所示，时序图如图题解5-1(b ）所示。 题解5-1(a ）状态转换图
1 Q 2/Q Z Q 题解5-1(b ）时序图 综上分析可知，该电路是一个四进制计数器。 5-2 分析图所示电路的逻辑功能，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 为输入变量。 Y A 图 题 5-2图 解：首先从电路图写出驱动方程为： () 0110101()n n n n n D AQ D A Q Q A Q Q ?=? ?==+?? 将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程 () 1011 10101()n n n n n n n Q AQ Q A Q Q A Q Q ++?=? ?==+?? 电路的输出方程为： 01n n Y AQ Q = 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-2所示
Y A 题解5-2 状态转换图 综上分析可知该电路的逻辑功能为： 当输入为0时，无论电路初态为何，次态均为状态“00”，即均复位； 当输入为1时，无论电路初态为何，在若干CLK 的作用下，电路最终回到状态“10”。 5-3 已知同步时序电路如图(a)所示，其输入波形如图 (b)所示。试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和时序图，并说明该电路的功能。 X (a) 电路图 1234CLK 5678 X (b)输入波形 图 题 5-3图 解：电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为： 0010110001101101 1, ,n n n n n n n n n n J X K X J XQ K X Q X Q XQ X Q XQ Q XQ XQ XQ Y XQ ++?==??==???=+=?? ?=+=+?= 根据状态方程和输出方程，可分别做出11 10,n n Q Q ++和Y 的卡诺图，如表5-1所示。由此 做出的状态转换图如图题解5-3（a)所示，画出的时序图如图题解5-3（b ）所示。
第五章 同步时序逻辑电路的习题 一、基本知识点 1、时序逻辑电路的一般结构 特点：a 、有存储电路（记忆元件）；有组合电路（特殊时可没有） b 、包含反馈电路，电路功能与“时序”相关 c 、输出不仅与输入（X ）有关，而且与存储状态（Y ）有关 分类：（1）Mealy 型 Z ＝F （X ，Q ） 输出是电路的输入和现态的函数（注意输出与输入有直接关系） （2）Moore 型 Z ＝F （Q ） 输出仅仅是电路现态的函数（注意输出与输入没有直接关系） 同步时序逻辑电路：各触发器共用同一时钟信号，即电路中各触发器状态的转换时刻在统一时钟信号控制下同步发生。 异步时序逻辑电路：电路没有统一的时钟信号对状态变化进行同步控制，输入信号的变化将直接引起电路状态的变化。 //本课程将较少讨论异步时序逻辑电路 2、同步时序逻辑电路的描述 注意：任一个同步时序逻辑电路的结构和功能可用3组函数表达式完整地描述。 （1）激励函数表达式：存储电路输入Y 与电路输入X 和现态Q 之间的关系 Y ＝F （X ，Q ） //现态Q 就是上图存储电路原始的输出y k （2）次态函数表达式：电路的次态Q n+1与激励函数Y 和现态Q 之间关系 Q n+1＝F （Y ，Q ） //次态Q n+1就是上图存储电路再次触发后的输出y k n+1 （3）输出函数表达式：电路的输出Z 和输入X 和当前现态Q 的关系 Mealy 型 Z ＝F （X ，Q ） Moore 型 Z ＝F （Q ） 输入信号 输出信号 X 1 X 2 X n Z 1 Z 2 Z m y s 过去输入 现态 现在输入 ｝ 输出 输出 所有输入 现态
时序逻辑电路的组成及分析方法案例说明 一、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 （x 1，x 2，… ，x n ）表示；电路的输出信号用Y （y 1，y 2，… ，y m ）表示；存储电路的输入信号用Z （z 1，z 2，… ，z k ）表示；存储电路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q （q 1，q 2，… ，q j ）表示。 x x y 1 y m 图8.38 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8.3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。 二、时序逻辑电路的分析方法 1.时序逻辑电路的分类 时序逻辑电路按存储电路中的触发器是否同时动作分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两种。在同步时序逻辑电路中，所有的触发器都由同一个时钟脉冲CP控制，状态变化同时进行。而在异步时序逻辑电路中，各触发器没有统一的时钟脉冲信号，状态变化不是同时发生的，而是有先有后。 2.时序逻辑电路的分析步骤 分析时序逻辑电路就是找出给定时序逻辑电路的逻辑功能和工作特点。分析同步时序逻辑电路时可不考虑时钟，分析步骤如下： （1）根据给定电路写出其时钟方程、驱动方程、输出方程； （2）将各驱动方程代入相应触发器的特性方程，得出与电路相一致的状态方程。 （3）进行状态计算。把电路的输入和现态各种可能取值组合代入状态方程和输出方程进行计算，得到相应的次态和输出。 （4）列状态转换表。画状态图或时序图。 （5）用文字描述电路的逻辑功能。 3.案例分析 分析图8.39所示时序逻辑电路的逻辑功能。 图8.39 逻辑电路 解:该时序电路的存储电路由一个主从JK触发器和一个T触发器构成，受统一的时钟CP控制，为同步时序逻辑电路。T触发器T端悬空相当于置1。 （1）列逻辑表达式。 输出方程及触发器的驱动方程分别为
第七章 几种常用的时序逻辑电路 一、填空题 1.（9-1易）与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的特点是：任何时刻的输出信号不仅与____________有关，还与____________有关，是______（a.有记忆性b.无记忆性）逻辑电路。 2.（9-1易）触发器是数字电路中______（a.有记忆b.非记忆）的基本逻辑单元。 3.（9-1易）在外加输入信号作用下，触发器可从一种稳定状态转换为另一种稳定状态，信号终止，稳态_________（a.不能保持下去 b. 仍能保持下去）。 4.（9-1中）JK 触发器是________（a.CP 为1有效b.CP 边沿有效）。 5.（9-1易）1n n n Q JQ KQ +=+是_______触发器的特性方程。 6.（9-1中）1n n Q S RQ +=+是________触发器的特性方程，其约束条件为___________。 7.（9-1易）1n n n Q TQ TQ +=+是_____触发器的特征方程。 8. （9-1中）在T 触发器中，若使T=____，则每输入一个CP ，触发器状态就翻转一次，这种具有翻转功能的触发器称为'T 触发器，它的特征方程是________________。 9.（9-1难）我们可以用JK 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器；令________________，即转换成D 触发器。 10.（9-1难）我们可以用D 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器。
实验十Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计 一．实验目的： 1.同步时序逻辑电路的分析与设计方法 2.掌握时序逻辑电路的测试方法。 二．实验原理： 1.Moore同步时序逻辑电路的分析方法： 时序逻辑电路的分析，按照电路图（逻辑图），选择芯片，根据芯片管脚，在逻辑图上标明管脚号；搭接电路后，根据电路要求输入时钟信号（单脉冲信号或连续脉冲信号），求出电路的状态转换图或时序图（工作波形），从中分析出电路的功能。 2.Moore同步时序逻辑电路的设计方法： （1）分析题意，求出状态转换图。 （2）状态分析化简：确定等价状态，电路中的等价状态可合并为一个状态。（3）重新确定电路状态数N，求出触发器数n，触发器数按下列公式求：2n-1 （7）利用卡诺图如图2，求状态方程、驱动方程。 （8）自启动检验：将各无效状态代入状态方程，分析状态转换情况，画出完整的 状态转换图，如图3所示，检查是否能自启动。 实验九Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计 22920132203686 薛清文周2下午实验 一．实验目的： 1.同步时序逻辑电路的分析与设计方法 2.D，JK触发器的特性机器检测方法。 2.掌握时序逻辑电路的测试方法。 3.了解时序电路自启动设计方法。 4.了解同步时序电路状态编码对电路优化作用。 二．实验原理： 二、 1.Moore同步时序逻辑电路的分析方法： 时序逻辑电路的分析，按照电路图（逻辑图），选择芯片，根据芯片管脚，在逻辑图上标明管脚号；搭接电路后，根据电路要求输入时钟信号（单脉冲信号或连续脉冲信号），求出电路的状态转换图或时序图（工作波形），从中分析出电路的功能。 2.Moore同步时序逻辑电路的设计方法： （1）分析题意，求出状态转换图。 （2）状态分析化简：确定等价状态，电路中的等价状态可合并为一个状态。（3）重新确定电路状态数N，求出触发器数n，触发器数按下列公式求：2n-1 一、填空题 1. 基本RS触发器，当R、S都接高电平时，该触发器具有____ ___功能。 2．D 触发器的特性方程为___ ；J-K 触发器的特性方程为______。 3．T触发器的特性方程为。 4．仅具有“置0”、“置1”功能的触发器叫。 5．时钟有效边沿到来时，输出状态和输入信号相同的触发器叫____ _____。 6. 若D 触发器的D 端连在Q端上，经100 个脉冲作用后，其次态为0，则现态应 为。 7．JK触发器J与K相接作为一个输入时相当于触发器。 8. 触发器有个稳定状态，它可以记录位二进制码，存储8 位二进制信息 需要个触发器。 9．时序电路的次态输出不仅与即时输入有关，而且还与有关。 10. 时序逻辑电路一般由和两部分组成的。 11. 计数器按内部各触发器的动作步调，可分为___ ___计数器和____ __计数器。 12. 按进位体制的不同，计数器可分为计数器和计数器两类；按计数过 程中数字增减趋势的不同，计数器可分为计数器、计数器和计数器。13．要构成五进制计数器，至少需要级触发器。 14．设集成十进制（默认为8421码）加法计数器的初态为Q4Q3Q2Q1＝1001，则 经过5个CP脉冲以后计数器的状态为。 15．将某时钟频率为32MHz的CP变为4MHz的CP，需要个二进制计数器。 16. 在各种寄存器中，存放N 位二进制数码需要个触发器。 17. 有一个移位寄存器，高位在左，低位在右，欲将存放在该移位寄存器中的二 进制数乘上十进制数4，则需将该移位寄存器中的数移位，需要 个移位脉冲。 18．某单稳态触发器在无外触发信号时输出为0态，在外加触发信号时，输出跳 变为1态，因此其稳态为态，暂稳态为态。 19．单稳态触发器有___ _个稳定状态，多谐振荡器有_ ___个稳定状态。 20．单稳态触发器在外加触发信号作用下能够由状态翻转到状 态。 21．集成单稳态触发器的暂稳维持时间取决于。 22. 多谐振荡器的振荡周期为T=tw1+tw2，其中tw1为正脉冲宽度，tw2为负脉冲 宽度，则占空比应为____ ___。 23．施密特触发器有____个阈值电压，分别称作___ _____ 和___ _____ 。 24．触发器能将缓慢变化的非矩形脉冲变换成边沿陡峭的矩形脉冲。 25．施密特触发器常用于波形的与。 二、选择题 1. R-S型触发器不具有( )功能。 A. 保持 B. 翻转 C. 置1 D. 置0 2. 触发器的空翻现象是指（） A.一个时钟脉冲期间，触发器没有翻转 B.一个时钟脉冲期间，触发器只翻转一次 C.一个时钟脉冲期间，触发器发生多次翻转 D.每来2个时钟脉冲，触发器才翻转一次 3. 欲得到D触发器的功能，以下诸图中唯有图（A）是正确的。 “电工学（二）数字逻辑电路”课程实验报告 实验/实训项目同步时序逻辑电路分析与设计 实验/实训地点 实验/实训小组 实验/实训时间 专业电器工程及其自动化 班级 姓名 学号 指导老师 过程、步骤、代一、实验原理 1. 集成计数器74LS290功能测试。 74LS290是二一五一十进制异步计数器，逻辑简图为图5.1所示。 74LS290具有下述功能： 直接置0（R 0(1),R 0(2)=1）,直接置（S 0(1),S 0(2)=1） 二进制计数（CP 1输入Q A 输出） 五进制计数（CP 1输入Q A Q B Q C 输出） 十进制计数（两种接法如图5.2A 、B 所示） 按芯片引脚图分别测试上述功能，并填入表5.1、表5.2、表5.3中。 图5.1 74LS290逻辑图 图5.2 十进制计数器 2. 计数器级连 分别用2片74LS290计数器级连成二一五混合进制、十进制计数器。 （1）画出连线电路图。 （2）按图接线，并将输出端接到LED 数码显示器的相应输入端，用单脉冲作为输入脉冲验证设计是否正确。 （3）画出四位十进制计数器连接图并总结多级计数级连规律。 3. 任意进制计数器设计方法 采用脉冲反馈法（称复位法或置位法），可用74LS290组成任意（M ）计数器，图5.3是用74LS290实现模7计数器的两种方案，图（A ）采用复位法，即计到M 异步置0，图（B ）采用置位法，即计数计到M-1异步置0。 表5.1 功能表 R 0(1) R 0(2) S 0(1) S 0(2) 输出 Q D Q G Q B Q A H H L X H H X L X X H H X L X L L X X L X L L X 表5.2 二一五混合时制 计数 输出 Q A Q D Q G Q B 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 第12章时序逻辑电路 27逻 辑 电 路 图 及A ，B ，C 的 波 形 如 图 所 示 ， 试 画 出Q 的 波 形 （设 Q 的 初 始 状 态 为“0”）。 Q Q J & A B C Q B A C K C 28逻 辑 电 路 图 及C 脉 冲 的 波 形 如 图 所 示 ， 试 画 出 触 发 器 输 出Q 0，Q 1的 波 形 （设 Q 0，Q 1的 初 始 状 态 均 为“0”）。 Q 0 Q 0 Q 1 J Q 0 Q 1 Q 1 o ? C ? C t C K D C C Q Q O O t t O t 29已 知 逻 辑 电 路 畋 及A ，B ，D 和C 脉 冲 的 波 形 如 图 所 示 ， 试 写 出 J ，K 的 逻 辑 式 ， 并 列 出Q 的 状 态 表。 Q Q ≥1 & & 1 ? ? C D B A D C B A J C K 30已 知 逻 辑 电 路 图 及 C 1和C o 的 波 形 , 试 画 出 输 出 Q 0，Q 1 的 波 形（设Q 0， Q 1的 初 始 状 态 均 为 “0”）。 C Q 0 Q 0 R D K J S D Q 1 Q 1 R D C J S D Q 0 Q 1 C O o C 1 C O C 1 Q 0Q 1 K C O C 1 Q 0 Q 1 31已 知 逻 辑 电 路 图 及C 脉 冲 的 波 形 ，试 写 出 各 触 发 器 J ，K 及D 的 逻 辑 式，并 列 出 Q 0，Q 1，Q 2，Q 3的 状 态 表 （设Q 0，Q 1，Q 2，Q 3初 始 状 态 均 为 “0”）。 Q 2 Q 2 J 2 K 2 D Q 0 Q 0 J 0 K 0 Q 1 Q 1 Q 0 Q 1 Q 2 Q 3 Q 3 J 3 K 3 Q 3 ? ? ? ? ? C C C 32已 知 逻 辑 电 路 图 和 C 脉 冲 的 波 形 ， 试 画 出 输 出 Q 0 及Q 1的 波 形 图 （设Q 0，Q 1初 始 状 态 均 为“1”）。 《电子技术基础》复习题 时序逻辑电路 一、填空题: 1.具有“置0”、“置1”、“保持”和“计数功能”的触发器是（） 2.触发器有门电路构成，但它不同门电路功能，主要特点是：（） 型触发器的直接置0端Rd、置1端Sd的正确用法是（） 4.按触发方式双稳态触发器分为：（） 5.时序电路可以由（）组成 6.时序电路输出状态的改变（） 7.通常寄存器应具有（）功能 8.通常计数器应具有（）功能 9. M进制计数器的状态转换的特点是设初态后，每来（）个CP时，计数器又重回初态。 10.欲构成能记最大十进制数为999的计数器，至少需要（）个双稳触发器。 11. 同步时序逻辑电路中所有触发器的时钟端应（）。 二、选择题: 1.计数器在电路组成上的特点是（） a)有CP输入端，无数码输入端b) 有CP输入端和数码输入端c) 无CP输入端，有数码输入端 2.按各触发器的状态转换与CP的关系分类，计数器可分为（）计数器。 a）加法、减法和加减可逆b）同步和异步c）二、十和M进制 3. 按计数器的状态变换的规律分类，计数器可分为（）计数器。 a）加法、减法和加减可逆b）同步和异步c）二、十和M进制 4 按计数器的进位制分类，计数器可分为（）计数器。 a）加法、减法和加减可逆b）同步和异步c）二、十和M进制 5. n位二进制加法计数器有（）个状态，最大计数值是（）。 a）2n-1b）2n c）2n-1 6.分析时序逻辑电路的状态表，可知它是一只（）。 (a) 二进制计数器(b)六进制计数(c) 五进制计数器 7. 分析如图所示计数器的波形图，可知它是一只（）。 (a) 六进制计数器(b) 七进制计数器(c) 八进制计数器 第9章时序逻辑电路习题解答 9.1 d R端和d S端的输入信号如题9.1图所示，设基本RS触发器的初始状态分别为1和0两种情况，试画出Q端的输出波形。 题9.1图 9.2 同步RS触发器的CP、R、S端的状态波形如题9.2图所示。设初始状态为0和1两种情况，试画出Q端的状态波形。 题9.2图 9.3 设主从型JK触发器的初始状态为0，J、K、CP端的输入波形如题9.3图所示。试画出Q端的输出波形（下降沿触发翻转）。 解： 9.4 设主从型JK触发器的初始状态为0，J、K、CP端输入波形如题9.4图所示。试画出Q端的输出波形（下降沿触发翻转）。如初始状态为1态，Q端的波形又如何？ 解： 第9章时序逻辑电路225 9.5 设维持阻塞型D触发器的初始状态为0，D端和CP端的输入波形如题9.5图所示，试画出Q端的输出波形（上升沿触发翻转）。如初始状态为1态，Q端的波形又如何？ 题9.3图 题9.4图题9.5图 9.6 根据CP时钟脉冲，画出题9.6图所示各触发器Q端的波形。（1）设初始状态为0；（2）设初始状态为1。（各输入端悬空时相当于“1”） 题9.6图 第9章时序逻辑电路 226 9.7 题9.7图所示的逻辑电路中，有J和K两个输入端，试分析其逻辑功能，并说明它是何种触发器。 题9.7图 9.8 根据题9.8图所示的逻辑图和相应的CP、d R、D的波形，试画出Q1和Q2端的输出波形。设初始状态Q1=Q2=0。 题9.8图 第9章 时序逻辑电路 227 9.9 试用4个D 触发器组成一个四位右移移位寄存器。设原存数码为“1101”，待存数码为“1001”。试列出移位寄存器的状态变化表。 9.10 在题9.10图所示的逻辑电路中，试画出Q 1和Q 2端的输出波形，时钟脉冲是一连续的方波脉冲。如果时钟脉冲频率是4000Hz ，那么 Q 1和Q 2波形的频率各为多少？设初始状态Q 1=Q 2=0。 9.11 题9.11图是用主从JK 触发器组成的8421码异步十进制计数器，试分析其计数功能。 题9.11图 题9.10图 第六章时序逻辑电路 6.1 基本要求 1. 正确理解组合逻辑电路、时序逻辑电路、寄存器、计数器、同步和异步、计数和分 频等概念。 2. 掌握时序逻辑电路的分析方法，包括同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。 3. 熟悉寄存器的工作原理、逻辑功能和使用。 4. 掌握二进制、十进制计数器的构成原理。能熟练应用集成计数器构成任意进制计数 器。 5. 掌握同步时序逻辑电路的设计方法。 6.2自测题 一、填空题 1．数字电路按照是否有记忆功能通常可分为两类：、。 2．由四位移位寄存器构成的顺序脉冲发生器可产生个顺序脉冲。 3．时序逻辑电路按照其触发器是否有统一的时钟控制分为时序电路和时序电路。 4. 用D触发器来构成12进制计数器，需要个D触发器。 二、选择题 1．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是。 A.工作速度高 B.触发器利用率高 C.电路简单 D.不受时钟CP控制。 2．把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到进制计数器。 A.4 B.5 C.9 D.20 3. N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为的计数器。 A.N B.2N C.N2 D.2N 4. N个触发器可以构成能寄存位二进制数码的寄存器。 A.N-1 B.N C.N+1 D.2N 5．五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为。 A.5 B.10 C.25 D.32 6．同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者。 A.没有触发器 B.没有统一的时钟脉冲控制 C.没有稳定状态 D.输出只与内部状态有关 7．一位8421BCD码计数器至少需要个触发器。 A.3 B.4 C.5 D.10 8.欲设计0，1，2，3，4，5，6，7这几个数的计数器，如果设计合理，采用同步二进制计数器，最少应使用级触发器。 A.2 B.3 C.4 D.8 9．8位移位寄存器，串行输入时经个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。 A.1 B.2 C.4 D.8 10．用二进制异步计数器从0做加法，计到十进制数178，则最少需要个触发器。 A.2 B.6 C.7 D.8 E.10 11．某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500H Z的脉冲转换为60H Z的脉冲，欲构成此分频器至少需要个触发器。 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，由于所有触发器都由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：是指电路由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。 2、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：由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： 驱动方程： 状态方程： ②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”。 第六章时序逻辑电路 【题6.3】 分析图P6.3时序电路的逻辑功能，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，说明电路能否自启动。 图 P6.3 【解】驱动方程 J-] =K 1=Q 3 *」2=心二 Q i 输出方程：Y -Q 3 将驱动方程带入 JK 触发器的特性方程后得到 状态方程为： Q 1 = Q 3Q*I + Q 3Q 〔 = Q D 'Q 2 = Q 〔Q 2 + Q 〔Q 2 = Q 2 一 n+1 — Q 3 - Q 3Q 2 Q i 电路能自启动。状态转换图如图 A6.3 和输出方程，画出电路的状态转换图。 A 为输入逻辑变量。 【题6.5】 分析图P6.5时序电路的逻辑功能, 写出电路的驱动方 程、 状态方程 J 3 = Q 1Q 2 ；K 3 = Q 图P6.5 【解】 口=AQ2 驱动方程： D2=AQQ =AQ +Q2) 输出方程：Y 将驱动方程带入JK触发器的特性方程后得到状态方程为 Q n+1=A&2 n+1 Q；=A(Q i Q2) 电路的状态转换图如图A6.5 图A6.5 【题6.6】分析图P6.6时序电路的逻辑功能，画出电路的状态转换图，检查电路能否自启动，说明电路能否自启动。说明电路实现的功能。A为输入变量。 【解】驱动方程 输出方程：丫二AQQ2-A QQ2 将驱动方程带入JK触发器的特性方程后得到状态方程为： Q n+1 = Q r n+1 - - Q2二A 二Q r二Q2 电路状态转换图如图A6.6。A = 0时作二进制加法计数，A = 1时作二进制减法计数。 图A6.6 【题6.7】分析图P6.7时序电路的逻辑功能，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，说明电路能否自启动。 第八章时序逻辑电路 第一节寄存器 一、单项选择题 1.N个触发器可以构成能寄存位二进制数码的寄存器。（） A.N-1 B.N C.N+1 D.2N 2.存储8位二进制信息要个触发器。 位移位寄存器，串行输入时经个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。 4.有一个左移移位寄存器，当预先置入1011后，其串行输入固定接0，在4个移位脉冲CP作用下，四位数据的移位过程是（） C. D. 5.由三级触发器构成环形计数器的计数摸值为（) 6.如图8-7所示电路的功能为（） A.并行输入寄存器 B.移位寄存器 C.计数器 D.序列信号发生器 7.由四位移位寄存器构成的顺序脉冲发生器可产生个顺序脉冲。（） 8.现欲将一个数据串延时4个CP的时间，则最简单的办法采用（） 位并行寄存器 位移位寄存器 进制计数器 位加法器 二、判断题 1.时序电路中不含有记忆功能的器件。（) 2.移位寄存器74LS194可串行输入并行输出，但不能串行输入串行输出。（） 3.时序逻辑电路在某一时刻的输出状态与该时刻之前的输入信号无关。（) 4.时序电路一定不要组合电路。（） 三、多项选择题 1.寄存器按照功能不同可分为（） A.数据寄存器 B.移位寄存器 C.暂存器 D.计数器 2.数码寄存器的特点是（） A.存储时间短 B.速度快 C.可做高速缓冲器 D.一旦停电后存储数码全部消失 3.移位寄存器按移位方式可分为（） A.左移移位寄存器 B.右移移位寄存器 C.双向移位寄存器 D.集成移位寄存器 第二节计数器 一、填空题 1.触发器有个稳定状态，它可以记录位二进制码，存储8位二进制信息需要个触发器。 2.按进位体制的不同，计数器可分为计数器和计数器等；按计数过程中数字增减趋势的不同，计数器可分为计数器、计数器和计数器。 3.要构成五进制计数器，至少需要个触发器。 4.设集成十进制（默认为8421码）加法计数器的初态为Q3Q2Q1Q0=1001，则经过5个CP脉冲以后计数器的状态为. 5.在各种寄存器中，存放N位二进制数码需要个触发器。 二、单项选择题 1.按各触发器的CP所决定的状态转换区分，计数器可分为计数器。（） A.加法、减法和可逆 B.同步和异步 C.二、十和N进制 D.以上均不正确 2.将一个D触发器处于技术状态时，下列做法正确的是（） A.D端接固定高电平 B.D端悬空 C.D端与Q端相联 D.D与Q非端相联 3.输出不仅与当时的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关的逻辑电路属于（） A.组合逻辑电路 B.时序逻辑电路 C.加法电路 D.显示电路 4.欲表示十进制的十个数码，需要二进制数码的位数是（) 第十二章时序逻辑电路 一、填空题 1．计数器工作时，对出现的个数进行计数。 2．构成一个2n进制计数器，共需要个触发器。 3.用以存放的电路称为寄存器。 4.数码寄存器一般分为、和三种，其功能是用来存放二进制数码。 5.寄存器存放数码的方式有和两种，从寄存器取出数码的方式有 和两种。 6.寄存器中，一个触发器可以存放二进制代码，要存放N位二进制代码，就要有 个触发器。 7.8位移位寄存器，串行输入时经个CP脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。 8.计数器按CP控制方式的不同可以分为计数器和计数器，按进制的不同，可以分为计数器、计数器和计数器，按计数过程中数字的增减可以分为计数器、计数器和计数器。 9.6位二进制加法计数器所累计的输入脉冲数最大为。 10.在异步二进制计数器中，要求从0开始计数，计到十进制数12，需要个触发器。 11.8421BCD码的二-十进制计数器当计数状态是时，再输入一个计数脉冲，计数状态为0000，然后向高位发出信号。 12．利用各种不同的集成计数器构成N进制计数器的方法有多种，通常采用 法，如果要得到计数容量较大的计数器，就必须采用法。 13.某计数器的状态变化为000-001-010-011-000，则该计数器的功能是进制 法计数器。 14.74LS160是一块同步十进制加法计数器集成电路，它采用清0，置数。当CTt、CTp均为0时，实现功能。 15.如图所示电路的状态方程Q n+1=___________。 16. 某计数器的输出波形如图所示，该计数器是___________进制计数器。 二、选择题 1．时序逻辑电路在结构上（）。 A．必须有组合逻辑电路 B．必须有存储电路 C．必有存储电路和组合逻辑电路 D．以上均正确 2．时序逻辑电路的输出是（）。 A．只与输入有关 B．只与电路当前状态有关 C．与输入和电路当前状态均有关 D．与输入和电路当前状态均无关 3．同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路的区别在于异步时序逻辑电路（）。A．没有触发器 B．没有统一的时钟脉冲控制 C．没有稳定状态 D．输出只与内部状态有关 《时序逻辑电路》练习题及答案 []分析图P6-1 时序电路的逻辑功能，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，说明电路能否自启动。 图P6-1 [解] 驱动方程：3 1 1 Q K J= =，状态方程：n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 1 3 1 3 1 3 1 1 ⊕ = + = + ； 1 2 2 Q K J= =，n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q 1 2 2 1 2 1 1 2 ⊕ = + = + ； # 3 3 2 1 3 Q K Q Q J= =，，n n n n Q Q Q Q 1 2 3 1 3 = + ； 输出方程：3 Q Y= 由状态方程可得状态转换表，如表6-1所示；由状态转换表可得状态转换图，如图A6-1所示。电路可以自启动。 表6-1 n n n Q Q Q 1 2 3 Y Q Q Q n n n1 1 1 2 1 3 + + +n n n Q Q Q 1 2 3 , Y Q Q Q n n n1 1 1 2 1 3 + + + 000 001 010 011 0010 0100 0110 — 1000 100 101 110 111 0001 0111 0101 ； 0011 图A6-1 电路的逻辑功能：是一个五进制计数器，计数顺序是从0到4循环。 []试分析图P6-2时序电路的逻辑功能,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为输入逻辑变量。 # 图P6-2 [解] 驱动方程：2 1 Q A D=， 2 1 2 Q Q A D= 状态方程： n n Q A Q 2 1 1 = + ， ) ( 1 2 2 1 1 2 n n n n n Q Q A Q Q A Q+ = = + 输出方程：2 1 Q Q A Y=表6-2 @ 由状态方程可得状态转换表，如表6-2所示；由状态转换表 可得状态转换图，如图A6-2所示。 电路的逻辑功能是：判断A是否连续输入四个和四个以上 “1”信号，是则Y=1，否则Y=0。 图A6-2 []试分析图P6-3时序电路的逻辑功能，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，检查电路能否自启动。 、 图P6-3 [解] 3 2 1 Q Q J=，1 1 = K； 1 2 Q J=， 3 1 2 Q Q K=； 2 3 2 1 3 Q K Q Q J= =， = +1 1 n Q 3 2 Q Q· 1 Q； 2 1 1 2 Q Q Q n= + +2 3 1 Q Q Q； 3 2 3 2 1 1 3 Q Q Q Q Q Q n+ = + Y = 3 2 Q Q 电路的状态转换图如图A6-3所示，电路能够自启动。 ' 图A6-3 n n Q AQ 1 2 Y Q Q n n1 1 1 2 + + 000 < 001 010 011 100 111 110 101 010 $ 100 110 001 111 100 010 000 CLK Z 图 题 5-1图 解：从给定的电路图写出驱动方程为： 0012 10 21()n n n n n D Q Q Q D Q D Q ?=??=??=?? e 将驱动方程代入D 触发器的特征方程D Q n =+1 ，得到状态方程为： 10012110 121()n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q +++?=??=??=?? e 由电路图可知，输出方程为 2 n Z Q = 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-1(a ）所示，时序图如图题解5-1(b ）所示。 题解5-1(a ）状态转换图 1 Q 2/Q Z Q 题解5-1(b ）时序图 综上分析可知，该电路是一个四进制计数器。 5-2 分析图所示电路的逻辑功能，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 为输入变量。 Y A 图 题 5-2图 解：首先从电路图写出驱动方程为： () 0110101()n n n n n D AQ D A Q Q A Q Q ?=? ?==+?? 将上式代入触发器的特征方程后得到状态方程 () 1011 10101()n n n n n n n Q AQ Q A Q Q A Q Q ++?=? ?==+?? 电路的输出方程为： 01n n Y AQ Q 根据状态方程和输出方程，画出的状态转换图如图题解5-2所示 Y A 题解5-2 状态转换图 综上分析可知该电路的逻辑功能为： 当输入为0时，无论电路初态为何，次态均为状态“00”，即均复位； 当输入为1时，无论电路初态为何，在若干CLK 的作用下，电路最终回到状态“10”。 5-3 已知同步时序电路如图(a)所示，其输入波形如图 (b)所示。试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和时序图，并说明该电路的功能。 X (a) 电路图 1234CLK 5678 X (b)输入波形 图 题 5-3图 解：电路的驱动方程、状态方程和输出方程分别为： 同步时序逻辑电路的分析 一.分析的目的：得出时序电路的逻辑功能。 二.分析的方法(步骤)： 1、写方程式 （1）时钟方程：CP的逻辑式 （2）输出方程：时序电路输出逻辑表达式，它通常为现态的函数。 （3）驱动方程：各触发器输入端的逻辑表达式。 （4）状态方程：把驱动方程代入相应的触发器的特性方程，即可求出各个触发器次态输出的逻辑表达式。 2、列真值表； 3、画状态转换图； 4、画时序图； 5、逻辑功能说明：由状态表归纳说明给定的时序电路的逻辑功能； 6、检查电路能否自启动。 注意：常见时序电路： 1）计数器：同（异）步N进制加（减）法计数器。2）寄存器 三．时序逻辑电路中的几个概念说明 1.有效状态与有效循环 有效状态：在时序电路中，凡是被利用了的状态，都称为有效状态。 有效循环：在时序电路中，凡是有效状态形成的循环，都称为有效循环。 2.无效状态与无效循环 无效状态：在时序电路中，凡是没有被利用的状态，都叫无效状态。 无效循环：在时序电路中，如果无效状态形成了循环，那么这种循环就称为无效循环。 3.电路能自启动与不能自启动 能自启动：在时序电路中，虽然存在无效状态，但是它们没有形成循环，这样的时序电路叫能够自启动的时序电路。 不能自启动：在时序电路中，既有无效状态存在，且它们之间又形成了循环，这样的时序电路被称之为不能自启动的时序电路。在这种电路中，一旦因某种原因使循环进入无效循环，就再也回不到有效状态了，所以，再要正常工作也就不可能了。 四．同步时序电路的分析举例 例1 试分析如图所示的时序电路的逻辑功能 Y CP 解：（1）写方程式 时钟方程： CP CP CP CP ===210 输出方程： n n n Q Q Q Y 012= 驱动方程： n Q J 20= n Q K 20= n Q J 01= n Q K 01= n Q J 12= n Q K 12= 状态方程：把驱动方程分别代入特性方程 JK 触发器的特性方程：n n n Q K Q J Q +=+1 （6-2-4），得状态方程： n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 20202000010=+=+=+ （） n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 010********=+=+=+ n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q K Q J Q 12121222212=+=+=+ （2）列状态表 依次假设电路得现态n n n Q Q Q 012 ，代入状态方程式和输Moore型同步时序逻辑电路的设计与分析
时序逻辑电路练习题90281
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