组合,时序逻辑

根据时序电路的输出是否与输入x1 , …, xn有关可以把同步 时序逻辑电路分为Mealy型和Moore型。Mealy型同步时序 逻辑电路的输出由输入x1 , …, xn和现态决定：
Z i f i ( x1 , , xn , y1 , , yr ) Y j g j ( x1 , , xn , y1, , yr ) Z i f i ( y1 , , yr )
4.1 同步时序逻辑电路模型
同步时序逻辑电路具有统一的时钟信号。时钟信号通常是 周期固定的脉冲信号。同步时序逻辑电路在时钟信号的控 制下工作，其电路中的各个单元、器件在时钟信号到来时 读取输入信号、执行响应动作。
4.1.1 同步时序逻辑电路结构 同步时序逻辑电路在结构上可分为组合逻辑电路部分 和存储电路部分，并且存储电路受时钟信号控制。
而存储元件的输出y1, …, yr也作为组合逻辑部分的内部输入， y1, …, yr称为同步时序逻辑电路的状态。当新的时钟信号没 有到来的时候，同步时序逻辑电路的状态y1, …, yr不会发生 改变，即使输入x1 , …, xn有变化状态y1, …, yr也不会改变； 对于新的时钟信号到来之前的状态y1, …, yr称为现态，记作 记作y (n)或y；当新的时钟信号到达后，存储电路会根据激 励信号Y1, …, Yr而改变其输出y1, …, yr ，此时的状态称为次 态，记作y (n + 1)。当时钟信号没有到达时，电路处于现态， 次态是电路未来变化的走向；当时钟信号到来后，先前的 次态成为当前的现态。
4.2.3 JK触发器
JK触发器除时钟信号输入端外有J、K两个输入端，具有置 0，置1，翻转及保持四种功能，是一种功能较强的触发器。 JK触发器的状态方程为：
Q( n1) JQ KQ

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。

四、时间图
时间图是用波形图的形式来表示输入信号、输出 信号和电路状态等的取值在各时刻的对应关系，通常 又称为工作波形图。在时间图上，可以把电路状态转 换的时刻形象地表示出来。
同步时序逻辑电路分析
分析的方法和步骤 常用方法有表格法和代数法。 一、表格分析法的一般步骤 1．写出输出函数和激励函数表达式。 2．借助触发器功能表列出电路次态真值表。 3．作出状态表和状态图（必要时画出时间图） 。 4．归纳出电路的逻辑功能。
0
1
4． 画出时间图，并说明电路的逻辑功能 设电路初态为“ 0” ，输入 x1 为 00110110 ，输入 x2 为 01011100 ，根据状态图可作出电路的输出和状态响应序 列如下: 时钟节拍：1 2 输入x1： 0 0 输入x2： 0 1 状态y： “0” 0 输出Z ： 0 1 3 1 0 0 1 4 1 1 0 0 5 0 1 1 0 6 1 1 1 1 7 1 0 1 0 8 0 0 1 1
同步时序逻辑电路的设计
同步时序逻辑电路的设计是指根据特定的逻辑要求，设计 出能实现其逻辑功能的时序逻辑电路。显然， 设计是分析的逆 过程，即：
①
建立给定问题的逻辑描述
假定采用 “真值表法”，可作出真值表如下表所示。
A B C F
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 0 0 1 0 1 1 1
由真值表可写出函数F的最小项表达式为
F(A,B,C) = ∑m (3,5,6,7)
②
求出逻辑函数的最简表达式
0
1
根据状态响应序列可作出时间图如下：
时钟节拍：1 2 输入x1： 0 0 输入x2： 0 1 状态 y： “0” 0 输出Z ： 0 1 3 1 0 0 1 4 1 1 0 0 5 0 1 1 0 6 1 1 1 1 7 1 0 1 0 8 0 0 1 1

1.概述
寄存器传输级（RTL）是按照存储器之间的数据 流描述一个数字电路。RTL级语法是Verilog HDL 语言的一个子集，即是可综合的那部分语法内容； 主要描述数据任何在寄存器之间传输、控制和处 理。用这部分语法去描述实际的电路行为，即为 在RTL建模。
1.概述
Verilog HDL的行为级描述，是面向电路的行为， 比RTL建模更加灵活；它可以通过各种方法描述 电路的行为，不需要有物理电路与之对应；行为 级描述没有严格的代码规范，更多用于高层次抽 象方面的应用；它带有很强的软件设计思想；行 为级的语法包括RTL级语法，覆盖Verilog语法中 的大部分。
rtll级描述语言逻逻辑优化最终的门级电路翻译工艺优化设计约束及与工艺有关的单元库3可综合风格设计的一般原则?使用veriloghdl进行可综合设计时其设计风格直接影响逻辑综合最终产生的门级网表从而影响电路的效率
第四章 现场可编程逻辑器件的应用 设计技术
4.1 Verilog HDL硬件描述语言
可综合风格的组合逻辑电路设计 可综合风格的时序逻辑电路设计
4 .可综合的组合 逻辑电路设计 在用always语句描述组合逻辑时，注意在这种描 述中，对每种输入组合输出都必须有一个值与之 对应，否则会导致锁存器产生。 例如： 4位比较器，给定两个4位输入a、b。如果 a>b，则agtb输出为高电平；如果a<b，则altb输 出为高电平；a=b，则aeqb输出为高电平。
4 .可综合的组合 逻辑电路设计 （3）使用always描述组合逻辑电路： 1）在敏感列表中使用电平敏感事件。 2）为变量赋值要使用阻塞赋值。 3） always块内赋值的变量必须为寄存器变量。 因此尽管组合逻辑不含任何记忆单元，但如果变 量需要在always块内赋值，就必须定义为寄存器 变量。但这并不表示所描述的数字电路系统中包 含有记忆元件。

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。

状态有关。 构成时序逻辑电路的基本单元是触发器。
二、时序逻辑电路的分类：
按 动 作 特 点 可 分 为
同步时序逻辑电路
所有触发器状态的变化都是在 同一时钟信号操作下同时发生。
异步时序逻辑电路
触发器状态的变化不是同时发生。
按 输 出 特 点 可 分 为
米利型时序逻辑电路(Mealy)
输出不仅取决于存储电路的状态，而且还 决定于电路当前的输入。
Q2 Q1 Q0
/Y
/0 /0 000→001→011 /1↑ ↓/0
CP Q0 010 Q1 Q2 Y
/0 101 /1 (b) 无效循环
100←110←111 /0 /0 (a) 有效循环
有效循环的6个状态分别是0～5这6个十进制数
字的格雷码，并且在时钟脉冲CP的作用下，这6个
状态是按递增规律变化的，即： 000→001→011→111→110→100→000→… 所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法 计数器。当对第6个脉冲计数时，计数器又重新从 000开始计数，并产生输出Y
Q=0时
LED亮
RD Q0 Q1 D1 Q2 D2 D3 Q3 S1
DIR D0 D1D2D3S0 DIL CLK +5V
74LS194
DIR D0
S0 DIL CLK +5V
清0按键 1秒
S1=0,S0=1
CLK 右移控制
本节小结：
寄存器是用来存放二进制数据或代
码的电路，是一种基本时序电路。任何
画状态转换图
Q3Q2Q1 /Y
000
/1 /1 111
/0
001
/0
010
/0
011 /0

输出 F
0 0 0 0 0 1 0 1
/0
100
/0 /0
011
正常情况下，触发器状态在000～101循环， 但若由于干扰使电路的状态为110或111， 也可以在1、2个时钟后回到以上的主循环。
这称为电路具有自启动能力
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解：状态表的另一种形式：
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
0 0 0
0
可见，每来一个CP脉冲触发器作加1计算，每6个脉冲一个循环，所以这是一个6进 制加法计数器。
例2.2
分析图示时序逻辑电路
解：状态表的另一种 形式：
CP
0 1
Q3 Q2 Q1
0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1
F
0 0 0 0 0 1
画时序图：
CP Q1 Q2 Q3
J1 X J 2 XQ 1 K 1 XQ 2 K2 X
Q
n 1
JQ
n
KQn
得到各触发器的次态方程：
Q Q
n 1 1 n 1 2
X Q 1 XQ 2 Q 1 X Q 2 Q 1 XQ 2
例2.4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
分析图示时序逻辑电路
Q Q
输入
X 0 0 0 0 1 1 1
时序逻辑电路
1 2 3 4 5 6 时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路的分析 同步时序电路的设计 计数器 寄存器 算法状态机
时序逻辑电路
数字电路分为 1. 组合电路： 2. 时序电路：
电路在某一给定时刻的输出 还取决于前一时刻电路的状态

特点
组合逻辑电路特点:
(1)从电路结构上看，基本由逻辑门电路组成； (2)不存在反馈，不包含记忆元件 (触发器)。
从逻辑功能上看,任一时刻的输出仅仅与该时
刻的输入有关，与该时刻之前电路的状态无关。
即时输入决定即时输出。
常用组合模块
常用组合模块（中规模集成电路）:
编码器、译码器、加法器、 数据选择器、数值比较器、 奇偶校验器等。
函数 F ( A, B, C, D)
m(4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14)
解
用卡诺图对函数进行化简，如图所示 化简结果为
F AB AB BC AD
例
F AB AB BC AD
两次求反，得
F AB AB BC AD
若既有原变量， 又有反变量输入， 则得逻辑电路图:
例
F1 (A,B,C) =Σm(1，3，4，5，7) F2 (A,B,C) =Σm(3，4，7)
AB 00 C
0 01 11 10
AB 00 C
0
01
11
10
1
1 1 1
1
1
1
1
1
1
F 1 C A B
F 2 BC A BC
例
F 1 C A B
CA B
C A B A B C B C F2
F1
F2
Fm
组合逻辑电路
A1 A2
An
例
2、多输出函数组合逻辑电路的特殊点?
多输出函数电路是一整体，从“局部”观点看，每个单独
输出电路最简，从“整体”看未必最简。因此从全局出发，应 确定各输出函数的公共项，以使整个逻辑电路最简。

else begin q<=d; qn<=~d; end
end
endmodule
2、带清零端、置1端的JK触发器
module JK_FF(CLK,J,K,Q,RS,SET);
input CLK,J,K,SET,RS;
output Q;
reg Q;
always @(posedge CLK or negedge RS or negedge SET )
采用“assign”语句是描述组合逻辑电路最常用的方法之一。
（3）用“always”或“initial”过程块。 （行为描述）
使用initial和always的区别
“always”块既可用于描述组合逻辑，也可描述时序逻辑。
always语句是不断地重复活动的，直到仿真过程结束。但always语句后的
同步置数，低电平有效. input A,B,C,D; output F;
常见组合与时序逻辑电路Verilog HDL描述 3’b110:out=8’b10111111;
output pass;
default： out =8 'bx;
reg[2:0] outcode;
begin 端口信号名称可以采用位置关联方法和名称关联方法进行连接。
begin if(h) outcode=3’b111;
if(!RS) Q<=1’B0;
（1）调用内置门元件描述
module gate3(F,A,B,C,D);
input A,B,C,D; output F;
nand (F1,A,B); and(F2,B,C,D); or(F,F1,F2); //调用内置门
4’d6:{a,b,c,d,e,f,g}=7’b1011111;

从上图可以看出，时序逻辑电路有两个特点：一个特点是时序逻辑电路 通常包括组合逻辑电路和存储电路两部分；另一个特点是存储电路的输出状 态必须反馈到组合逻辑电路的输入端，与输入信号一起共同决定组合逻辑电 路的输出。
时序逻辑电路可按时钟控制时间和逻辑功能进行分类。 1）按各触发器的时钟控制时间分类，时序逻辑电路可分为同步时序逻辑 电路和异步时序逻辑电路。在同步时序逻辑电路中，各触发器的状态变化是在 同一时钟信号控制下同时发生的；而在异步时序逻辑电路中，所有触发器的时 序端并不都接在一个时钟信号上，其状态转换有先有后。
2）按逻辑功能分类，时序逻辑电路可分为数码寄存器、移位寄存器、计 数器等。
计算机电路基础计算机电源自基础本项目主要介绍时序逻辑电路。组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电 路的两大重要组成部分。
时序逻辑电路在任何时刻 的输出不仅取决于该时刻的输 入，还与电路的原状态有关， 即具有记忆功能。时序逻辑电 路方框图如右图所示。
时序逻辑电路方框图
由上图可知，时序逻辑电路包含组合逻辑电路和存储电路两部分。图中 代表时序逻辑电路的输入， 代表时序逻辑电路的输出，组合电路的一部分输 出 和存储电路的原状态共同决定了存储电路的输出， 代表存储电路的输出， 同时又反馈到组合电路的输入端。这是时序逻辑电路的一般结构，某些时序 逻辑电路会和该方框图有一些差别，但存储电路是必不可少的。它是由具有 记忆功能的触发器组成的，可以说触发器是最简单的时序逻辑电路。

一，特点结构分类学习指导：通过本知识点的学习，了解时序逻辑电路的结构，掌握组合逻辑电路与时序电路的区别及时序电路的分类方法。

某时刻的特定输出仅决定于该时刻的输入，而与电路原来的状态无关。

时序电路的特点数字逻辑电路按工作特点分为两大类：一类是组合逻辑电路，简称组合电路；另一类是时序逻辑电路，简称时序电路。

时序电路与组合电路的区别：如果一个电路，由触发器和组合电路组成，那么它就有能力把前一时刻输入信号作用的结果，记忆在触发器中。

这样，电路在某一给定时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还取决于该时刻电路的状态（触发器的状态）。

所谓时序就是电路的状态与时间顺序有密切关系，预定操作是按时间顺序逐个进行的时序电路的特点是电路在任一时刻的稳定输出，不仅取决于该时刻电路的输入，而且还与电路过去的输入有关，因此这种电路必须具有存储电路（绝大多数由触发器构成）保证记忆能力，以便保存电路过去的输入状态。

时序电路的结构时序电路的一般结构如图5-1所示,它由组合电路和存储电路两部分组成，图5-1中X(X1、X2、······X n) 代表输入信号，Z(Z1、Z2、······X m)代表输出信号，W(W1、W2、······W h )代表存储电路控制信号，Y(Y1、Y2、······Y k) 代表存储电路输出状态(时钟信号未标出)，这些信号之间的关系可以用下列三个方程(函数）表示：输出方程： Z（t n）= F[X（t n），Y（t n）] （5-1）状态方程： Y（t n+1）= G[W（t n），Y（t n）] （5-2）各触发器的输入端表达式.控制方程: W（t n）= H[X（t n），Y（t n）] （5-3）各方程中t n、t n+1表示相邻的两个离散时间Y（t n）一般表示存储电路(各触发器)输出现时的状态，简称现态，或原状态Y（t n+1）则描述存储电路下一个工作周期（来过一个时钟脉冲以后）的状态，简称次态、或新状态.∙时序电路的分类由输出方程可知，时序电路的现时输出Z（t n）决定于存储电路的现时状态Y（t n）及时序电路的现时输入X（t n）。

时序逻辑电路的定义时序逻辑电路是数字电路中一种重要的电路类型，它根据时钟信号的变化来实现特定的逻辑功能。

与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的输出不仅依赖于当前的输入信号，还依赖于过去的输入信号和时钟信号的状态。

时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路组成。

触发器是时序逻辑电路的基本单元，它能存储和改变输入信号的状态。

时钟信号的变化会触发触发器的工作，使其输出状态发生变化。

组合逻辑电路则根据触发器的输出状态和当前输入信号，通过逻辑门实现特定的逻辑功能。

在时序逻辑电路中，时钟信号起到了至关重要的作用。

时钟信号通常是一个周期性的方波信号，用来同步电路中各个触发器的工作。

时钟信号的上升沿和下降沿触发触发器的状态改变，使其能够在特定的时间点对输入信号进行处理。

通过合理设计时钟信号的频率和时序逻辑电路的结构，可以实现各种复杂的逻辑功能。

时序逻辑电路常用于各种计算机系统和数字系统中，如处理器、内存、时钟、寄存器等。

在这些系统中，时序逻辑电路被用来实现各种功能，如存储数据、控制信号的传输、状态机的设计等。

时序逻辑电路的设计需要考虑电路的稳定性、时序问题和时钟速度等因素，以确保电路的正确运行。

时序逻辑电路的设计过程一般包括以下几个步骤：首先，根据需求分析确定电路的功能和性能要求；然后，根据功能要求设计逻辑电路的结构和时序逻辑电路的组成；接下来，进行逻辑电路的电路图设计和仿真验证；最后，进行电路的实现和测试，确保电路的正确性和稳定性。

时序逻辑电路的设计和实现需要考虑多个因素。

首先，需要合理选择触发器和逻辑门的类型和数量，以满足电路的功能需求。

其次，需要考虑时钟信号的频率和占空比，以确保电路的稳定性和可靠性。

此外，还需要考虑电路的功耗、面积和成本等因素，以实现性能和经济的平衡。

时序逻辑电路是数字电路中一种重要的电路类型，它通过触发器和组合逻辑电路实现特定的逻辑功能。

时序逻辑电路常用于计算机系统和数字系统中，其设计和实现需要考虑多个因素，以满足电路的功能需求和性能要求。

第三章组合逻辑电路一、概述1、概念逻辑电路分为两大类：组合逻辑电路和时序逻辑电路数字逻辑电路中，当其任意时刻稳定输出仅取决于该时刻的输入变量的取值，而与过去的输出状态无关，则称该电路为组合逻辑电路，简称组合电路2、组合逻辑电路的方框图和特点（1）方框图和输出函数表达式P63输出变量只与当前输入变量有关，无输出端到输入端的信号反馈网络，即组合电路无记忆性，上一次输出不对下一次输出造成影响3、组合逻辑电路逻辑功能表示方法有输出函数表达式、逻辑电路图、真值表、卡诺图4、组合逻辑电路的分类（1）按功能分类常用的有加法器、比较器、编码器、译码器等（2）按门电路类型分类有TTL、CMOS（3）按集成度分类小、中、大、超大规模集成电路二、组合逻辑电路的分析方法 由电路图---电路功能 1、分析步骤（1）分析输入输出变量、写出逻辑表达式 （2）化简逻辑表达式 （3）列出真值表（4）根据真值表说明逻辑电路的功能 例：分析下图逻辑功能第一步：Y=A ⊕B ⊕C ⊕D 第二步： 第三步：A B C D Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 10 0 0 1=1=1=1CDY1 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0第四步：即0和1出现的个数不为偶则输出1，奇偶个数的检验器三、组合逻辑电路的设计方法1、概念根据要求，最终画出组合逻辑电路图，称为设计2、步骤（1）确定输入输出变量个数（2）输入输出变量的状态与逻辑0或1对应（3）列真值表（4）根据真值表写出输出变量的逻辑表达式（5）对逻辑表达式化简，写出最简逻辑表达式（6）根据逻辑表达式，画出逻辑电路图例：三部雷达A、B、C, 雷达A、B的功率相等，雷达C是它们的两倍，发电机X最大输出功率等于A的功率，发电机Y输出功率等于A与C的功率之和，设计一个组合逻辑电路，根据雷达启停信号以最省电的方式开关发电机第一步：输入变量3个，输出变量2个第二步：雷达启动为1、发电机发电状态为1第三步：A B C X Y0 0 0 0 00 0 1 0 10 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1第四步：卡诺图化简第五步：写逻辑表达式第六步：画逻辑电路图四、常用中规模标准组合模块电路一些常用的组合逻辑电路，如编码器、译码器、加法器等制成中规模电路，称为中规模标准组合模块电路1、半加器进行两个1位二进制数相加的加法电路称为半加器，如图3-11所示真值表如下：A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1根据真值表，写出逻辑表达式如下：S=AB+AB=A⊕BC=AB2、全加器即带低位上产生的进位的加法器真值表如下：A iB iC i-1S i C i0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1根据真值表，卡诺图化简后写出逻辑表达式如下：S i=A i⊕B i⊕C i-1C i=A i B i+C i-1(A i⊕B i)（为便于实现）根据逻辑表达式，画出电路图如图3-13所示3、加法器可以实现多位二进制数加法的电路（1）串行进位加法器低位全加器的进位输出端连到高位全加器的进位输入端，如图3-3所示（2）超前进位加法器C i=A i B i+C i-1(A i⊕B i)= A i B i+C i-1(A i B i+ A i B i）= A i B i C i-1+A i B i C i-1 +A i B i C i-1+ A i B i C i-1=A i B i+ B i C i-1+ A i C i-1= A i B i+C i-1（A i+B i）令P i=A i+B i，称P i为第i位的进位传输项，令G i=A i B i,称G i 为第i位的进位产生项，则第0位的进位为C0=G0+P0C-1,第1位的进位为C1=G1+P1 C0, C0带入C1，消去C0，得C1=G1+P1（G0+P0 C-1），同理，得C2= G2+P2（G1+ P1（G0+P0 C-1）），，C3= G3+ P3（G2+ P2（G1+P1（G0+P0 C-1））），即知道相加的二进制数的各位和最低位进位就可以超前确定进位，提高了速度，如图3-4所示4、乘法器完成两个二进制乘法运算的电路（1）乘法器P85（2）并行乘法器P855、数值比较器比较二进制数大小，输入信号是要比较的数，输出为比较结果（1）1位数值比较器A B M G L0 0 0 1 00 1 1 0 01 0 0 0 11 1 0 1 0M=ABG=AB+AB= AB+AB（便于逻辑实现）L=AB逻辑电路图如图3-5所示（2）4位数值比较器多位二进制数比较大小，先看最高位情况，如相等再看次高位情况，以此类推4位比较器为例，8个输入端（A3A2A1A0，B3B2B1B0），三个输出端（L，G，M）A>B，则A3>B3，或A3=B3且A2>B2，或A3=B3，A2=B2，A1>B1，或A3=B3，A2=B2，A1=B1，A0>B0设定AB的第i位比较结果为L i=A i B i，G i=A i B i+A i B i，M i=A i B i，则L=L3+G3L2+G3G2L1+G3G2G1L0同理, A=B 时，G=G3G2G1G0，A<B时，M=M3+G3M2+G3G2M1+G3G2G1M0,因A不大于也不等于B时即小于B，故M=LG=L+G（便于逻辑实现）逻辑电路图如P87图3-18所示（3）集成数值比较器4位数值比较器封装在芯片中，构成4位集成数值比较器，74ls85真值表如图3-6所示考虑到级联，增加了级联输入端（更低位的比较结果），级联时，如构成8位数值比较器，低四位比较结果为高四位数值比较器的级联输入端，而低四位的级联输入端应结为相等的情况（010），74ls85级联如图3-7所示cc14585真值表如图3-8所示，cc14585级联如图3-9所示6、编码器将输入信号用二进制编码形式输出的器件，若有N个输入信号，假设最少输出编码位数为m位，则2m-1<N<2m（1）二进制编码器以2位输出编码为例输入输出I0I1I2I3Y1Y01 0 0 0 0 00 1 0 0 0 10 0 1 0 1 00 0 0 1 1 1故Y1=I2+I3，Y0=I1+I3逻辑电路图如P89图3-22所示但当不止一个输入端有编码要求时该电路不能解决问题（2）二进制优先编码器3位二进制优先编码器为例8个输入端为I0~I7，输出端为Y2~Y1,假设I7的编码优先级最高，则对应真值表为：输入输出I0I1I2I3I4I5I6I7Y2Y1Y0×××××××0 0 0 0 ××××××0 1 0 0 1 ×××××0 110 1 0 ××××0 1110 1 1 ×××0 1111 1 0 0 ××0 11111 1 0 1 ×0 111111 1 1 0 0 1111111 1 1 1 “×”为任意值根据真值表，列出逻辑表达式如P90所示，逻辑图过于麻烦，略以上为低电平有效的情况，高电平有效真值表如图3-10所示，得A2=I4+I5+I6+I7,A1=I2+I3+I6+I7，A0=I1+I3+I5+I7, 逻辑图便于实现（3）8线-3线编码器74ls148编码器图形符号如图3-11所示，真值表如图3-12所示74ls148编码器级联，注意控制信号线的连接，级联图如图3-13所示选通信号有效，当高位芯片输入不全为1时，选通输出端为1，低位芯片不工作且二进制反码输出端为1，与门受高位芯片二进制反码输出端影响，扩展输出端为0，作为A3，根据输入情况不同，得编码0000~0111；选通信号有效，当高位芯片输入全为1时，高位芯片不工作，选通输出信号为0，低位芯片工作，高位芯片扩展输出端为1，作为A3，高位芯片二进制反码输出端全1，与门受低位芯片二进制反码输出端影响，根据输入情况不同，得编码1000~1111，即实现16线-4线编码器功能（4）9线-4线编码器74ls147编码器图形符号、真值表如图3-14所示注意，其输出对应十进制数的8421BCD码的反码（5）码组变换器将输入的一种编码转换为另一种编码的电路参见P92例3-5原理：加0011和加1011的原因7、译码器译码是编码的逆过程，将二进制代码转换成相应十进制数输出的电路（1）3线-8线译码器真值表如图3-15所示逻辑表达式如下：Y0=CBA、Y1=CBA……Y6=CBA、Y7=CBA（2）集成3线-8线译码器74LS138译码器符号如图3-16所示，真值表如图3-17所示注意三个选通信号，在级联时的作用，级联如图3-18所示74LS138译码器典型应用如图3-19所示（3）集成4线-10线译码器74LS42符号如图3-20所示，真值表如图3-21所示逻辑表达式如图3-22所示（4）显示译码器是用来驱动显示器件的译码器（A）LED数码管电能---光能（发光二极管构成）具有共阴极和共阳极两种接法，如图3-23所示，注意非公共端连接高电平或低电平时要串接限流电阻（B）显示译码器74LS47（驱动LED为共阳极接法的电路，驱动共阴极要用74LS48）引脚图如图3-24所示，真值表如图3-25所示要具有一定的带灌电流负载能力才能驱动LED相应段发光，显示效果如P99图3-35所示附加控制端用于扩展电路功能：灯测试输入LT：全亮灭零输入RBI：将不需要的“0”不显示以使得要显示的数据更醒目灭灯输入\灭零输入BI\RBO:作为输入使用，一旦为0则灯灭。