常用的时序逻辑电路
时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。
一、触发器
触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。
二、时序计数器
时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。
三、时序比较器
时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。
四、时序多路选择器
时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。
五、时序移位寄存器
时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。
六、状态机
状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。
以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。时序逻辑电路能够根据输入信号的顺序和时序关系产生对应的输出，实现计时、控制、存储等功能。在实际应用中，根据具体的需求选择合适的时序逻辑电路能够提高电路的性能和可靠性。因此，掌握常用的时序逻辑电路的原理和应用是每个电子工程师所必需的基本知识。
时序逻辑电路名词解释 一、时序逻辑电路名词解释 所谓时序电路，是指各个元器件的时间参数与电路的工作状态之间存在着有机联系的电路。可以用分立元件组成的各种实用电路来模拟电子电路中常见的时序关系。二、时序逻辑电路的组成和特点 1。多谐振荡器：根据周期性排列的规律，在每个周期内有个谐振点，并按此排列规律而形成的多谐振荡器称为多谐振荡器。 2。由“多谐振荡器”构成的电路：根据“多谐振荡器”的特点，利用与非门和或非门将“多谐振荡器”接成不同的电路。 3。“石英晶体振荡器”的特点： 1）稳定性高； 2）频率特性好；3）工作范围宽； 4）石英晶体发生器电路的简化。石英晶体振荡器包括下面几部分：输入回路、反馈网络、放大器、振荡电路及整流、滤波、稳压电路等。石英晶体振荡器是利用单片石英晶体调节某些电容，使它的电压与频率跟随变化，从而产生出变化的电信号。为了提高石英晶体振荡器的品质因数，要求负载电阻R_0和电容c_0较小。 4。存储器： 1）存储器有存储信息的功能，只需少量电能就能保持所存储的信息。它主要由存储单元和控制单元两部分组成。 2）用单一的半导体材料制成，具有记忆功能。 3）结构简单，体积小。4）需要电源激励工作。 5）只读存储器。 4。集成逻辑电路：是一种由许多单独的半导体器件组成的具有专门功能的集成电路。这些半导体器件包括：门电路、触发器、存储器和微处理器。 1）复合逻辑电路：由“触发器”和“门电路”组成
的一种逻辑电路。 2） TTL电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。 3） CMOS电路：由双极型三极管和逻辑门构成的一种逻辑电路。 4） MIS电路：由“双极型三极管”和“逻辑门”构成的一种逻辑电路。 5）混合逻辑电路：由“门电路”和“触发器”构成的一种逻辑电路。 6） TTL电路加上高阻器后称为TTL集成逻辑电路。 7）将两个或更多的TTL电路加上高阻器后称为TTL门电路。8）将两个或更多的CMOS电路加上高阻器后称为CMOS集成逻辑电路。 所以，集成电路就是采用了集成化的电路技术的装置。三、集成逻辑电路的发展历史集成电路从1953年开始问世，到1969年获得第一块集成电路，这40年的发展历程大致经历了四代。
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
时序逻辑电路的基本单元 时序逻辑电路（SequentialLogicCircuits），又称为时序门电路，是由多种组件构成的电路，它能够跟踪时间的变化，可以用来实现信号的时序控制，从而实现特定的功能。它的基本单元是由逻辑门、存储器、时序器和比较器等组成的元件组合。因此，要研究时序逻辑电路的基本单元，就必须先了解这些元件的工作原理。 逻辑门是由若干个输入变量组成，其输出与输入变量有关，可用于实现逻辑功能。根据输入变量的不同，可以将逻辑门分为与门、或门、异或门、非门、时序逻辑门等。另外，还可以采用复杂逻辑门，如多输入门、组合电路等，它们能够实现复杂的逻辑功能。 存储器的功能是把输入的信号变换为输出，它可以储存数据，并能够真实地反映输入信号的变化，从而实现电子记忆功能。一般来说，存储器可以分为电容存储器、场效应管存储器、晶体管存储器和可编程逻辑器件存储器等。 时序器是一种可以按照特定的时序执行序列动作的电路。它的主要功能是控制信号的变化，从而实现特定的功能。一般来说，时序器由穿越触发器、异步状态机和同步状态机组成，这些内部的控制逻辑由信号的变化触发。 比较器是一种电路，它主要用来比较两个输入变量的大小，并产生一个比较结果。它必须是可靠的，以便在比较过程中不断地更新输出信号。一般来说，比较器由几个比较型逻辑门组成，如比较器、波特率计数器、双稳态比较器等，它们能够实现不同的比较功能。
时序逻辑电路的基本单元是由逻辑门、存储器、时序器和比较器等构成的。它们能够实现信号的时序控制，从而实现时序逻辑电路的功能。逻辑门可实现不同的逻辑功能，存储器能够实现电子记忆功能，时序器能够控制信号变化，而比较器则能够比较两个输入变量大小。因此，研究这些基本单元对于理解时序逻辑电路的实际应用十分重要。 时序逻辑电路的发展使得电子设备的控制变的十分便捷，它的灵活性也大大提高了。就拿计算机来说，它就是一个时序逻辑电路，通过它能够实现复杂的计算功能。另外，时序逻辑电路还可以用于显示器、机器人系统、微控制系统等，实现特定的控制功能。 综上所述，时序逻辑电路的基本单元是由逻辑门、存储器、时序器和比较器组成的，它们能够实现不同的逻辑、记忆、控制和比较功能。它的发展给电子设备的控制带来了极大的便利，延伸应用也十分广泛。因此，理解时序逻辑电路的基本单元，对于更好地设计和使用这种电路有着重要的意义。
常用的时序逻辑电路 时序逻辑电路是数字电路中一类重要的电路，它根据输入信号的顺序和时序关系，产生对应的输出信号。时序逻辑电路主要应用于计时、控制、存储等领域。本文将介绍几种常用的时序逻辑电路。 一、触发器 触发器是一种常见的时序逻辑电路，它具有两个稳态，即SET和RESET。触发器接受输入信号，并根据输入信号的变化产生对应的输出。触发器有很多种类型，常见的有SR触发器、D触发器、JK 触发器等。触发器在存储、计数、控制等方面有广泛的应用。 二、时序计数器 时序计数器是一种能按照一定顺序计数的电路，它根据时钟信号和控制信号进行计数。时序计数器的输出通常是一个二进制数，用于驱动其他电路的工作。时序计数器有很多种类型，包括二进制计数器、BCD计数器、进位计数器等。时序计数器在计时、频率分频、序列生成等方面有广泛的应用。 三、时序比较器 时序比较器是一种能够比较两个信号的大小关系的电路。它接受两个输入信号，并根据输入信号的大小关系产生对应的输出信号。时序比较器通常用于判断两个信号的相等性、大小关系等。常见的时序比较器有两位比较器、四位比较器等。
四、时序多路选择器 时序多路选择器是一种能够根据控制信号选择不同输入信号的电路。它接受多个输入信号和一个控制信号，并根据控制信号的不同选择对应的输入信号作为输出。时序多路选择器常用于多路数据选择、时序控制等方面。 五、时序移位寄存器 时序移位寄存器是一种能够将数据按照一定规律进行移位的电路。它接受输入信号和时钟信号，并根据时钟信号的变化将输入信号进行移位。时序移位寄存器常用于数据存储、数据传输等方面。常见的时序移位寄存器有移位寄存器、移位计数器等。 六、状态机 状态机是一种能够根据输入信号和当前状态产生下一个状态的电路。它由状态寄存器和状态转移逻辑电路组成，能够实现复杂的状态转移和控制。状态机常用于序列识别、控制逻辑等方面。 以上是几种常用的时序逻辑电路，它们在数字电路设计中起着重要的作用。时序逻辑电路能够根据输入信号的顺序和时序关系产生对应的输出，实现计时、控制、存储等功能。在实际应用中，根据具体的需求选择合适的时序逻辑电路能够提高电路的性能和可靠性。因此，掌握常用的时序逻辑电路的原理和应用是每个电子工程师所必需的基本知识。
时序逻辑电路应用举例 1 抢答器 在智力竞赛中，参赛者通过抢先按动按钮，取得答题权。图1是由4个D触发器和2个“与非”门、1个“非”门等组成的4人抢答电路。抢答前，主持人按下复位按钮SB，4个D触发器全部清0，4个发光二极管均不亮，“与非”门G1输出为0，三极管截止，扬声器不发声。同时，G2输出为1，时钟信号CP经G3送入触发器的时钟控制端。此时，抢答按钮SB1~SB4未被按下，均为低电平，4个D 触发器输入的全是0，保持0状态不变。时钟信号CP可用555定时器组成多谐振荡器的输出。 当抢答按钮SB1~SB4中有一个被按下时，相应的D触发器输出为1，相应的发光二极管亮，同时，G1输出为1，使扬声器响，表示抢答成功，另外G1输出经G2反相后，关闭G3，封锁时钟信号CP，此时，各触发器的时钟控制端均为1，如果再有按钮被按下，就不起作用了，触发器的状态也不会改变。抢答完毕，复位清零，准备下次抢答。图1四人抢答器
2。八路彩灯控制器 八路彩灯控制器由编码器、驱动器和显示器（彩灯）组成，编码器根据彩灯显示的花型按节拍送出八位状态编码信号，通过驱动器使彩灯点亮、熄灭。图2给出的八路彩灯控制器电路图中，编码器用两片双向移位寄存器74LS194实现，接成自启动脉冲分配器（扭环形计数器），其中D1为左移方式，D2为右移方式。驱动器电路如图3，当寄存器输出Q为高电平时，三极管T导通，继电器K通电，其动合触点闭合，彩灯亮；当Q为低电平时，三极管截止，继电器复位，彩灯灭。 图2 八路彩灯控制器电路
工作时，先用负脉冲清零，使寄存器输出全部为0，然后在节拍脉冲（可由555定时器构成的多谐振荡器输出）的控制下，寄存器的各个输出Q按下表所示的状态变化，每8个节拍重复一次。这里假定8路彩灯的花型是：由中间向两边对称地逐次点亮，全亮后，再由中间向两边逐次熄灭。 图3 驱动器电路 寄存器输出状态
时序逻辑电路的定义 时序逻辑电路是数字电路中一种重要的电路类型，它根据时钟信号的变化来实现特定的逻辑功能。与组合逻辑电路不同，时序逻辑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时钟信号的状态。 时序逻辑电路由触发器和组合逻辑电路组成。触发器是时序逻辑电路的基本单元，它能存储和改变输入信号的状态。时钟信号的变化会触发触发器的工作，使其输出状态发生变化。组合逻辑电路则根据触发器的输出状态和当前输入信号，通过逻辑门实现特定的逻辑功能。 在时序逻辑电路中，时钟信号起到了至关重要的作用。时钟信号通常是一个周期性的方波信号，用来同步电路中各个触发器的工作。时钟信号的上升沿和下降沿触发触发器的状态改变，使其能够在特定的时间点对输入信号进行处理。通过合理设计时钟信号的频率和时序逻辑电路的结构，可以实现各种复杂的逻辑功能。 时序逻辑电路常用于各种计算机系统和数字系统中，如处理器、内存、时钟、寄存器等。在这些系统中，时序逻辑电路被用来实现各种功能，如存储数据、控制信号的传输、状态机的设计等。时序逻辑电路的设计需要考虑电路的稳定性、时序问题和时钟速度等因素，以确保电路的正确运行。
时序逻辑电路的设计过程一般包括以下几个步骤：首先，根据需求分析确定电路的功能和性能要求；然后，根据功能要求设计逻辑电路的结构和时序逻辑电路的组成；接下来，进行逻辑电路的电路图设计和仿真验证；最后，进行电路的实现和测试，确保电路的正确性和稳定性。 时序逻辑电路的设计和实现需要考虑多个因素。首先，需要合理选择触发器和逻辑门的类型和数量，以满足电路的功能需求。其次，需要考虑时钟信号的频率和占空比，以确保电路的稳定性和可靠性。此外，还需要考虑电路的功耗、面积和成本等因素，以实现性能和经济的平衡。 时序逻辑电路是数字电路中一种重要的电路类型，它通过触发器和组合逻辑电路实现特定的逻辑功能。时序逻辑电路常用于计算机系统和数字系统中，其设计和实现需要考虑多个因素，以满足电路的功能需求和性能要求。通过合理设计和优化，可以实现高性能、低功耗和可靠的时序逻辑电路。
第五章常用时序集成电路模块及其应用 用常用时序中规模集成模块设计数字电路仍是目前组成数字系统的主要设计方法，熟悉和掌握时序中规模集成模块的基本工作原理及其应用也是数字电子技术课程的主要任务。本章要求学生认识时序模块的国标符号、逻辑符号和时序电路模块的功能表，进而掌握用时序模块和其他电路组成的应用电路。 第一节基本知识、重点与难点 一、基本知识 （一）常用时序模块 在实际中有许多MSI产品可供选用，掌握了这些产品的逻辑功能、性能指标和使用方法，就可以方便地利用它们构成具有各种功能的数字电路，而无需采用单元触发器和门电路进行设计。 （二）计数器及其应用 计数器是用来计算输入脉冲数目的时序逻辑电路，是数字系统中应用最广泛的基本单元之一。它是用电路的不同状态来表示输入脉冲的个数。计数器所能计算脉冲数目的最大值（即电路所能表示状态数目的最大值）称为计数器的模（M）。 按进位方式，计数器可分为同步和异步两类。同步计数器的所有触发器共用一个时钟脉冲，时钟脉冲就是计数的输入脉冲。异步计数器只有部分触发器的时钟信号是计数脉冲，而另一部分触发器的时钟信号是其他触发器或组合电路的输出信号，因而各级触发器的状态更新不是同时发生的。 按进位制方式，计数器可分为二进制和非二进制（包括十进制）。 按逻辑功能方式，计数器可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器等。加法计数器的状态变化和数的依次累加相对应。减法计数器的状态变化和数的依次递减相对应。可逆计数器由控制信号控制实现累加或递减，可实现加法或减法计数。 若计数脉冲为一周期性信号，则模为M的计数器输出信号的频率为计数脉冲频率的1/M，也就是说，计数器具有分频的功能，可作为数字分频器使用。 工程中经常用到的序列信号发生器，也可由计数器设计而成。 （三）寄存器及其应用 寄存器与移位寄存器均是数字系统中常见的逻辑模块。寄存器用来存放二进制数码，移位寄存器除具有寄存器的功能外，还可将数码移位。 1.寄存器 寄存器用来存放二进制数码。事实上每个触发器就是一位寄存器。74175是由四个具有公共清零度端的上升沿D型触发器构成的中规模集成电路。 2.移位寄存器 移位寄存器具有移位功能，即除了可以存放数据以外，还可将所存数据向左或向右移位。 移位寄存器有单向移位和双向移位之分，还常带有并行输入端。74195是带有并行存取功能的四位单向移位寄存器。74194是可并行存取的四位双向移位寄存器，是一种功能比较齐全的移位寄存器，它具有左移、右移、并行输入数据、保持以及清除等五种功能。 利用移位寄存器可以很方便地将串行数据变换为并行数据，也可以将并行数据变换为串行数据。计算机中外部设备与主机之间的信息交换常常需要这种变换。
《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，CP 0=CP CP 1 =Q CP 2 =Q 1 CP 3 =Q 2 ，J =K =1 J 1=K 1 =1 J 2 =K 2 =1 J 3 =K 3 =1 Q 3 Q 2 Q 1 Q 为计数输出，Q 3 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。
时序逻辑电路特点 时序逻辑电路特点 时序逻辑电路是一种数字电路，它包括时钟信号和存储器元件，能够处理时间相关的信号和数据。本文将讨论时序逻辑电路的特点。 一、基本概念 1. 时钟信号 时钟信号是一个周期性的方波信号，用于同步电路中的各个元件。它是时序逻辑电路中最重要的信号之一。 2. 存储器元件 存储器元件包括触发器和寄存器等，用于存储数字信息。触发器是最基本的存储器元件，它可以存储一个比特位。 二、特点 1. 同步操作
时序逻辑电路中所有的操作都是同步进行的。这意味着所有操作都必 须在时钟脉冲到来之前完成，并在下一个时钟脉冲到来之前保持不变。 2. 时序关系 时序逻辑电路中各个元件之间存在着明确的时间关系。例如，在一个 触发器中，数据输入必须在上升沿到来之前完成，并在下降沿到来之 前保持不变。 3. 存储功能 由于存在存储器元件，时序逻辑电路可以实现数据的暂存和保持。这 使得时序逻辑电路可以处理时间相关的信号和数据。 4. 状态机 时序逻辑电路可以实现状态机，即具有多个状态和转移条件的系统。 状态机可以用于控制系统、通信协议等领域。 5. 时钟频率 时序逻辑电路的工作频率受限于时钟频率。由于存在存储器元件，时
序逻辑电路的最高工作频率比组合逻辑电路低。 6. 时钟抖动 由于外部环境干扰等原因，时钟信号可能存在抖动。这会影响到时序逻辑电路的性能和稳定性。 三、应用 1. 控制系统 时序逻辑电路可以实现控制系统，例如自动控制、机器人控制等。它们都需要根据不同的输入信号采取不同的行动。 2. 通信协议 通信协议中常常需要使用状态机来表示不同阶段之间的转移关系。例如，在串口通信中，可以使用状态机来表示接收和发送数据的过程。 3. 数字信号处理 数字信号处理中常常需要处理时间相关的信号和数据。例如，在音频处理中，需要对音频数据进行采样、量化等操作，并通过存储器元件
时序逻辑电路介绍 220.什么是时序逻辑电路？ 答：在数字电路中，凡是任一时刻的稳定输出不仅决定于该时刻的输入，而且还 和电路原来状态有关者都叫时序逻辑电路。时序逻辑电路结构示意图如图2-41 所示。时序逻辑电路的状态是靠具有存储功能的触发器所组成的存储电路来记忆和表征的。S2-41时序爱辑电路结构示意图 221.时序逻辑电路分为哪两大类？ 答：时序逻辑电路可分为同步时序电路和异步时序电路两大类。在同步时序逻辑 电路中，存储电路内所有触发器的时钟输入端都接于同一个时钟脉冲源，因而，所有触发器的状态（即时序逻辑电路的状态）的变化都与所加的时钟脉冲信号同步。在异步时序逻辑电 路中，没有统一的时钟脉冲，有些触发器的时钟输入端与时钟脉冲源相连，只有这些触发器的状态变化才与时钟脉冲同步，而其他触发器状态的变化并不与时钟脉冲同步。 222 .基本RS触发器的组成及工作原理是怎样的？ 答：两个与非门电路或两个或非门电路可以组成基本RS触发器，与非门基本RS 触发器如图2-42所示。它以1或0的形式储存数据。RS触发器有两个输入端、分别称为R端和S端，和两个互补输出端，Q和Q当在与非门RS触发器的输入馈入负脉冲时它就改变状态。通常两个输入相异或都是1、不能同时为0。在s 端加上零脉冲会导致输出端Q变为高电平、同时Q会变为低电平、触发器置位、 个1。在R端上加上零脉冲.会导致输出端Q变为低电平且高电平，这时触发器复位，在输出存储一个0。Q变成 Li Li 2
223 .什么是带时钟信号的RS触发器？ 答：带时钟信号的RS触发器逻辑电路如图2-43所示。在许多情况下需要控制触发器同步运行，用与非门基本RS触发器外加两个控制门和第3个输人可以完成这个作用。第3个输入通常称做时钟或触发脉冲输入端，用CP表示。要改变触发器的状态，连同外加时钟输入需要两个输入脉冲。为了使它动作，即Q=1,S 端和CP端必须同时都是高电平，假若S端变为低电平，而C琳仍保留高电平或者通以负脉冲，触发器不会改变状态，只是保持原态。把高电平脉冲同时加到R 端和CP端可使触发器复位，即Q=Q值得指出的是，在CP为1期间，如果R端、S端发生变化，触发器的输出可能也会发生变化，即发生空翻现象。 图，43带肘钟信号的RS触釐器 224 .丰从RS触发器是怎样的？ 答：主从RS触发器由两个受时钟脉冲控制的主触发器和从触发器组成。它们受互补时钟脉冲的控制：如图2-44所示。当时钟脉冲为高电平时从触发器封锁：
基于Multisim的时序逻辑电路设计与仿真 一、引言 时序逻辑电路是数字系统中广泛应用的一种电路类型。它通过对输入信号的时序信息进行处理和判断，控制输出信号的状态和时序。时序逻辑电路在计算机、通信系统、控制系统等领域具有重要的应用价值。在本文中，我们将介绍如何使用Multisim软件进行时序逻辑电路的设计与仿真。 二、Multisim简介 Multisim是一种用于电子电路设计和仿真的软件工具。它提供了一个直观、易于使用的工作平台，可以帮助工程师和学生设计和测试各种电子电路。Multisim具备强大的仿真功能，可以准确模拟电路的运行情况，从而帮助用户优化电路设计。 三、时序逻辑电路设计与仿真流程 1. 确定电路功能和规格 在设计时序逻辑电路之前，首先需要明确电路的功能和要求。例如，我们可以设计一个计数器电路，实现对输入脉冲信号的计数。 2. 选择适当的元件和器件 根据电路功能和要求，选择适当的逻辑门、触发器、计数器等元件和器件。Multisim提供了丰富的元件库，可以方便地选择和使用。 3. 绘制电路图 使用Multisim的电路图绘制工具，将选择的元件和器件按照电路功能连接起来，形成完整的电路图。可以使用鼠标拖拽元件，连接导线，设置元件的属性等操作。 4. 设置元件参数和初始状态 根据电路的要求，设置元件的参数和初始状态。例如，设置计数器的初始值，设置触发器的时钟信号频率等。 5. 进行仿真 在完成电路图的绘制和参数设置后，可以进行仿真。Multisim提供了强大的仿真功能，用户可以通过设置不同的输入信号，观察输出信号的变化情况。
6. 优化电路设计 通过观察仿真结果，分析电路的性能和效果。如果需要改进电路的设计，可以进行相应的调整和优化，并重新进行仿真。 四、Multisim中常用的时序逻辑元件 1. 逻辑门 逻辑门是时序逻辑电路中最基本的元件，常用的逻辑门有与门、或门、非门等。在Multisim中，我们可以通过在电路图中选择相应的逻辑门元件，然后通过连接导 线将它们连接起来。 2. 触发器 触发器是时序逻辑电路中常用的元件，它可以存储一位数据并在时钟信号的控制下改变该数据。Multisim中常用的触发器有D触发器、JK触发器、T触发器等。我 们可以在Multisim的元件库中选择相应的触发器元件，然后将其连接到电路图中。 3. 计数器 计数器是时序逻辑电路中常用的计数元件，可以实现对输入信号的计数。Multisim 中提供了各种类型的计数器，例如二进制计数器、十进制计数器等。在Multisim 中，我们可以选择相应的计数器元件，并将其连接到电路图中。 五、实例：设计一个二进制计数器 为了更好地理解使用Multisim进行时序逻辑电路的设计与仿真，下面以设计一个 二进制计数器为例进行详细讲解。 1. 确定电路功能和规格 我们设计一个4位二进制计数器，可以实现从0到15的计数。 2. 选择适当的元件和器件 根据电路功能和要求，选择适当的逻辑门、触发器、计数器等元件和器件。在我们的例子中，我们选择D触发器作为计数器的基本元件。 3. 绘制电路图 使用Multisim的电路图绘制工具，将选择的元件和器件按照电路功能连接起来， 形成完整的电路图。具体电路图如下所示：（插入电路图图片） 4. 设置元件参数和初始状态 对于D触发器，我们需要设置输入信号和时钟信号的频率。在Multisim中，可以 通过双击D触发器元件，设置相应的参数。
第五章时序逻辑电路 教学要求： 了解时序逻辑电路的共同特点。 掌握时序电路分析方法，基本的设计方法； 掌握计数器的分类及特点； 了解常用的时序逻辑电路的功能及应用。 教学重点： 时序逻辑电路的分析方法。 时序逻辑电路的设计方法。 5.1 概述 一、定义：时序逻辑电路（又称时序电路）：在任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号， 而且还取决于电路原来的状态。 二、电路构成：存储电路（主要是触发器，且必不可少） + 组合逻辑电路（可选）。 时序逻辑电路的状态是由存储电路来记忆和表示的。
三、分类 一：根据电路状态转换情况的不同分为： 1 ．同步时序逻辑电路： 所有触发器的时钟输入端 CP 都连在一起，在同一个时钟脉冲 CP 作用下，凡具备翻转条件的触发器在 同一时刻状态翻转。触发器状态的更新和时钟脉冲 CP 是同步的。 2 ．异步时序逻辑电路 时钟脉冲 CP 只接部分触发器的时钟输入端，其余触发器则由电路内部信号触发。因此，凡具备翻转条 件的触发器状态的翻转有先有后，并不都和时钟脉冲 CP 同步。计数器中，时钟脉冲 CP 又称为计数脉冲。 5.2 时序逻辑电路的分析方法 时序逻辑电路的分析：根据给定的电路，写出它的方程、列出状态转换真值表、画出状态转换图和时序 图，而后分析出它的功能。 5.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法 同步时序逻辑电路中，所有触发器都由同一个时钟脉冲信号 CP 来触发，都对应相同的电平或边沿状态 更新。所以，可以不考虑时钟条件。 课堂讨论：现态和次态的时间分割点？ 一、基本分析步骤 1 ．写方程式 （ 1 ）输出方程。时序逻辑电路的输出逻辑表达式，它通常为现态的函数。 （ 2 ）驱动方程。各触发器输入端的逻辑表达式。即 J= ？， K= ？， D= ？ （ 3 ）状态方程。将驱动方程代入相应触发器的特性方程中，便得到该触发器的次态方程。时序逻辑
时序逻辑电路的定义 时序逻辑电路是一种基于时钟信号进行操作的电路，它根据输入信号的状态变化和时钟信号的边沿触发，在特定的时刻产生相应的输出信号。时序逻辑电路在数字系统设计中起着重要的作用，它能够实现复杂的计算、存储和控制功能。本文将从时序逻辑电路的基本概念、设计原则和应用范围等方面进行详细介绍。 一、时序逻辑电路的基本概念 时序逻辑电路由触发器、计数器、状态机等基本元件组成。触发器是最基本的时序逻辑电路元件，它能够存储一个比特的信息，并在时钟信号的作用下按照一定的规则进行状态转换。计数器是一种特殊的触发器，它能够根据时钟信号的边沿触发，在每个时钟周期内对计数器的值进行加一或减一的操作。状态机是由一组触发器和组合逻辑电路组成的复杂时序逻辑电路，它能够根据输入信号的变化和时钟信号的触发，在不同的状态之间进行切换，并产生相应的输出信号。 二、时序逻辑电路的设计原则 时序逻辑电路的设计需要遵循以下原则： 1. 合理选择触发器类型：触发器有很多种类型，如D触发器、JK 触发器、T触发器等。在选择触发器类型时，需要考虑电路的功能需求、时钟频率和面积等因素，并综合考虑时序逻辑电路的性能和
成本等因素。 2. 确定时钟信号：时序逻辑电路的运行是基于时钟信号的，因此选择合适的时钟信号是非常重要的。时钟信号的频率和占空比需要根据电路的工作频率和响应时间进行合理的设计，以确保电路的稳定性和可靠性。 3. 确定状态转换规则：状态转换规则是时序逻辑电路的关键，它决定了电路在不同状态之间如何切换，并产生相应的输出信号。在确定状态转换规则时，需要考虑输入信号的变化和时钟信号的触发，以确保电路能够正确地响应输入信号的变化。 4. 进行时序分析和优化：时序逻辑电路的设计需要进行时序分析和优化，以确保电路的正确性和性能。时序分析主要包括时序约束分析和时序验证，通过对电路的传输延迟、时钟频率和时序关系等进行分析，以确保电路的稳定性和可靠性。时序优化主要包括时钟树优化、时序合并和时序缩减等，通过对电路的布局、时钟分配和时序逻辑优化，以提高电路的性能和可靠性。 三、时序逻辑电路的应用范围 时序逻辑电路广泛应用于数字系统设计、计算机体系结构和通信系统等领域。在数字系统设计中，时序逻辑电路能够实现复杂的计算、存储和控制功能，如加法器、乘法器、存储器、流水线和控制器等。在计算机体系结构中，时序逻辑电路能够实现指令译码、寄存器堆、
第六章时序逻辑电路 时序逻辑电路简称时序电路，与组合逻辑电路并驾齐驱，是数字电路两大重要分支之一。本章首先介绍时序逻辑电路的基本概念、特点及时序逻辑电路的一般分析方法。然后重点讨论典型时序逻辑部件计数器和寄存器的工作原理、逻辑功能、集成芯片及其使用方法及典型应用。最后简要介绍同步时序逻辑电路的设计方法。 6.1 时序逻辑电路的基本概念 一．时序逻辑电路的结构及特点 时序逻辑电路——电路任何一个时刻的输出状态不仅取决于当时的输入信号，还与电路的原状态有关。 时序电路中必须含有具有记忆能力的存储器件。存储器件的种类很多，如触发器、延迟线、磁性器件等，但最常用的是触发器。 由触发器作存储器件的时序电路的基本结构框图如图6.1.1所示，一般来说，它由组和电路和触发器两部分组成。 1 X i X Z1 Z j ÊäÈë ÐźÅÐźŠÊä³ö · ¢Æ÷ ´¥· ¢Æ ÐźŠÊä³öÐźŠͼ6.1.1 ʱÐòÂß¼µç·¿òͼ 二．时序逻辑电路的分类 按照电路状态转换情况不同，时序电路分为同步时序电路和异步时序电路两大类。 按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关，时序电路又分为米里（Mealy）型电路和莫尔（Moore）型电路。米里型电路的外部输出Z既与触发器的状态Q n有关，又与外部输入X有关。而莫尔型电路的外部输出Z仅与触发器的状态Q n有关，而与外部输入X无关。 6.2 时序逻辑电路的一般分析方法
2 一． 分析时序逻辑电路的一般步骤 1．根据给定的时序电路图写出下列各逻辑方程式： （1）各触发器的时钟方程。 （2）时序电路的输出方程。 （3）各触发器的驱动方程。 2．将驱动方程代入相应触发器的特性方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程。 3．根据状态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图。 4．根据电路的状态表或状态图说明给定时序逻辑电路的逻辑功能。 下面举例说明时序逻辑电路的具体分析方法。 二．同步时序逻辑电路的分析举例 例6.2.1：试分析图6.2.2所示的时序逻辑电路 CP X Z 图6.2.2 例6.2.1的逻辑电路图 解：由于图6.2.2为同步时序逻辑电路，图中的两个触发器都接至同一个时钟脉冲源CP ，所以各触发器的时钟方程可以不写。 （1）写出输出方程： n n Q Q X Z 01)(⋅⊕= （6.1.5） （2）写出驱动方程： n Q X J 10⊕= 10=K （6.1.6a ） n Q X J 01⊕= 11=K （6.1.6b ） （3）写出JK 触发器的特性方程n n n Q K Q J Q +=+1，然后将各驱动方程代入JK 触发器的特性方程，得各触发器的次态方程： n n n n n Q Q X Q K Q J Q 0 100001 0)(⊕=+=+ （6.1.7a ） n n n n n Q Q X Q K Q J Q 1011111 1 )(⋅⊕=+=+ （6.1.7b ） （4）作状态转换表及状态图 由于输入控制信号X 可取1，也可取0，所以分两种情况列状态转换表和画状态图。 ①当X =0时。 将X =0代入输出方程（6.1.5）和触发器的次态方程（6.1.7），则输出方程简化为：
第5章时序逻辑电路 5.1时序逻辑电路的基本看法 1.时序逻辑电路的结构及特色 时序逻辑电路在任何时刻的输出状态不但取决于当时的输入信号，还与电路 的原状态有关，触发器就是最简单的时序逻辑电路，时序逻辑电路中一定含有存 储电路。时序电路的基本结构如图5.1所示，它由组合电路和储存电路两部分 构成。 图5.1时序逻辑电路框图 时序逻辑电路拥有以下特色： （1）时序逻辑电路平时包含组合电路和储存电路两个构成部分，而储存电路 要记忆给准时刻前的输入输出信号，是必不行少的。 （2）时序逻辑电路中存在反响，储存电路的输出状态一定反响到组合电路的 输入端，与输入信号一起，共同决定组合逻辑电路的输出。 2.时序逻辑电路的分类 （1）准时钟输入方式 时序电路依据时钟输入方式分为同步时序电路和异步时序电路两大类。同步时序电路中，各触发器受同一时钟控制，其状态变换与所加的时钟脉冲信号都是同步的；异步时序电路中，各触发器的时钟不一样，电路状态的变换有先有后。同 步时序电路较复杂，其速度高于异步时序电路。 （2）按输出信号的特色 依据输出信号的特色可将时序电路分为米里（Mealy）型和摩尔（Moore）型两类。米里型电路的外面输出Z既与触发器的状态Q n有关，又与外面输入X有
关。而摩尔型电路的外面输出Z仅与触发器的状态Q n有关，而与外面输入X无关。 （3）按逻辑功能 时序逻辑电路按逻辑功能可划分为存放器、锁存器、移位存放器、计数器和节拍发生器等。 3.时序逻辑电路的逻辑功能描述方法 描述一个时序电路的逻辑功能可以采纳逻辑方程组（驱动方程、输出方程、 状态方程）、状态表、状态图、时序图等方法。这些方法可以互相变换，并且 都是解析和设计时序电路的基本工具。 5.2时序逻辑电路的解析方法和设计方法 1.时序逻辑电路的解析步骤 （1）第一确立是同步还是异步。若是异步，须写出各触发器的时钟方程。 （2）写驱动方程。 （3）写状态方程（或次态方程）。 （4）写输出方程。若电路由外面输出，要写出这些输出的逻辑表达式，即输 出方程。 （5）列状态表 （6）画状态图和时序图。 （7）检查电路能否自启动并说明其逻辑功能。 同步时序逻辑电路的设计方法 1.同步时序逻辑电路的设计步骤 设计同步时序电路的一般过程如图5.10所示。 图5.10同步时序电路的设计过程
下列集成电路芯片中属于时序逻辑电路 时序逻辑电路是一种在数字电路中广泛应用的电路类型，它能够根 据输入信号的变化和时钟信号的控制来产生输出信号。在现代电子设 备中，时序逻辑电路被广泛应用于计算机、通信设备、数字电视等各 种领域。下面将介绍几种常见的集成电路芯片，它们属于时序逻辑电路。 首先是74系列的集成电路芯片，如74LS74、74HC74等。这些芯 片是由德州仪器公司（Texas Instruments）推出的，属于时序逻辑电路 的一种。它们采用了D触发器作为基本单元，能够实现各种时序逻辑 功能，如时钟分频、计数器等。这些芯片具有低功耗、高可靠性和广 泛的应用范围，被广泛应用于各种数字电路设计中。 其次是555定时器芯片。555定时器芯片是一种经典的时序逻辑电 路芯片，由美国国家半导体公司（National Semiconductor）推出。它能够产生各种不同的时序信号，如方波、脉冲等。555定时器芯片具有简 单的电路结构、稳定的性能和广泛的应用范围，被广泛应用于计时、 频率测量、脉冲调制等领域。 另外还有74HC595移位寄存器芯片。74HC595是一种串行输入、 并行输出的移位寄存器芯片，由德州仪器公司推出。它能够将串行输 入的数据按照时钟信号的控制进行移位，并将移位后的数据并行输出。74HC595移位寄存器芯片具有简单的电路结构、高速的数据传输和广 泛的应用范围，被广泛应用于LED显示屏、数码管显示、扩展IO口 等领域。
最后是FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片。FPGA芯片 是一种可编程逻辑器件，由Xilinx、Altera等公司推出。它能够根据用 户的需求进行编程，实现各种不同的时序逻辑功能。FPGA芯片具有灵活性强、可重构性高和适应性广的特点，被广泛应用于数字信号处理、通信系统、图像处理等领域。 综上所述，时序逻辑电路在现代电子设备中起着重要的作用。上述 介绍的几种集成电路芯片，如74系列芯片、555定时器芯片、 74HC595移位寄存器芯片和FPGA芯片，都属于时序逻辑电路。它们 在各自的领域中发挥着重要的作用，推动着数字电路技术的发展。随 着科技的不断进步，时序逻辑电路的应用将会越来越广泛，为人们的 生活带来更多的便利和创新。
构成时序逻辑电路的基本器件 时序逻辑电路是指根据输入信号的不同时刻，产生不同输出信号的电路。它是数字电路的重要组成部分，广泛应用于计算机、通信设备、控制系统等领域。构成时序逻辑电路的基本器件包括时钟信号发生器、触发器、计数器和时序逻辑门电路。 时钟信号发生器是时序逻辑电路的基础，它产生稳定的方波信号作为时序逻辑电路的时间基准。时钟信号的频率和占空比决定了时序逻辑电路的工作速度和稳定性。常见的时钟信号发生器有晶体振荡器和RC多谐振荡器。晶体振荡器通过利用晶体的固有振荡特性产生稳定的方波信号，而RC多谐振荡器则利用电容和电阻的组合产生方波信号。 触发器是时序逻辑电路的核心，用于存储和传输数据。触发器有多种类型，如RS触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。触发器的输入端和输出端都有稳定的工作状态，可以根据时钟信号的变化来进行数据存储和传输。触发器可以实现存储器件的功能，用于存储和处理数据。 计数器是一种特殊的触发器，用于实现计数功能。它可以根据时钟信号的变化进行计数，并根据设定的计数范围循环计数或停止计数。计数器通常由多个触发器级联构成，每个触发器代表一个计数位。常见的计数器有二进制计数器和BCD计数器，用于不同进制的计数。
时序逻辑门电路是由与门、或门、非门和时序逻辑门组成的电路。与门和或门根据输入信号的逻辑关系产生输出信号，非门将输入信号取反。时序逻辑门根据时钟信号的变化来控制输出信号的产生。时序逻辑门电路可以实现各种复杂的逻辑功能，如时序比较、状态转换和数据处理等。 时序逻辑电路的设计需要考虑时序关系、稳定性和可靠性等因素。合理选择和组合基本器件，能够满足设计要求，并提高电路的性能和可靠性。此外，还需要注意时序逻辑电路的时钟频率和输入信号的传输延迟，以确保电路的正常工作。 总结起来，构成时序逻辑电路的基本器件包括时钟信号发生器、触发器、计数器和时序逻辑门电路。它们共同实现了时序逻辑电路的功能，广泛应用于数字电路领域。通过合理选择和组合这些基本器件，可以设计出性能稳定、功能强大的时序逻辑电路。