时序电路的基本单元电路

时序逻辑电路和组合逻辑电路的基本单
元
时序逻辑电路和组合逻辑电路是电子技术中一
种基本的、用于控制信号和系统输出结果的电路，
它们都具有基本单元，基本单元是由不同电路组件
组成的电路，它们可以实现特定的功能以完成特定
的任务。

时序逻辑电路的基本单元主要是由反馈和计数
器组成，它们可以用来控制信号的传输、采样和时序，它们可以运行或停止电路，它们可以执行夊齐
逻辑运算，它们主要的部件有门电路（AND、OR、NOT 等）、反馈元件、计数器等。

组合逻辑电路的基本单元主要包括电路选择器、门驱动器、计时器、存储器、模拟电路等，它们可
以实现诸如门驱动、数据传输、存储和计算等多种
功能，它们可以识别端口输入状态，然后根据它们
的不同的组合，产生不同的控制和输出信号。

时序逻辑电路和组合逻辑电路的基本单元都可
以实现多种不同的功能，从而实现相关的电子设备
的发挥。

不同的基本单元可以有不同的用途，可以实现用不同的硬件或软件来实现不同的功能。

此外，它们也可以用于智能分析，以实现复杂的逻辑电路系统。

《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。

触发器是构成时序逻辑电路的基本单元，触发器按逻辑功能分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T′触发器等多种类型；按其电路结构分为主从型触发器和维持阻塞型触发器等。

1．JK触发器（1）JK触发器符号及功能JK触发器有两个稳定状态：一个状态是Q＝1，Q=0，称触发器处于“1”态，也叫置位状态；另一个状态是Q＝0，Q＝1，称触发器处于“0”态，也叫复位状态。

JK触发器具有“置0”、“置1”、保持和翻转功能，符号如图l所示。

反映JK触发器的Q n和Q n、J、K之间的逻辑关系的状态表见表1。

状态表中，Qn表示时钟脉冲来到之前触发器的输出状态，称为现态，Q n+1表示时钟脉冲来到之后的状态，称为次态。

图l JK触发器符号表1JK触发器的状态表JK触发器的特性方程为JK触发器的种类很多，有双JK触发器74LS107，双JK触发器74LS114，741S112，74HC73，74HCT73等，有下降沿触发的，也有上升沿触发的。

图l所示的JK触发器是下降沿触发的。

（2）双JK触发器74LS7674LS76是有预置和清零功能的双JK触发器，引脚如图2所示，有16个引脚。

功能表见表2，74LS76是下降沿触发的。

图2 74LS76引脚图表2 74LS76的功能表①当R D＝0，S D＝1时不论CP，J，K如何变化，触发器的输出为零，即触发器为“0”态。

由于清零与CP脉冲无关，所以称为异步清零。

②当R D＝1，S D＝0时不论CP，J，K如何变化，触发器可实现异步置数，即触发器处于“1”态。

③当R D＝1，S D＝1时只有在CP脉冲下降沿到来时，根据J，Κ端的取值决定触发器的状态，如无CP脉冲下降沿到来，无论有无输人数据信号，触发器保持原状态不变。

2．D触发器（1）D触发器符号及功能D触发器具有置“0”和置“1”功能，其逻辑符号如图3所示，其逻辑功能为：在CP上升沿到来时，若D＝I，则触发器置1；若D＝0，则触发器置0，D触发器的特性方程为D触发器的状态表见表3图3 D触发器的逻辑符图3 D触发器的逻辑符图3所示的D触发器是上升沿触发的，也有下降沿触发的D触发器。

第1篇一、实验目的1. 理解时序电路的基本概念和组成，掌握时序电路的设计方法和分析方法。

2. 掌握计数器、寄存器、移位寄存器等时序电路的应用。

3. 熟悉FPGA开发环境，能够使用Quartus II设计工具进行时序电路的设计和仿真。

二、实验原理时序电路是数字电路中的一种重要电路，它能够根据输入信号的变化，产生一系列有序的输出信号。

时序电路主要由触发器、逻辑门和时钟信号组成。

1. 触发器：触发器是时序电路的基本单元，具有存储一个二进制信息的功能。

常见的触发器有D触发器、JK触发器、T触发器等。

2. 逻辑门：逻辑门用于实现基本的逻辑运算，如与、或、非、异或等。

3. 时钟信号：时钟信号是时序电路的同步信号，用于控制触发器的翻转。

三、实验内容1. 计数器设计（1）设计一个3位同步二进制加计数器。

（2）设计一个3位同步二进制减计数器。

2. 寄存器设计使用74LS74触发器设计一个双向移位寄存器。

3. 移位寄存器设计使用74LS74触发器设计一个单向移位寄存器。

4. 环形计数器设计使用74LS74触发器设计一个环形计数器。

5. 可控分频器设计使用Verilog HDL语言设计一个可控分频器，实现时钟信号的分频功能。

四、实验步骤1. 使用Quartus II设计工具创建工程，并添加所需的设计文件。

2. 根据实验原理，编写时序电路的Verilog HDL代码。

3. 编译代码，并生成测试平台。

4. 在测试平台上进行仿真，验证时序电路的功能。

5. 将设计下载到FPGA，进行硬件实验。

6. 记录实验结果，分析实验现象。

五、实验结果与分析1. 计数器实验结果（1）3位同步二进制加计数器：按照时钟信号的变化，计数器能够从000计数到111。

（2）3位同步二进制减计数器：按照时钟信号的变化，计数器能够从111减到000。

2. 寄存器实验结果使用74LS74触发器设计的双向移位寄存器，能够实现数据的左移和右移功能。

3. 移位寄存器实验结果使用74LS74触发器设计的单向移位寄存器，能够实现数据的左移功能。

时序电路的基本单元1. 引言时序电路是一种特殊的数字逻辑电路，用于处理和控制电子信号的时间顺序。

它由多个基本单元组成，每个基本单元的功能是将输入信号转换为输出信号，并且输出信号的状态与输入信号相关联。

本文将重点介绍时序电路的基本单元，包括触发器和计数器。

2. 触发器触发器是时序电路中最基本的单元之一，用于存储和延迟电子信号。

它有几种常见的类型，包括RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器。

2.1 RS触发器RS触发器是最简单的触发器之一，由两个交叉连接的非门（或异或门）和两个输入引脚（R和S）组成。

它可以存储一个位的状态，并且根据输入信号的状态进行状态转换。

当R和S输入信号同时为0时，RS触发器保持不变；当R=0、S=1时，RS触发器将输出1；当R=1、S=0时，RS触发器将输出0；当R和S同时为1时，RS触发器将进入禁止状态。

2.2 D触发器D触发器是广泛应用于数字系统中的最常用触发器之一。

它具有一个数据输入引脚（D）和一个时钟输入引脚（CLK），用于控制输入信号何时被存储。

D触发器工作原理如下：当时钟信号从低电平变为高电平时，将输入引脚（D）的值写入触发器，并将其存储为输出信号。

当时钟信号从高电平变为低电平时，触发器的输出信号保持不变。

2.3 JK触发器JK触发器是一种改进型的RS触发器，具有三个输入引脚（J、K和CLK）和两个输出引脚（Q和Q’）。

JK触发器的状态转换逻辑如下：•当J=0、K=0时，JK触发器保持不变；•当J=0、K=1时，JK触发器输出为0；•当J=1、K=0时，JK触发器输出为1；•当J=1、K=1时，JK触发器的输出将与前一个状态相反。

2.4 T触发器T触发器是一种特殊的JK触发器，具有一个输入引脚（T）和一个时钟输入引脚（CLK）。

T触发器的状态转换逻辑如下：•当T=0时，T触发器保持不变；•当T=1时，T触发器的输出将与前一个状态相反。

3. 计数器计数器是一种用于计算和存储电子信号总量的时序电路。

第五章时序逻辑电路前面介绍的组合逻辑电路无记忆功能。

而时序逻辑电路的输出状态不仅取决于当时的输入信号，而且与电路原来的状态有关，或者说与电路以前的输入状态有关，具有记忆功能。

触发器是时序逻辑电路的基本单元。

本章讨论的内容为时序逻辑电路的分析方法、寄存器和计数器的原理及应用。

第一节时序逻辑电路的分析一、概述1、时序逻辑电路的组成时序逻辑电路由组合逻辑电路和存储电路两部分组成，结构框图如图5-1所示。

图中外部输入信号用X（x1，x2，…，x n）表示；电路的输出信号用Y（y1，y，…，y m）表示；存储电路的输入信号用Z（z1，z2，…，z k）表示；存储电2路的输出信号和组合逻辑电路的内部输入信号用Q（q1，q2，…，q j）表示。

图5-1 时序逻辑电路的结构框图可见，为了实现时序逻辑电路的逻辑功能，电路中必须包含存储电路，而且存储电路的输出还必须反馈到输入端，与外部输入信号一起决定电路的输出状态。

存储电路通常由触发器组成。

2、时序逻辑电路逻辑功能的描述方法用于描述触发器逻辑功能的各种方法，一般也适用于描述时序逻辑电路的逻辑功能，主要有以下几种。

（1）逻辑表达式图5-1中的几种信号之间的逻辑关系可用下列逻辑表达式来描述：Y =F(X，Q n)Z =G(X，Q n)Q n+1=H(Z，Q n)它们依次为输出方程、状态方程和存储电路的驱动方程。

由逻辑表达式可见电路的输出Y不仅与当时的输入X有关，而且与存储电路的状态Q n有关。

（2）状态转换真值表状态转换真值表反映了时序逻辑电路的输出Y、次态Q n+1与其输入X、现态Q n的对应关系，又称状态转换表。

状态转换表可由逻辑表达式获得。

（3）状态转换图状态转换图又称状态图，是状态转换表的图形表示，它反映了时序逻辑电路状态的转换与输入、输出取值的规律。

（4）波形图波形图又称为时序图，是电路在时钟脉冲序列CP的作用下，电路的状态、输出随时间变化的波形。

应用波形图，便于通过实验的方法检查时序逻辑电路的逻辑功能。

时序逻辑电路是以时钟信号为基本单元的逻辑电路1. 引言时序逻辑电路是一类基于时钟信号进行操作和控制的电路，在数字电路设计中起着至关重要的作用。

本文将从时序逻辑电路的定义、基本原理、常见类型以及应用等方面进行探讨。

2. 时序逻辑电路的定义时序逻辑电路是一种利用时钟信号来同步和控制内部状态变化的电路。

与组合逻辑电路不同，时序逻辑电路中的输出不仅依赖于输入信号，还与内部存储器中保存的状态有关。

时序逻辑电路可以用来实现存储、计数、定时和控制等功能。

3. 时序逻辑电路的基本原理时序逻辑电路的基本原理是利用时钟信号的上升沿或下降沿触发触发器或寄存器的状态变化。

时钟信号的边沿触发方式可以确保电路的稳定性和可靠性，使得电路的输出在时钟信号到来之前保持不变，在时钟信号到来之后根据新的输入产生新的输出。

时序逻辑电路中常用的触发器包括D触发器、JK触发器和T触发器等，它们可以根据时钟信号和输入信号的组合产生输出信号。

触发器之间还可以通过逻辑门进行连接，形成更复杂的时序逻辑电路。

4. 时序逻辑电路的常见类型4.1 时序逻辑电路的分类时序逻辑电路可以分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路两种类型。

同步时序逻辑电路是指所有触发器都由相同的时钟信号控制，各触发器在时钟信号的上升沿或下降沿进行状态变化。

同步时序逻辑电路的关键在于时钟信号的稳定和触发顺序的控制。

异步时序逻辑电路是指各触发器之间没有公共的时钟信号来进行同步，触发器的状态变化由特定的输入信号控制。

异步时序逻辑电路在设计上比较复杂，需要考虑多个触发器之间的相互作用。

4.2 时序逻辑电路的应用时序逻辑电路广泛应用于各种数字电路和系统中。

以下是几个常见的应用例子：•计数器：时序逻辑电路可以用来实现各种类型的计数器，如十进制计数器、二进制计数器等。

计数器可以用于时序控制、频率分割等。

•定时器：时序逻辑电路还可以用来实现定时器，控制特定时间间隔的信号的产生。

定时器广泛用于各种时序控制功能中。