组合,时序逻辑
- 格式:pdf
- 大小:238.69 KB
- 文档页数:2
时序逻辑电路的分类时序逻辑电路是一种能够在特定的时间序列下执行特定操作的电路。
它通常由组合逻辑电路和存储器组成,可以实现复杂的计算和控制功能。
时序逻辑电路按照其实现功能的不同,可以分为以下几类。
一、触发器触发器是最基本的时序逻辑电路之一,它可以存储一个比特位,并且在时钟信号到来时根据输入信号的状态改变输出状态。
常见的触发器有SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
二、计数器计数器是一种能够在特定条件下对输入信号进行计数并输出结果的电路。
它通常由若干个触发器组成,每个触发器都表示一个二进制位。
常见的计数器有同步计数器和异步计数器等。
三、移位寄存器移位寄存器是一种能够将输入信号从一个位置移动到另一个位置并输出结果的电路。
它通常由若干个触发器组成,每个触发器都表示一个二进制位。
常见的移位寄存器有串行入并行出移位寄存器、并行入串行出移位寄存器和并行入并行出移位寄存器等。
四、状态机状态机是一种能够根据输入信号的状态和时钟信号的变化改变输出状态的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成,可以实现复杂的控制功能。
常见的状态机有Moore状态机和Mealy状态机等。
五、定时器定时器是一种能够在特定时间间隔内产生一个脉冲信号或者计数信号的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成,可以实现复杂的定时功能。
常见的定时器有单稳态定时器和多稳态定时器等。
六、脉冲生成器脉冲生成器是一种能够在特定条件下产生一个脉冲信号的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成,可以实现复杂的脉冲生成功能。
常见的脉冲生成器有单稳态脉冲生成器、多稳态脉冲生成器和斯奈德-哈特脉冲生成器等。
七、序列检测电路序列检测电路是一种能够在输入序列中检测出指定模式并输出相应结果的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成,可以实现复杂的序列检测功能。
常见的序列检测电路有Moore序列检测器和Mealy序列检测器等。
八、时钟同步电路时钟同步电路是一种能够将异步输入信号转换为同步输出信号的电路。
组合逻辑电路原理概述及作用分析
组合逻辑电路概述:
数字电路根据逻辑功能的不同特点,可以分成两大类,一类叫组合逻辑电路(简称组合电路),另一类叫做时序逻辑电路(简称时序电路)。
组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与电路原来的状态无关。
而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说,还与以前的输入有关。
1.半加器与全加器
①半加器
两个数A、B相加,只求本位之和,暂不管低位送来的进位数,称之为半加。
完成半加功能的逻辑电路叫半加器。
实际作二进制加法时,两个加数一般都不会是一位,因而不考虑低位进位的半加器是不能解决问题的。
②全加器
两数相加,不仅考虑本位之和,而且也考虑低位来的进位数,称为全加。
实现这一功能的逻辑电路叫全加器。
2.加法器
实现多位二进制数相加的电路称为加法器。
根据进位方式不同,有串行进位加法器和超前进位加法器两种。
①四位串行加法器:如T692。
优点:电路简单、连接方便。
缺点:运算速度不高。
最高位的计算,必须等到所有低位依此运算结束,送来进位信号之后才能进行。
为了提高运算速度,可以采用超前进位方式。
数字逻辑电路设计数字逻辑电路设计数字逻辑电路设计是电子工程领域中的重要一环,通过组合逻辑和时序逻辑的设计方法,实现了数字电子系统的功能。
数字逻辑电路设计在现代科技的发展中扮演着至关重要的角色,对于计算机、通信系统、嵌入式系统等领域的发展起到了支撑作用。
在数字逻辑电路设计中,我们需要理解和掌握的一些基本概念和原理。
首先,逻辑门是数字电路设计的基础单元。
逻辑门根据输入信号的逻辑状态产生输出信号,常见的逻辑门有与门、或门和非门等。
与门是将多个输入信号连接在一起,并且只有当所有输入信号都为高电平时,输出才为高电平。
或门是将多个输入信号连接在一起,并且只要有一个输入信号为高电平,输出就为高电平。
非门将输入信号的逻辑状态取反,并输出。
通过逻辑门的组合可以实现更加复杂的数字逻辑电路。
例如,我们可以通过组合与门和非门设计出与非门。
当且仅当两个输入信号都为高电平时,输出为低电平。
这样的逻辑关系在计算机、通信系统等领域中经常被使用。
此外,时序逻辑也是数字逻辑电路设计中的重要概念。
时序逻辑电路通过引入时钟信号,控制电路的时序行为。
时序逻辑电路可以实现像触发器、计数器等功能。
例如,触发器是一种存储器件,可以存储一个比特的信息。
计数器是一种能够在每个时钟周期内实现自加1操作的时序逻辑电路。
在数字逻辑电路设计中,我们还需要掌握编码器和解码器的设计原理。
编码器将多个输入信号转换为对应的二进制编码输出信号。
解码器则将二进制编码输出信号转换为对应的多个输出信号。
编码器和解码器在数字系统中的通信和控制过程中扮演着重要的角色。
总之,数字逻辑电路设计是现代电子工程领域中的核心技术之一。
通过合理的逻辑门组合和时序逻辑设计,可以实现复杂的数字电子系统。
数字逻辑电路设计的应用广泛,包括计算机、通信系统、嵌入式系统等领域。
理解和掌握数字逻辑电路设计的基本原理和方法,对于电子工程师而言至关重要。
它不仅是数字电子系统研发的基础,也是数字科技推动社会进步的重要推动力之一。
组合逻辑电路和时序逻辑电路一、实验目的1. 熟悉集成电路的引脚排列。
2. 掌握TTL组合逻辑电路的设计方法,完成单元功能电路的设计。
3. 熟悉中规模集成电路译码器、数据选择器的性能与应用。
4. 掌握数字电子技术Multisim软件的使用。
5. 掌握用软件测试D触发器和JK触发器功能的方法。
6. 学会设计和实现具有一定功能的时序逻辑电路。
二、仪器设备Multisim 10软件三、实验内容与步骤1. 用两片74LS00设计一个三人表决电路要求该电路有3个输入端,1个输出端,输入信号接开关,输出端接发光二极管,当两个以上的人同意时,发光二极管亮。
2. 设计一个三输入三输出的逻辑电路。
要求用2-4译码器74LS139或数据选择器74LS153设计电路,实现功能如下:当A=1,B=C=0时,红绿灯亮;当B=1,A=C=0时,绿黄灯亮;当C=1,A=B=0时,黄红灯亮;当A=B=C=0时,三灯全亮;其余情况三灯全灭。
3. 利用D触发器或JK触发器和与非门设计一个4人抢答器要求用开关作为抢答输入,发光二极管作为抢答输出,主持人用单脉冲作为清零输入。
4. 利用中规模计数器74LS161实现任意进制计数器四、注意事项1.所用全部器件的输出端不允许与地或电源相连接2.器件本身的电源和地切勿接反3.接逻辑电路之前,必须先测试所用单片组件之功能4.检测导线的好坏五、实验步骤及过程1.用两片74LS00组成的三人表决电路。
A、B、C三个单刀单掷开关表示输入,高电平表示同意,悬空(0表示不同意),LED小灯表示投票结果。
仿真电路图如下:部分仿真结果如下:只有A同意,未通过,小灯不亮。
A,B都同意,通过,小灯亮B,C两人同意,通过,小灯亮三人都同意,通过,小灯亮2.设计一个3输入3输出的逻辑电路。
A,B,C三个单刀双掷开关表示三个输入,三个LED灯表示输出,仿真电路如下:部分仿真结果如下:A=1,B=C=0,红绿灯亮C=1,A=B=0,黄红灯亮A=B=C=0,三灯全灭3.利用1个D触发器(或JK触发器)和与非门设计一个四人抢答器。
组合逻辑电路:是指数字电路在任何时刻的输出仅仅取决与该时刻数字电路输入,而与电路原来的状态无关。
、
时序逻辑电路:是指数字电路在任何时刻的输出不仅取决与当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说和以前的输入有关。
上面的话很好记,反映到实际情况中查了好些资料才算理解。
对于从事FPGA工作的,区分组合逻辑电路与时序逻辑电路需要从”硬件电路“和”verilog语言“两方面来区分。
从硬件电路上来说:
两者的区别在于逻辑电路是否包含“记忆性单元”:
组合逻辑电路不包含记忆性单元,时序逻辑电路包含记忆性单元。
译码器、加法器由非记忆性单元构成,故属于组合逻辑电路。
寄存器、计数器由记忆性单元构成,故属于时序逻辑电路。
组合逻辑单元的另一个特点是: 1 输入、输出之间没有反馈延迟通道
从verilog语法上大家只要记住下面4个组合逻辑电路的要点,与之相反的就是时序逻辑电路:(可以只看要点)
要点1:用alway描写组合逻辑电路,敏感事件列表中,不要使用边缘敏感事件。
要点2:为变量赋值使用阻塞赋值(=),不要使用非阻塞赋值(<=0)。
要点3:用always 块时,必须注意电平敏感信号表是否完全,
如:always @ (a or b or c or d)
begin q=(a&b&c) | (d&e);
end
此时生成的不是组合逻辑,因为当e变化时,q不能立即跟着变化。
只有当a/b/c/d发生变化时e的影响变化结果才会显示出来,可见综合成的电路需要一个寄存器来存储e的变化。
要点4:用always 块时,不要忘了加else语句:
如:always @ (a or b)
begin if(c) q=a;
end
或:always @ (a or b)
begin if(c) q=a;
else;
end
上面两种形式生成的都不是纯组合逻辑电路,因为当c==0时,q能保留原来的值,所以生成的电路中有锁相环(组合逻辑单元的另一个特点是: 1 输入、输出之间没有反馈延
迟通道)。
如果将上面两个函数改成这样就是组合逻辑电路了:
always @ (a or b)
begin if(c) q=a;
else q=b;
end
或者这样也行:
always @ (a or b)
begin if(c) q=a;
else q=0;
end
补充:
1 组合逻辑电路跟时序逻辑电路重点停留在:”电路“两个字上,verilog只是语言,不是生成的电路。
2 verilog中是否出现reg型变量跟是否是组合和时序逻辑电路无关,因为reg型变量综合出来,不一定就是寄存器。
(如果综合出来有寄存器,则一定是时序逻辑电路)
3 always 既能描述组合逻辑电路,也能描述时序逻辑电路,always 块内被赋值的变量必须是reg型变量。
4 assign 描述的都是组合逻辑电路,assign只能对wire型变量赋值。
请指点!!。