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时序电路的逻辑
时序电路是一类特殊的电路，其输出值不仅取决于当前的输入值，还取决于过去的输入值，即输入和输出之间存在一定的时间关系。
因此，时序电路中存在着时钟信号，用于同步和调节电路的工作。
时序电路的逻辑可以分为同步和异步两种类型。
1. 同步逻辑：同步逻辑中，所有的电路元件都根据时钟信号的边沿或电平进行操作。
常见的同步逻辑电路包括触发器、计数器和移位寄存器等。
同步逻辑的优点是稳定性高，能够按照时钟信号进行同步操作，适用于需要精确控制时序的场合。
2. 异步逻辑：异步逻辑中，电路元件的操作不仅受时钟信号的影响，还受到输入信号的变化而变化。
常见的异步逻辑电路包括门电路、电平触发器和边沿触发器等。
异步逻辑的特点是电路元件的操作速度较快，但稳定性较差，可能出现冲突和竞争等问题，适用于对操作速度要求较高的场合。
在具体的时序电路中，通常采用状态图或状态表来表示其逻辑关系。
状态图用状态之间的转换图形化表示，而状态表则用表格形式列出各个状态及其对应的输入和输出值。
时序电路的设计和分析需要考虑时钟信号的频率、时序约束、电路延迟等因素，以确保电路的正确性、稳定性和可靠性。
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。
时序逻辑电路分类介绍时序逻辑电路是一种用于处理时序信号的电路，它由逻辑门和存储元件组成。
时序逻辑电路按照其功能和结构的不同，可以分为多种类型。
本文将对时序逻辑电路的分类进行全面、详细、完整和深入的探讨。
一、根据功能分类1. 同步时序逻辑电路同步时序逻辑电路是指其数据在同一个时钟上升沿或下降沿进行传递和存储的电路。
这类电路广泛应用于计算机中的寄存器、时钟驱动器和状态机等。
同步时序逻辑电路具有可靠性高、稳定性强的特点。
2. 异步时序逻辑电路异步时序逻辑电路是指其数据不依赖时钟信号而进行传递和存储的电路。
这种电路在通信系统中常用于数据传输和处理，如异步串行通信接口（UART）。
异步时序逻辑电路具有处理速度快和实时性强的特点。
二、根据结构分类1. 寄存器寄存器是一种时序逻辑电路，用于存储和传递数据。
寄存器通常采用D触发器作为存储元件，可以实现数据的暂存和移位操作。
寄存器广泛应用于计算机的数据存储和寄存器阵列逻辑器件（RALU）等。
2. 计数器计数器是一种时序逻辑电路，用于生成特定的计数序列。
计数器可以按照时钟信号对计数进行增加或减少，并可以在达到指定计数值时触发其他操作。
计数器被广泛应用于时钟发生器、频率分频器和时序控制等电路中。
3. 时序控制器时序控制器是一种时序逻辑电路，用于控制其他电路的时序和操作。
时序控制器根据输入的控制信号和当前的状态，通过逻辑运算和状态转移进行运算和控制。
时序控制器被广泛应用于计算机的指令译码和状态机的设计中。
三、根据存储方式分类1. 同步存储器同步存储器是一种时序逻辑电路，用于存储和读取数据。
同步存储器是在时钟信号作用下进行数据存取的，并且数据的读取和写入操作都在时钟的上升沿或下降沿进行。
同步存储器主要包括静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）等。
2. 异步存储器异步存储器是一种时序逻辑电路，用于存储和读取数据。
与同步存储器不同的是，异步存储器的读取和写入操作不依赖时钟信号，而是由数据访问信号和存储器内部的同步电路进行控制。
常用的时序逻辑电路常用时序逻辑电路有计数器和寄存器两种。
寄存器分为数据寄存器和移位寄存器。
计数器种类较多，有同步计数器、异步计数器；有二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器；二进制计数器又有加法计数器、减法计数器等。
(1)寄存器数字电路中用来存放数码或指令的部件称为寄存器。
寄存器具有以下逻辑功能：可在时钟脉冲作用下将数码或指令存入寄存器(称为写入)，或从寄存器中将数码或指令取出(称为读出)。
由于一个触发器只能寄存1位二进制数，要存多位数时，就得用多个触发器。
常用的有4位、8位、16位等。
寄存器存放和取出数码的方式有并行和串行两种。
并行方式就是数码各位同时从各对应位输入端输入到寄存器中，或同时出现在输出端；串行方式就是数码逐位从一个输入端输入到寄存器中，或由一个输出端输出。
寄存器根据功能的不同可分为数码寄存器和移位寄存器两种。
(a) 数码寄存器：这种寄存器只有寄存数码和清除数码的功能。
图1所示是由D触发器组成的4位数码寄存器。
该数码寄存器的工作方式为并行输入、并行输出。
图1 4位数码寄存器(b)移位寄存器：移位寄存器不仅能存放数码而且有移位功能。
根据数码在寄存器内移动的方向又可分为左移移位寄存器和右移移位寄存器两种。
在移位寄存器中，数码的存入或取出也有并行和串行两种方式。
图2所示是由J—K触发器组成的4位左移移位寄存器。
F0接成D 触发器，数码由D端串行输入；也可由d0～d3作并行输入。
从4个触发器的Q端得到并行的数码输出。
也可从Q3端逐位串行输出。
图2 4位左移移位寄存器(2)计数器因为计数器是最常用而又典型的时序逻辑电路，其分析方法即为一般时序逻辑电路的分析方法。
常用计数器有多种类型，重点掌握以下几种。
①二进制计数器：二进制计数器能按二进制的规律累计脉冲的数目，也是构成其它进制计数器的基础。
一个触发器可以表示l位二进制数，表示n位二进制数就得用n个触发器。
第7章 时序逻辑电路7.1 概述时序电路在任何时刻的稳定输出，不仅与该时刻的输入信号有关，而且还与电路原来的状态有关。
图7.1.1 时序逻辑电路的结构框图2、时序电路的分类 （1） 根据时钟分类同步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲相同，即电路中有一个统一的时钟脉冲，每来一个时钟脉冲，电路的状态只改变一次。
异步时序电路中，各个触发器的时钟脉冲不同，即电路中没有统一的时钟脉冲来控制电路状态的变化，电路状态改变时，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。
（2）根据输出分类米利型时序电路的输出不仅与现态有关，而且还决定于电路当前的输入。
穆尔型时序电路的其输出仅决定于电路的现态，与电路当前的输入无关；或者根本就不存在独立设置的输出，而以电路的状态直接作为输出。
7.2 时序逻辑电路的分析方法时序电路的分析步骤：电路图 时钟方程、输出方程、驱动方程 状态方程 计算 状态表（状态图、时序图） 判断电路逻辑功能 分析电路能否自启动。
7.2.1 同步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.1]7.2.2 异步时序电路的分析方法 分析举例：[例7.2.3] 7.3 计数器概念：在数字电路中，能够记忆输入脉冲CP 个数的电路称为计数器。
计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”，用M 表示。
计数器的“模”实际上为电路的有效状态。
计数器的应用：计数、定时、分频及进行数字运算等。
计数器的分类：(1)按计数器中触发器翻转是否同步分：异步计数器、同步计数器。
(2)按计数进制分：二进制计数器、十进制计数器、N 进制计数器。
(3)按计数增减分：加法计数器、减法计数器、加/减法计数器。
7.3.1 异步计数器X X Y 1Y m输入输出一、异步二进制计数器1、异步二进制加法计数器分析图7.3.1 由JK触发器组成的4位异步二进制加法计数器。
分析方法：由逻辑图到波形图（所有JK触发器均构成为T/触发器的形式，且后一级触发器的时钟脉冲是前一级触发器的输出Q），再由波形图到状态表，进而分析出其逻辑功能。
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。
第七章 几种常用的时序逻辑电路一、填空题1.（9-1易）与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路的特点是：任何时刻的输出信号不仅与____________有关，还与____________有关，是______（a.有记忆性b.无记忆性）逻辑电路。
2.（9-1易）触发器是数字电路中______（a.有记忆b.非记忆）的基本逻辑单元。
3.（9-1易）在外加输入信号作用下，触发器可从一种稳定状态转换为另一种稳定状态，信号终止，稳态_________（a.不能保持下去 b. 仍能保持下去）。
4.（9-1中）JK 触发器是________（a.CP 为1有效b.CP 边沿有效）。
5.（9-1易）1n n n Q J Q K Q +=+是_______触发器的特性方程。
6.（9-1中）1n n Q S RQ +=+是________触发器的特性方程，其约束条件为___________。
7.（9-1易）1n n n Q T Q T Q +=+是_____触发器的特征方程。
8. （9-1中）在T 触发器中，若使T=____，则每输入一个CP ，触发器状态就翻转一次，这种具有翻转功能的触发器称为'T 触发器，它的特征方程是________________。
9.（9-1难）我们可以用JK 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器；令________________，即转换成D 触发器。
10.（9-1难）我们可以用D 触发器转换成其他逻辑功能触发器，令 __________________，即转换成T 触发器；令_______________， 即转换为'T 触发器。
11.（9-2易）寄存器存放数据的方式有____________和___________；取出数据的方式有____________和___________。
12.（9-2易）寄存器分为_________寄存器和__________寄存器。
13.（9-2中）双拍工作方式的数码寄存器工作时需_____________。
14.（9-3易）按计数器中各触发器翻转时间可分为_________，________。
15.（9-3中）74LS161是_____（a.同步b.异步）二进制计数器。
它具有_______，________，___________和计数等四种功能。
16.（9-3中）74LS290是_____（a.同步b.异步）非二进制计数器。
17.（9-3中）在计数过程中，利用反馈提供置数信号，使计数器将指定数置入，并由此状态继续计数，可构成N进制计数器，该方法有________置数和________置数两种。
18.（9-3中）将模为M和N的两片计数器________（a.串接b.并接），可扩展成_________进制的计数器。
19.（9-1易）触发器有______个稳定状态，所以也称____________。
20.（9-2中）74LS194是____________寄存器。
二、选择题Q ，称为触发器的（）。
1.（9-1易）Q=1，0A.1态B.0态C.稳态D.暂稳态2．（9-1中）在下列触发器中，有约束条件的是（）。
A.J K触发器B.D触发器C.同步R S触发器D.T触发器3．（9-1易）一个触发器可记录一位二进制代码，它有（）个稳态。
A.0B.1C.2D.34．（9-1易）存储8位二进制信息要（）个触发器。
A.2B.4C.8D.165．（9-1中）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.QD.以上都不对6．（9-1中）对于T触发器，若原态Q n=1，欲使新态Q n+1=1，应使输入T=（）。
A.0B.1C.QD.以上都不对7．（9-1中）对于D 触发器，欲使Q n +1=Q n ，应使输入D =（ ）。
A.0 B.1 C.Q D.Q 8．（9-1中）对于J K 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+），若J =K ，则可完成（ ）触发器的逻辑功能。
A.R SB.DC.TD.T ˊ 9．（9-1中）欲使J K 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+）按Q n +1=Q n工作，不可使J K 触发器的输入端（ ）。
A.J =K =1B.J =Q ,K =QC. J =0,K =QD.J =Q ,K =0 10．（9-1中）欲使J K 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+）按Q n +1=Q n工作，可使J K 触发器的输入端（ ）。
A.J =K =0B. J =1,K =QC.J =K =Q ,D.J =Q ,K =0 11．（9-1中）欲使J K 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+）按Q n +1=0工作，可使J K 触发器的输入端（ ）。
A.J =K =0B.J =Q ,K =0C.J =Q ,K =1D.J =K =1 12．（9-1中）欲使J K 触发器（特性方程1n n n Q JQ KQ +=+）按Q n +1=1工作，可使J K 触发器的输入端（ ）。
A.J =K =1B.J =K =0C.J =K =QD. J =Q ,K =0 13．（9-1中）欲使D 触发器按Q n +1=Q n 工作，应使输入D =（ ）。
A.0 B.1 C.Q D.Q14．（9-1中）下列触发器中，不能在C P 上升/下降沿翻转从而克服了空翻现象的是（ ）。
A.边沿D 触发器B.基本R S 触发器C.J K 触发器D.T 触发器15．（9-1中）下列触发器中，没有约束条件的是（ ）。
A.基本R S 触发器 B.主从R S 触发器 C.同步R S 触发器 D.边沿D 触发器16．（9-1易）描述触发器的逻辑功能的方法没有（ ）。
A.状态转换真值表 B.特性方程 C.状态转换图 D.触发脉冲信号17．（9-1难）为实现将J K 触发器转换为D 触发器，应使（ ）。
A.J =D ,K =D B. K =D ,J =D C.J =K =D D.J =K =D 18.（9-1中）D 触发器是一种（ ）稳态电路。
A.无B.单C.双D.多19.（9-2中）实验中用的功能较强的74L S194是（）。
A.右移寄存器B.左移寄存器C.双向移位寄存器D.数码寄存器20.（9-3难）集成同步二进制计数器74LS161不具有______功能。
A．置数B．保持C．清零D．锁存三、判断题1.（9-1易）时序逻辑电路的特点是任何时刻的输出信号仅与电路原来状态有关。
（）2.（9-1易）触发器是数字电路中具有记忆功能的基本逻辑单元。
（）3.（9-1易）触发器输出端有两个稳定状态，即0态和1态。
（）4.（9-1易）触发器也称单稳态触发器。
（）5.（9-1易）触发器的外加输入信号终止后，稳态仍能保持下去。
（）6.（9-3中）74LS163是4位二进制异步计数器。
（）7.（9-1中）边沿触发器的状态变化发生在CP上升沿或下降沿到来时刻，其他时间触发器状态均不变。
（）8.（9-1易）JK触发器属于边沿触发器，CP上升沿或下降沿时有效。
（）9.（9-1中）令J=K=T=1，可将JK触发器转换成T触发器。
（）10.（9-2中）寄存器存放数据的方式只有并行一种。
（）11.（9-2易）寄存器取出数据的方式有并行和串行输出两种。
（）12.（9-3易）计数器可用于累计输入脉冲个数，分频，定时，执行数字运算等，应用广泛。
（）13.（9-3中）74LS161是集成同步二进制计数器。
（）RS 。
（）14.（9-1中）基本RS触发器的约束条件是115.（9-3中）反馈清零法是在计数过程中利用某个中间状态反馈到清零端，迫使计数器返回到0，再重新开始计数。
（）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。
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 nQ T Q T Q +=+）2）.T ’触发器（1n n Q Q +=） 3）.D 触发器（1n Q D +=）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。
4.（9-3中）同步计数器的同步是指什么？5.（9-3易）将两个二输入与非门的输出接回到对方的输入之一，则可组成什么触发器？试列出其特性表6．（9-1中）基本RS触发器如图所示，试画出Q对应R和S的波形（设Q的初态为0）。
7.（9-1难）同步RS触发器（CP=1时R和S信号有效且等同与基本RS触发器）如图所示，试画出Q对应R和S的波形（设Q的初态为0）。
8.（9-1中）用2个或非门也可以组成基本RS触发器。
1).试画出逻辑电路。
2).试列出其特性表。
9.（9-1中）已知CP、D的波形如图题5-6，试画出高电平有效和上升沿有效D触发器Q的波形（设Q的初态为0）。
10.（9-1难*）设图中的触发器的初态均为0，试画出Q端的波形。
11.（9-1难）设图中的触发器的初态均为0，试画出对应A、B的X、Y的波形。
12.（9-1中）基本RS 触发器的特性方程是：1n n QS RQ +=+，D 触发器的特性方程是1n Q D +=，比较这两个方程，试将基本RS 触发器转换为D 触发器。
13.（9-1中）由或非门组成的基本RS 触发器输入波形如图所试，试画出输出Q 和Q 端的波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
14.（9-1难）同步D 触发器（1n QD +=，CP 上升沿有效，CP=1时有效）的输入波形如图所示，试画出输出Q和Q的波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
15.（9-1难） TTL边沿JK触发器如图(a)所示，输入CP、J、K端的波形如图(b)所示，试对应画出输出Q和Q端的波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
16.（9-1难）电路如图(a)所示，输入CP、A、B的波形如图（b）所示，试画出Q和Q端的输出波形。
设触发器的初始状态为Q=0。
17.（9-1难*）如图所示各边沿D 触发的初始状态都为0，试对应输入CP 波形画出Q 端的输出波形。
18.（9-1难*）如图所示各边沿JK 触发器的初始状态都为1，试对应CP 波形画出Q 端的输出波形（1n n n QJQ KQ +=+）。
19.（9-1难）下降沿触发的边沿JK 触发器的输入CP 、J 、K 和R D 端的波形如图所示（1n n n QJQ KQ +=+），D R 为异步置0端，低电平有效。
