第12章时序逻辑电路

时序电路逻辑功能描述方式时序电路是一种电子电路，其逻辑功能在不同时间点上发生变化。

在时序电路中，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电路的内部状态。

时序电路通常由触发器（Flip-Flop）和组合逻辑门组成。

触发器是一种存储元件，可以存储一个二进制位的状态。

组合逻辑门通过将触发器的输出连接起来，并根据输入信号的条件决定是否改变触发器的状态。

通过这种方式，时序电路可以实现复杂的逻辑功能。

为了描述时序电路的逻辑功能，我们可以使用状态图、状态表和状态方程等方式。

状态图（State Diagram）是时序电路的一种图形表示方法。

它通过节点和有向边来表示电路的不同状态和状态之间的转换关系。

每个节点表示一个电路的状态，每条边表示一种条件下的状态转换。

状态图可以直观地描述时序电路的逻辑功能。

状态表（State Table）是时序电路的一种表格表示方法。

它列出了电路的每个状态和每个状态下的输出。

状态表通常包括当前状态、下一个状态和输出信号等列。

状态表可以清晰地描述电路的逻辑功能，并方便进行状态迁移和输出信号的计算。

状态方程（State Equation）是时序电路的一种数学描述方法。

它通过逻辑代数或布尔代数的形式表示电路的当前状态、输入信号和输出信号之间的关系。

状态方程可以使用逻辑门的真值表或卡诺图来推导得到。

在描述时序电路的逻辑功能时，我们通常需要确定以下几个方面的内容：1.电路的输入信号：输入信号是时序电路的触发条件，决定触发器状态的改变。

输入信号可以是外部输入，如开关和按钮，也可以是其他逻辑电路的输出。

2.电路的内部状态：内部状态是触发器的状态，它存储了电路的前一时刻的信息。

内部状态可以是一个或多个触发器的组合。

3.电路的输出信号：输出信号是根据当前输入信号和内部状态计算得到的结果。

输出信号可以是一个或多个逻辑电平。

4.电路的逻辑功能：逻辑功能是指输入信号和输出信号之间的关系，在不同的状态和条件下，输出信号如何发生改变。

《时序逻辑电路》知识要点复习一、时序逻辑电路1、时序逻辑电路：电路的输出状态不仅与同一时刻的输入状态有关，也与电路原状态有关。

时序逻辑电路具有记忆功能。

2、时序逻辑电路分类：可分为两大类：同步时序电路与异步时序电路。

（1）同步时序电路：各触发器都受到同一时钟脉冲控制，所有触发器的状态变化都在同一时刻发生。

（2）异步时序电路：各触发器没有统一的时钟脉冲(或者没有时钟脉冲)，各触发器状态变化不在同一时刻发生。

计数器、寄存器都属于时序逻辑电路。

3、时序逻辑电路由门电路和触发器组成，触发器是构成时序逻辑电路的基本单元。

二、计数器1、计数器概述：（1）计数器：能完成计数，具有分频、定时和测量等功能的电路。

（2）计数器的组成：由触发器和门电路组成。

2、计数器的分类：按数制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制(任意进制)计数器；按计数方式分：加法计数器、减法计数器、可逆计数器；按时钟控制分：同步计数器、异步计数器。

3、计数器计数容量（长度或模）:计数器能够记忆输入脉冲的数目，就称为计数器的计数容量（或计数长度或计数模），用 M 表示。

3 位二进制同步加法计数器：M=23=8，n 位二进制同步加法计数器：M=2n，n 位二进制计数器需要用n个触发器。

4、二进制计数器(1)异步二进制加法计数器：如下图电路中，四个JK触发器顺次连接起来，把上一触发器的Q 端输出作为下一个触发器的时钟信号，CP0=CP CP1=QCP2=Q1CP3=Q2，J=K=1J1=K1=1 J2=K2=1 J3=K3=1Q3Q2Q1Q为计数输出，Q3为进位输出，Rd 为异步复位（清0）这样构成了四位异步二进制加计数器。

在计数前清零，Q3Q2Q1Q=0000；第一个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0001；第二个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0010；第三个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0011，……，第15个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=1111，第16个脉冲输入后，Q3Q2Q1Q=0000，并向高位输出一个进位信号，当下一个脉冲来时，进入新的计数周期。

《时序逻辑电路》说课稿我今天说课的题目是《时序逻辑电路》。

内容源自《数字电子技术》中的第五章。

下面，我将从课程的设置与定位、教学方法与学法、教学过程、板书设计、本节课评注五部分一一向大家介绍说明。

一、课程的设置与定位1.教材的地位和作用本节教学内容在教材中起着承上启下的作用。

逻辑门电路和组合逻辑电路是学习本节课的基础，它又为以后学习脉冲信号的转换与产生和数/模（D/A转换）和模/数（A/D转换）做铺垫,并且时序逻辑电路在实际中应用广泛。

2.教学目标根据我对教材的分析结合学生的实际情况，我确定以下教学目标：（1）知识目标1.掌握基本RS触发器的工作原理2.掌握基本RS触发器的逻辑功能3. 熟悉同步RS触发器（2）能力目标能运用触发器设计简单的时序逻辑电路（3）素质目标1.良好的道德素质2.过硬的职业素质3.高尚的人文素质3.教学重点和难点为了更好地实施新课程的教学理念，根据新大纲基本要求中对《时序逻辑电路》的要求，本人结合具体的教学情境，对本章内容进行了认真分析，特确定教学重点和难点如下：教学重点：基本RS触发器的逻辑图和符号基本RS触发器的工作原理同步RS触发器的工作原理教学难点：基本RS触发器的逻辑功能同步RS触发器的逻辑功能二、教学方法与学法1、教学理念教、学、做一体化。

“方法”教学与“能力”培养结合，建设“方法、知识、能力”三位一体的教学内容体系，以学生未来职业生活为切入点，贯彻职业教育“必需、够用”的原则，注重授课内容的实用性，构建“方法要点、能力要求、技能训练”实训体系，既突出“方法”的教学，指导学生“学会”，更重视“做”的过程与细小环节的指导，多种形式使学生快速建立起电路板与逻辑表达式之间的联系，把所学的理论知识与实践相结合，融会贯通，增强“教”与“学”的实用性与针对性。

2、学生分析学生文化基础参差不齐，学习兴趣各不相同，师生间可以围绕问题进行深入讨论，师生间是一种双向的沟通关系，为师者只是一个抛砖引玉之人，以启发式教学为指导思想，尊重学生的首创精神，使学生在讨论中得到知识的升华。

时序逻辑电路的输出,与电路的原状态-回复时序逻辑电路的输出与电路的原状态息息相关，它们之间的关系是通过时钟信号来实现的。

时序逻辑电路是一种具有状态的电路，它会根据输入信号和当前的状态产生不同的输出信号。

其输出与电路的原状态有着密切的联系，下面我将一步一步回答这个问题，详细阐述时序逻辑电路的输出与电路的原状态之间的关系。

首先，让我们来了解一下时序逻辑电路的基本原理。

时序逻辑电路由触发器（flip-flop）和组合逻辑电路（combinational logic）两部分组成。

触发器用于存储电路的状态，而组合逻辑电路则用于实现输入信号对于状态的转换。

时序逻辑电路的最重要的特点就是其输出不仅与当前的输入信号有关，还与之前的输入信号和状态有关。

时序逻辑电路的输出由两个主要因素决定：输入信号和电路的当前状态。

输入信号就是电路的外部输入，它们会触发电路的状态变化。

电路的当前状态则由之前的输入信号和状态经过逻辑运算得到。

我们可以利用触发器来存储电路的状态，通常使用D触发器和JK触发器。

这些触发器有时也被称为时序存储器，因为它们能够存储电路的状态，并且在时钟信号到来时根据输入信号和当前状态产生输出。

时序逻辑电路的输出在时钟信号的控制下发生变化。

时钟信号是一个周期性的信号，它的高电平和低电平分别代表了一个时钟周期的开始和结束。

在每个时钟周期的上升沿或下降沿，电路会根据当前的状态和输入信号产生新的输出。

时钟信号的频率决定了电路的工作速度，它通常以赫兹（Hz）为单位表示。

时序逻辑电路的输出也可以被称为时钟输出，它在时钟周期的每个时间点都会有一个确定的值。

时序逻辑电路的输出是通过组合逻辑电路计算得到的。

组合逻辑电路是由逻辑门和逻辑门之间的连线组成的，它们根据输入信号和电路的当前状态计算出输出信号。

逻辑门实现了逻辑运算，例如与门、或门、非门等，它们能够实现逻辑与、逻辑或、逻辑非等运算。

组合逻辑电路的输出会被反馈到触发器中，以更新电路的状态。

第12章习题解答12-1 已知由与非门组成的基本RS触发器和输入端D R、D S的波形如题图12-1所示，试对应地画出Q 和Q的波形，并说明状态“不定”的含义。

题图12-1解：12.2 已知可控RS触发器CP、R和S的波形如题图12-2所示，试画出输出Q的波形。

设初始状态分别为0和1两种情况。

题图12-2解：12-3 在主从结构的JK触发器中，已知CP、J、K的波形如题图12-3所示，试画出Q端的波形。

设初始状态Q=0。

题图12-3解：12-4 维持阻塞型D触发器的输入D和时钟脉冲CP的波形如题图12-4所示，试画出Q端的波形。

设初始状态Q = 0。

题图12-4解：12-5 在T触发器中，已知T和CP的波形如题图12.5所示，试画出Q端的波形。

设初始状态Q= 0。

题图12-5解：12-6 写出题图12-6所示电路的逻辑关系式，说明其逻辑功能。

题图12-6解：逻辑关系为：Q D AQ BQ==+所以其功能为JK触发器。

12-7 如题图12-7所示的电路和波形，试画出D端和Q端的波形。

设初始状态Q= 0。

题图12-7解：12-8 将主从型JK触发器转换为T'触发器有几种方案？画出外部连线图。

解：12-9 电路如题图12-9所示。

画出Q0端和Q1端在六个时钟脉冲CP作用下的波形。

设初态Q1=Q0= 0。

题图12-9解：12-10 用题图12.10(a)所给器件构成电路，并在示波器上观察到如图12.10（b）所示波形。

试问电路是如何连接的？请画出逻辑电路图。

(a) (b)题图12-10解：12-11 已知如题图12.11(a)所示电路的各输入端信号如题图12-11(b)所示。

试画出触发器输出端Q0和Q1的波形。

设触发器的初态均为0。

(a) (b)题图12-11解：12-12 已知电路和时钟脉冲CP及输入端A的波形如题图12-12所示，试画出输出端Q、1Q的波形。

假定各触发器初态为1。

(a ) (b )题图12-12解：12-13 已知题图12-13(a )所示电路中输入A 及CP 的波形如题图12-13(b )所示。

触发器一、单项选择题：(1)对于D触发器，欲使Q n+1=Q n，应使输入D=。

A、0B、1C、QD、(2)对于T触发器，若原态Q n=0，欲使新态Q n+1=1，应使输入T=。

A、0B、1C、Q(4)请选择正确的RS触发器特性方程式。

A、B、C、 (约束条件为)D、(5)请选择正确的T触发器特性方程式。

A、B、C、D、(6)试写出图所示各触发器输出的次态函数(Q)。

n+1A、B、C、D、(7)下列触发器中没有约束条件的是。

A、基本RS触发器B、主从RS触发器C、同步RS触发器D、边沿D触发器二、多项选择题：(1)描述触发器的逻辑功能的方法有。

A、状态转换真值表B、特性方程C、状态转换图D、状态转换卡诺图(2)欲使JK触发器按Q n+1=Q n工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=0B、J=Q,K=C、J=,K=QD、J=Q,K=0(3)欲使JK触发器按Q n+1=0工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=1B、J=0,K=0C、J=1,K=0D、J=0,K=1(4)欲使JK触发器按Q n+1=1工作，可使JK触发器的输入端。

A、J=K=1B、J=1,K=0C、J=K=0D、J=0，K=1三、判断题：(1)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q无关，所以它没有记忆功能。

（）n(2)同步触发器存在空翻现象，而边沿触发器和主从触发器克服了空翻。

（）(3)主从JK触发器、边沿JK触发器和同步JK触发器的逻辑功能完全相同。

（）(8)同步RS触发器在时钟CP=0时，触发器的状态不改变( )。

(9)D触发器的特性方程为Q n+1=D，与Q n无关，所以它没有记忆功能( )。

(10)对于边沿JK触发器，在CP为高电平期间，当J=K=1时，状态会翻转一次( )。

四、填空题：(1)触发器有（）个稳态，存储8位二进制信息要（）个触发器。

(2)在一个CP脉冲作用下，引起触发器两次或多次翻转的现象称为触发器的（），触发方式为（）式或（）式的触发器不会出现这种现象。