常用的时序逻辑电路

数电基础：时序逻辑电路虽然每个数字电路系统可能包含有，但是在实际应⽤中绝⼤多数的系统还包括，我们将这样的系统描述为时序电路。

时序电路是由最基本的加上反馈逻辑回路（输出到输⼊）或器件组合⽽成的电路，与最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。

1. 简介是数字逻辑电路的重要组成部分,时序逻辑电路⼜称,主要由 存储电路 和 组合逻辑电路 两部分组成。

它和我们熟悉的其他电路不同,其在任何⼀个时刻的输出状态由当时的输⼊信号和电路原来的状态共同决定,⽽它的状态主要是由存储电路来记忆和表⽰的。

同时时序逻辑电路在结构以及功能上的特殊性,相较其他种类的数字逻辑电路⽽⾔,往往具有难度⼤、电路复杂并且应⽤范围⼴的特点 。

在数字电路通常分为和时序逻辑电路两⼤类，组合逻辑电路的特点是输⼊的变化直接反映了输出的变化，其输出的状态仅取决于输⼊的当前的状态，与输⼊、输出的原始状态⽆关，⽽是⼀种输出不仅与当前的输⼊有关，⽽且与其输出状态的原始状态有关，其相当于在组合逻辑的输⼊端加上了⼀个反馈输⼊，在其电路中有⼀个存储电路，其可以将输出的状态保持住，我们可以⽤下图的框图来描述时序电路的构成。

从上⾯的图上可以看出，其输出是输⼊及输出前⼀个时刻的状态的函数，这时就⽆法⽤组合逻辑电路的函数表达式的⽅法来表⽰其输出函数表达式了，在这⾥引⼊了现态（Present state)和次态（Next State)的概念,当现态表⽰现在的状态（通常⽤Qn来表⽰），⽽次态表⽰输⼊发⽣变化后其输出的状态 （通常⽤Qn+1表⽰），那么输⼊变化后的输出状态表⽰为Qn+1=f(X,Qn)，其中：X为输⼊变量。

组合电路和存储元件互联后组成了时序电路。

存储元件是能够存储信息的电路。

存储元件在某⼀时刻存储的⼆进制信息定义为该时刻存储元件的状态。

时序电路通过其输⼊端从周围接受⼆进制信息。

时序电路的输⼊以及存储元件的当前状态共同决定了时序电路输出的⼆进制数据，同时它们也确定了存储元件的下⼀个状态。

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。

第七章几种常用的时序逻辑电路参考答案一、选择题1.当时的输入信号，电路原来状态，a2.a3.b4.b5.JK6.基本RS，1R S+=（RS=0）7.T8.1，1n nQ Q+=9.J=K=T；J=K=T=1；J=D，K=D10.n nD TQ TQ=+；nD Q=11.并行，串行；并行输出，串行输出12.数码，移位13.清零14.同步计数器，异步计数器。

15.a，清零，置数，保持16.b17.异步，同步。

18.a，M*N19.2，双稳态触发器20.双向移位二、判断题1. B2. C3. C4. D5. B6. A7. C8. C9. A10. B11. C12. D13. D14. B15. D16. D17. A18. C19. C20. D三、判断题1.错2.对3.对4.错5.对6.错7.对8.对9.错10.错11.对12.对13.对14.错15.对四、简答题1.（9-1易）图示是用与非门组成的基本RS触发器试根据其特性表，并写出特性方程和约束条件。

R SnQ1n Q+功能0 0 0 0 01不定不定不允许0 1 0 1 01置010 1 0 011置11 1 1 1 011保持参考答案：特征方程：1n nQ S RQ+=+，约束条件：1R S+=2.（9-1中） 用JK 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+）可以转换成其他逻辑功能触发器，适当连接给出的JK 触发器的输入端分别将其转换成： 1）.T 触发器（1n n n Q TQ TQ +=+） 2）.T ’触发器（1n n Q Q +=） 3）.D 触发器（1n Q D +=）参考答案：3.（9-1中）写出JK 触发器，T 触发器，T ’触发器，D 触发器的特性方程。

参考答案：JK 触发器特性方程：1n n n Q JQ KQ +=+T 触发器特性方程：1n n n Q TQ TQ +=+ T ’触发器特性方程：1n n Q Q += D 触发器特性方程：1n QD +=4.（9-3中）同步计数器的同步是指什么？ 参考答案：所谓同步指组成计数器的所有触发器共用一个时钟脉冲，使应该翻转的触发器在时钟脉冲作用下同时翻转，并且该时钟脉冲即输入的计数脉冲。

时序逻辑电路的特点和分类一、时序逻辑电路的概念时序逻辑电路是由触发器和组合逻辑电路组成的，具有存储功能和状态转移功能。

时序逻辑电路的输出不仅取决于输入，还与先前状态有关。

因此，它们可以用来实现计数器、寄存器、状态机等。

二、时序逻辑电路的特点1. 存储功能：时序逻辑电路可以存储先前的状态，并在需要时将其恢复。

2. 状态转移功能：时序逻辑电路可以根据输入信号和当前状态，决定下一个状态。

3. 时钟信号：时序逻辑电路需要一个稳定的时钟信号来控制状态转移。

4. 产生延迟：由于触发器需要时间来响应输入信号并更新其输出，因此时序逻辑电路会产生一定的延迟。

三、时序逻辑电路的分类1. 同步电路：同步电路是指所有触发器都受到相同的时钟信号控制，以确保所有触发器同时更新其输出。

同步电路具有可靠性高、抗干扰能力强等特点。

2. 异步电路：异步电路是指不同触发器受到不同的控制信号，可以实现更灵活的状态转移。

但是，异步电路容易出现冲突和竞争条件，需要设计者特别注意。

3. 时序组合逻辑电路：时序组合逻辑电路是指由触发器和组合逻辑电路组成的复杂电路。

它可以实现更复杂的状态转移和计算功能，但也需要更复杂的设计和调试。

四、时序逻辑电路的应用1. 计数器：计数器是最常见的时序逻辑电路之一，可以用于计数、定时等应用。

2. 寄存器：寄存器可以存储数据，并在需要时将其恢复。

它通常与处理器或其他数字系统一起使用。

3. 状态机：状态机是一种特殊类型的时序逻辑电路，可以实现复杂的状态转移和控制功能。

它常用于控制系统、通信协议等领域。

4. 数字信号处理：数字信号处理通常涉及到大量的状态转移和计算操作，因此需要使用大量的时序逻辑电路来实现。

五、总结时序逻辑电路具有存储功能和状态转移功能，并需要稳定的时钟信号来控制状态转移。

根据不同的控制方式和功能需求，可以将其分为同步电路、异步电路和时序组合逻辑电路。

时序逻辑电路在计数器、寄存器、状态机、数字信号处理等领域有广泛的应用。