数字电子技术第五章时序逻辑电路5计数器芯片-50页PPT文档资料

减小功耗
优化电路结构，降低电路的 功耗，减少能源浪费。
提高可靠性
通过优化设计，提高电路的 可靠性和稳定性，降低故障 发生的概率。
提高性能
优化电路结构，提高电路的 响应速度和性能，满足设计 要求。
05 时序逻辑电路的实现技术
基于中小规模集成电路的时序逻辑电路实现技术
概述
中小规模集成电路是将多个晶体管集成在一块芯片上，实现时序逻辑功能。
冒险现象
由于竞争现象的存在，时序逻辑电路 的输出可能会产生短暂的不确定状态， 这种现象称为冒险现象。
04 时序逻辑电路的设计方法
同步时序逻辑电路的设计方法
建立原始状态图
根据设计要求，确定系统的输入和输出变量，并使用状 态图表示系统的状态转换关系。
逻辑方程组
根据状态图和状态编码，列出逻辑方程组，包括状态转 移方程、输出方程和时钟方程。
分类
根据触发器的不同，时序逻辑电 路可分为同步时序电路和异步时 序电路；根据电路结构，可分为 摩尔型和米立型。
时序逻辑电路的功能与特点
功能
实现数据的存储、记忆、计数、分频 等功能。
特点
具有记忆功能、输出状态不仅与当前 输入有关还与之前状态有关、具有时 钟信号控制等。
时序逻辑电路的应用场景
01
02
数字电子技术基础第五章时序逻辑 电路ppt课件
目 录
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的基本电路的实现技术 • 时序逻辑电路的应用实例
01 时序逻辑电路概述
时序逻辑电路的定义与分类
定义
时序逻辑电路是一种具有记忆功 能的电路，其输出不仅取决于当 前的输入，还与之前的输入状态 有关。
03
数字钟
利用时序逻辑电路实现时 间的计数和显示。

由 D 触发器构成。 D0=DI，D1=Q0，D2=Q1，D3= Q2。 在 CP 上升沿作用下，串行输入数据 DI 逐步被移入 FF0 中；同时，数据逐步被右移。
时序逻辑电路
2. 维持阻塞D触发器构成的右移移位寄存器
存储器前一级的输出端Q依次接到下一级的数据输入端D，仅由第一 个FF0的输入端D0接收外来的输入代码，D0为串行输入端，Q3~Q0为并行 输出端，Q3为串行输出端。
必须画出一个计 数周期的波形
3 4 56 7
七进制计数器
时序逻辑电路
5.3 寄存器和移位寄存器
寄存器的功能是存储二进制代码，它由具有存储功 能的触发器构成。因为一个触发器只有0和1两个状态， 只能存储1位二值代码，所以N个触发器构成的寄存器能 存储N位二值代码。
寄存器还应有执行数据接收的控制电路，控制电路 一般是由门电路构成的。
D0。被置 0由。D寄触存发器器工构作成时，，因C此R 能应锁为存高输电入平数。据。
在 CR = 1 且CP上升沿未到达时，各触发器的状态不
变，即寄存的下数面码请保看持不置变数。演示
时序逻辑电路
一、由RS触发器构成的寄存器
并行输入、并行输出方式
时序逻辑电路
二、由D触发器构成的寄存器
并行输入、并行输出方式
Qn1 1
J
Qn
KQn
中去,可得到状态方程:
Qn+1 1
=
Q2nQ3n
Q1n
Qn+1 2
Qn+1 3
= Q1n Q2n + Q1n Q3nQ2n
= Q1nQ2n Q3n + Q2nQ3n
（3）输出方程 Y = Q2nQ3n
2、列状态转换表

如已知CP、D端波形，则D触发器状态波形如图 5 - 14(c)所示。
图 5-14 D触发器状态表、状态图、波形图 (a) 状态表； (b) 状态图； (c) 波形图
5.2.4 T触发器
从上述触发器的功能可看出， 当输入条件决定的新状 态与原状态一致时， CP信号到来时， 触发器状态保持不变。 而在实际中常常要求每来一个CP信号， 触发器必须翻转一 次， 即原态是“0”则翻为“1”, 原态为“1”则翻为“0”。 这种触发器称为T触发器。
图 5 – 1 时序电路框图
时序电路就是通过记忆元件的不同状态，来记忆以
前的状态。设时间t时刻记忆元件的状态输出
为 Q1n(t),Q2n(t),Qln(t) ， 称为时序电路的现态。那么，
在该时刻的输入
x及n (现t) 态 Q的ln(共t) 同作用下，组合
电路将产生输出函数 及Fr控(t)制函数
在异步时序电路中，记忆元件的状态变化不是同时 发生的。这种电路中没有统一的时钟脉冲。任何输入信 号的变化都可能立刻引起异步时序电路状态的变化。
时序电路按输出变量的依从关系来分，又可分为米里 (Mealy)型和莫尔(Moore)型两类。米里型电路的输出是输 入变量及现态的函数，即
F(t) f [x(t),Qn(t)]
为了保证触发器每来一个CP必须翻一次， 在电路上应 加反馈线， 记住原来的状态， 并且导致必翻。 在RS触发 器基础上得到的T触发器为对称型， 它加了反馈线a、 b， 由Q 、接至R、 S端。 由D触发器得到的T触发器为非对称 型， 它加了反馈线a， 由 Q 端接至D端。 如图 5－15 所 示。
图 5 – 15 T触发器 (a) 对称型； (b) 非对称型
图 5 – 5 求例 4 的逻辑表达式 (a) 求Qn+1; (b) 求F

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第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
图5-2 边沿D触发器的仿真结果
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第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验 (2) 边沿D触发器的VHDL源代码如下：
--Behavioral D Flip-Flop with Clock Enable and Asynchronous Reset
entity Dflipflop is Port (D,clk,rst,ce : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC);
architecture Behavioral of DFF is begin
process(clk, rst,D) begin
if (CLK'event and CLK='1') then if rst ='1' then Q <= '0'; else Q<=D; end if;
end if; end process; end Behavioral;
end if; end process; end Behavioral;
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第5章 基于HDL的时序逻辑电路实验
(3) 带有置位和清零端的边沿D触发器的约束文件规定
如下：
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
#Basys2约束文件： NET "clk" LOC ="B8"; //时钟
end Dflipflop;
architecture Behavioral of Dflipflop is begin
process(clk, rst,D,ce)