时序逻辑电路的特点

第6章时序逻辑电路内容提要时序逻辑电路的特性是具有记忆功能，即电路在某一时刻的输出不仅仅取决于这一时刻当前的输入，而且还与电路历史状态有关。

时序逻辑电路在结构上由组合电路和存储电路两部分组成，而且存储电路至少有一个输出作为组合逻辑电路的输入，组合电路的输出至少有一个作为存储电路的输入。

本章主要介绍时序逻辑电路的组成原理、时序逻辑电路的分析和设计方法及常用时序逻辑功能器件等。

时序逻辑电路的分析就是根据给定的时序逻辑电路的结构，找出该时序逻辑电路在输入信号及时钟作用下，存储电路状态的变化规律以及电路的输出值，从而了解该时序逻辑电路所完成的逻辑功能。

描述时序逻辑电路的逻辑功能一般采用存储电路的状态转移方程和电路输出函数表达式；或者采用状态转移表、状态转移图；或者用时序图（工作波形）来描述。

本章重点分析了移位寄存器、同步计数器和异步计数器，介绍了VHDL描述时序逻辑电路的方法。

时序逻辑电路的设计就是根据逻辑命题的要求，设计出实现该命题功能要求的时序电路，并力求最简。

本章重点介绍了采用小规模器件设计同步计数器、异步计数器的方法，介绍了采用中规模功能器件设计任意模值计数器的方法以及序列信号发生器的方法。

并介绍了同步时序逻辑电路设计的一般步骤。

教学基本要求（1）掌握时序逻辑电路的基本分析方法。

（2）掌握同步时序逻辑电路（同步计数器）的设计方法。

（3）掌握常用时序功能部件（集成计数器、移位寄存器）的逻辑功能及应用。

（4）理解异步计数器的设计方法。

（5）理解VHDL描述方法。

（6）了解同步时序逻辑电路设计的一般步骤。

重点与难点本章重点：（1）时序逻辑电路的分析，正确画出时序图（工作波形）。

（2）同步计数器的设计。

本章难点：（1）异步时序逻辑电路的分析与设计。

（2）同步时序逻辑电路设计的一般步骤（原始状态流图建立、状态合并、状态编码等）。

主要教学内容6.1 时序逻辑电路的分析6.2 常用时序逻辑功能器件6.2.1 常用集成计数器6.2.2 常用集成寄存器和移位寄存器6.3 时序逻辑电路设计6.3.1 同步时序逻辑电路设计的一般步骤6.3.2 同步计数器的设计6.3.3 异步计数器的设计6.3.4 序列信号发生器6.4 采用中规模时序功能器设计时序逻辑电路6.4.1 采用中规模计数器实现任意模值计数（分频）器6.4.2 采用中规模集成移位寄存器6.5 VHDL描述时序逻辑电路6.1 时序逻辑电路的分析分析由小规模逻辑器件构成的时序逻辑电路一般步骤为：（1）根据给定的时序电路图，写出下列各逻辑表达式：①各触发器的时钟信号CP的逻辑表达式。

数字电路第6章(1时序逻辑电路分析方法)1、第六章时序规律电路本章主要内容6.1概述6.2时序规律电路的分析方法6.3若干常用的时序规律电路6.4时序规律电路的设计方法6.5时序规律电路中的竞争-冒险现象1.时序规律电路的特点2.时序规律电路的分类3.时序规律电路的功能描述方法§6.1概述一、时序规律电路的特点1、功能：任一时刻的输出不仅取决于该时刻的输入；还与电路原来的状态有关。

例:串行加法器:两个多位数从低位到高位逐位相加一、时序规律电路的特点2.电路结构①包含存储电路和组合电路，且存储电路必不行少；②存储电路的输出状态必需反馈到组合电路输入端，与输入变量共同确定组合规律的输出。

yi:输出信号xi:输2、入信号qi:存储电路的状态zi:存储电路的输入可以用三个方程组来描述：Z=G(X,Q)二、时序电路的分类1.依据存储电路中触发器的动作特点不同时序电路存储电路里全部触发器有一个统一的时钟源;触发器状态改变与时钟脉冲同步.同步：异步：没有统一的时钟脉冲，电路中要更新状态的触发器的翻转有先有后，是异步进行的。

二、时序电路的分类2.依据输出信号的特点不同时序电路输出信号不仅取决于存储电路的状态，而且还取决于输入变量。

Y=F(X,Q)米利(Mealy)型：穆尔(Moore)型：输出状态仅取决于存储电路的状态。

犹如步计数器Y=F(Q)三、时序规律电路的功能描述方法描述方法3、规律方程式状态转换表状态转换图时序图三、时序规律电路的功能描述方法(1)规律方程式：写出时序电路的输出方程、驱动方程和状态方程。

输出方程反映电路输出Y与输入X和状态Q之间关系表达式；驱动方程反映存储电路的输入Z与电路输入X和状态Q之间的关系状态方程反映时序电路次态Qn+1与驱动函数Z和现态Qn之间的关系三、时序规律电路的功能描述方法(2)状态〔转换〕表：反映输出Z、次态Qn+1和输入X、现态Qn间对应取值关系的表格。

(3)状态〔转换〕图：(4)时序图：反映时序规律电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向图形。

时序逻辑电路特点什么是时序逻辑电路？时序逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，它是通过将逻辑门与时钟信号结合起来，实现对输入信号状态的记忆和控制。

时序逻辑电路能够对输入信号进行存储、延迟和触发，通过时钟信号的作用，在特定的时间进行功能运算和状态转换。

时序逻辑电路的基本单元时序逻辑电路的基本单元是触发器（Flip-Flop）。

触发器是一种具有两个稳定状态（0和1）的存储设备，可以将输入信号的状态在时钟信号的控制下保持不变，直到下一次时钟信号的到来。

常见的触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。

时序逻辑电路的特点1.存储能力：时序逻辑电路能够存储上一时钟周期内的输入信号状态，在下一时钟周期进行处理。

通过触发器的稳定状态保持，可以实现各种功能的状态记忆和控制。

2.时序性：时序逻辑电路在不同的时间阶段对输入信号进行处理和响应，它可以根据时钟信号的控制，在特定的时间点进行状态转换、数据传输和计算操作。

3.同步性：时序逻辑电路的操作是由外部时钟信号驱动的，同步性很强。

所有触发器的时钟输入端连接在一起，通过时钟信号的上升或下降沿，触发器的状态同时发生变化，实现电路中各部分的同步动作。

4.可插拔性：时序逻辑电路的设计灵活，可以根据具体要求进行组合和连接。

各种触发器可以根据需要的功能进行选择和应用，同时也可以通过级联和并联的方式构建复杂的时序逻辑电路。

5.实现复杂功能：时序逻辑电路可以通过组合和连接基本的触发器，实现各种复杂的功能和算法。

例如，时序逻辑电路可以用于实现计数器、移位寄存器、状态机、序列检测器等。

6.时延存在：由于时序逻辑电路中的触发器在时钟的作用下才会发生状态改变，所以在信号传输和处理过程中会引入一定的时延。

时序逻辑电路的时延是由信号传播延迟、触发器响应时间等因素决定的。

时序逻辑电路的应用时序逻辑电路广泛应用于各种数字系统和电子设备中，其特点使得它适合处理与时间相关的问题。

以下是一些常见的应用场景：1.计数器：时序逻辑电路可用于实现各种计数器，如二进制计数器、BCD计数器等。