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时序逻辑电路PPT课件

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10章时序逻辑电路课件

10章时序逻辑电路课件

/0
010
101
/1
(b) 无效循环
32
时序图
CP Q0 Q1 Q2 Y
33
⑤ 电路功能
有效循环的6个状态分别是0～5这6个十进制数字的格雷码， 并且在时钟脉冲CP的作用下，这6个状态是按递增规律变 化的，即：
000→001→011→111→110→100→000→… 所以这是一个用格雷码表示的六进制同步加法计数器。当 对第6个脉冲计数时，计数器又重新从000开始计数，并产 生输出Y＝1。
4
10.2.1 基本RS触发器
❖ 用或非门实现的基本RS触发器
（a）逻辑图
（b）逻辑符号
G1
S
≥1
Qb
S
Q
输入高电平有效
≥1
R
Qa
R
G2
由逻辑图可得逻辑表达式为：
Q 第55 章
（ d ）基本RS触发器的动作特点
在基本RS触发器中，输入 信号直接加在输出门上，所 以输入信号在全部作用时间 里（即：S或R为1的全部时间） 都能直接改变输出端Q和Q的 状态。
K2 Q1n K1 Q0n K0 Q2n
调题图
29
② 求状态方程
JK触发器的特性方程：
Qn1 JQ n KQn
将各触发器的驱动方程代入，即得电路的状态方程：
QQ12nn
1 1
J 2Q2n J1Q1n
K2Q2n Q1nQ2n Q1nQ2n Q1n K1Q1n Q0nQ1n Q0nQ1n Q0n
上升沿触发有效
Q
Q
1J C1 1K
J CP K
下降沿触发有效
16
10.3．同步时序逻辑电路的分析方法
任一时刻的输出信号不仅取决于此时刻的输入信号， 而且取决于上一个时刻的输出状态。

数字电子技术基础第五章时序逻辑电路PPT课件

数字电子技术基础第五章时序逻辑电路PPT课件

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。

时序逻辑电路 课件

时序逻辑电路 课件

1
工作特点：随CP的不断输入， 0 电路递减计数。（略）
0X 0X 1X 1X C Q3 Q2 Q1 Q0 CP RD 74LS161 EP LD D3 D2 D1 D0 ET
X0 X0 X1 X1
4、四位二进制可逆计数器74LS191
逻辑符号 C/B Q3 Q2 Q1 Q0 CPI S 74LS191 CPO LD D3 D2 D1 D0 U/D （二） 同步十进制计数器
1、写输出方程 2、写驱动方程 3、写状态方程 4、填状态转换表
5、画状态转换图 6、画时序波形图 7、分析其功能 8、检查自启动
二、举例
CP
试分析下图时序电路的逻辑功能。
1J Q1
1J Q2
1J Q3 &
1Y
C1
1K
Q1 &
C1 Q2 1K
C1 Q3 1K
解： 1）输出方程 Y = Q3Q2
2）驱动方程
一、同步计数器
(一) 同步二进制计数器
1、同步二进制加法计数器（四块T触发器组成）
C
Q3
Q2
Q1
Q0
&
C1 1N
C1 1N
C1 1N
C1 1N
CP
T3
T2
&
&
T1 T0=1
(1) 输出方程
C=Q3Q2Q1Q0
(2) 驱动方程
T0=1； T1=Q0； T2=Q1Q0； T3=Q2Q1Q0
(3)时序波形图
1
1110 1111
0111 1010
1000 1011
1001 0110
❖状态转换图（Q3Q2Q1Q0 / Y）
0000 /0 0001 /0 0010

《时序逻辑电路分析》课件

《时序逻辑电路分析》课件
优化触发器设计
采用低功耗、高速的触发器设计，减少资源占用。
提高工作速度的优化方法
并行处理
通过并行处理技术，提高电路的工作 速度。
时钟分频与倍频
根据电路的工作频率需求，合理选择 时钟的分频与倍频方案，以优化工作 速度。
THANKS
感谢观看
REPORTING
PART 03
时序逻辑电路的设计
REPORTING
同步设计法
01
同步设计法定义
同步设计法是一种基于时钟信号 的设计方法，用于构建时序逻辑
电路。
03
优点
同步设计法具有较高的可靠性和 稳定性，能够实现复杂的逻辑功
能。
02
工作原理
在同步设计法中，所有操作都严 格在时钟信号的驱动下进行，保 证了电路的稳定性和可靠性。
《时序逻辑电路分析 》PPT课件
REPORTING
• 时序逻辑电路概述 • 时序逻辑电路的分析方法 • 时序逻辑电路的设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化设计
目录
PART 01
时序逻辑电
时序逻辑电路的定义、特点
时序逻辑电路的特点包括
具有记忆功能、具有时钟信号控制、具有输入信号和输出信号等。
时序逻辑电路的基本组成
时序逻辑电路由触发器、组合逻 辑电路和时钟信号源三部分组成 。
组合逻辑电路用于实现输入信号 到输出信号的逻辑变换，主要由 门电路组成。
总结词：时序逻辑电路的基本组 成
触发器是时序逻辑电路中的核心 元件，用于存储状态信息，常见 的触发器有RS触发器、D触发器 、JK触发器和T触发器等。
04
异步时序逻辑电路是指触发器的时钟输入端接在不同的时钟源上，时 钟信号独立作用于各个触发器，实现状态异步转换。

时序逻辑电路PPT课件

时序逻辑电路PPT课件
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， 其中同步时序逻辑电路是最常用 的类型。
工作原理
状态表示
时序逻辑电路中的状态通常由存储元件（如触发器）来存储，根据 输入信号的变化，电路的状态会随之改变。
状态转移
时序逻辑电路中的状态转移是由输入信号和当前状态共同决定的， 根据一定的逻辑关系，电路会从一个状态转移到另一个状态。
。
02
可编程逻辑控制器（PLC）
在工业控制系统中，时序逻辑电路用于实现可编程逻辑控制器，用于自
动化控制和数据处理。
03
传感器接口
时序逻辑电路用于实现传感器接口电路，将传感器的模拟信号转换为数
字信号，并传输给微控制器或可编程逻辑控制器进行处理。
04
CATALOGUE
时序逻辑电路的优化
优化设计
设计
使用基本的逻辑门电路， 根据需求逐一设计电路。
自动化工具设计
使用EDA（电子设计自动 化）工具进行设计，提高 设计效率。
混合设计
结合手工设计和自动化工 具设计，根据具体情况选 择合适的设计方法。
设计工具
硬件描述语言
使用Verilog或VHDL等硬件描述语言进行设计。
EDA工具
时序逻辑电路
目录
• 时序逻辑电路简介 • 时序逻辑电路设计 • 时序逻辑电路的应用 • 时序逻辑电路的优化 • 时序逻辑电路的发展趋势
01
CATALOGUE
时序逻辑电路简介
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，它能够根据输入信号 的变化，按照一定的逻辑关系， 输出相应的信号。
分类
输出信号
时序逻辑电路的输出信号是根据当前状态和输入信号来确定的，它会 随着状态的变化而变化。

时序逻辑电路PPT

时序逻辑电路PPT

Y F (Q)
仅取决于电路状态
6.2.时序逻辑电路的分析方法
6.2.1 同步时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路的分析：就是给定时序电路，找出该电 路的逻辑功能，即找出在输入和CLK作用下，电路的次 态和输出。由于同步时序逻辑电路是在同一时钟作用 下，故分析比较简单些，只要写出电路的驱动方程、 输出方程和状态方程，根据状态方程得到电路的状态 表或状态转换图，就可以得出电路的逻辑功能。
图6.1.2
6.1 概述
三、时序逻辑电路的分类：
根据触发器动作特点可分为同步时序逻辑电路和 异步时序逻辑电路。在同步时序逻辑电路中，存储电 路中所有触发器的时钟使用统一的CLK,状态变化发生 在同一时刻，即触发器在时钟脉冲的作用下同时翻转; 而在异步时序逻辑电路中，触发器的翻转不是同时的 没有统一的CLK,触发器状态的变化有先有后。
C Q0Q3
01000000 01011010 01100100 01111110
clk3 Q0
此电路为异步十进 制计数器
10000000 10011011 0 00 00 0 0 0
6.2.时序逻辑电路的分析方法
(6)状态转换图
/0 1110 1111
Q3Q2Q1Q0
/C/1/0Fra bibliotek/0/0
0000 0001 0010 0011
6.1 概述
图6.1.1
可以用三个方程组来描述
y1 f1(x1, x2 ,, xi , q1, q2 ,, ql )
①
输出方程 Y F ( X ,Q)
y
j
f1(x1, x2 ,, xi , q1, q2 ,, ql )
6.1 概述
图6.1.1

数字电子技术时序逻辑电路PPT

数字电子技术时序逻辑电路PPT
CP0 CP0 CP1 CP3 Q0 CP2 Q1
写驱动方程： J 0 K 0 1
J1 J2
Q3 K2
1
K1
1
J 3 Q1Q2
K3 1
写状态方程：
Q0n1 QQ1n2n11
n
Q0
Q3
n
Q2
n
Q1
（CP0 下降沿动作） （Q0 下降沿动作） （Q1下降沿动作）
Q3n 1
Q1Q2
画时序图： 该电路能够自启动。
5.1.2 异步时序逻辑电路的分析方法
异步时序电路的分析步骤：
① 写时钟方程； ② 写驱动方程； ③ 写状态方程； ④ 写输出方程。
[例5-2]试分析图示时序逻辑电路的逻辑功能，列出状态转换 表，并画出状态转换图。
解：图5-7所示电路为1个异步摩尔型时序逻辑电路。 写时钟方程：
Q3n（Q0
下降沿动作）
列状态转换表：
画状态转换图：
5.2 若干常用的时序逻辑电路 5.2.1寄存器
1. 基本寄存器
图5-2 双2位寄存器74LS75的逻辑图
图5-2所示为双2位寄存器74LS75的逻辑图。当 CPA = 1时，
送到数据输入端的数据被存入寄存器，当CPA =0时，存入
寄存器的数据将保持不变。
2n-1 M 2n
然后给电路的每一种状态分配与之对应的触发器状态组合。
4）确定触发器的类型，并求出电路的状态方程、驱动方程 和输出方程。 确定触发器类型后，可根据实际的状态转换图求出电路的状 态方程和输出方程，进而求出电路的驱动方程。
5）根据得到的驱动方程和输出方程，画出相应的逻辑图。
6) 判断所设计的电路能否自启动。
1.同步计数器 1)同步二进制计数器

时序逻辑电路课件

时序逻辑电路课件

E
控制单元
Clk
B[0]
Init Add Done Cnt Shr
Init: DX, BY, T0 , A0, C0
Cnt: TT-1
Add: {C, A}A+D
Shr: {C, A, B}{C, A, B}>>1ZLeabharlann , C0时序逻辑电路
10
乘法器控制单元
• 状态图
Start Reset
Reset
S0
• 寄存器组
• 8个8位寄存器，记为 R0~R7
• ALU为前例
• MEM为存储器
• DI/DO: 输入/输出数据 • MA: 地址 • MW: 写使能
R0 R1-R2
8
3
DA D
WE Register
3
3
AA File BA
A
B
8 8
K
8
01
MUX
MB
8
4
X
Y
ALU
SF H
DI MA MW
MEM
Reset
S0
Done
!Start
Start/Init
S1
Cnt
!B[0]
B[0]/Add
S2
E
Shr
!E
时序逻辑电路
17
乘法器仿真波形
时序逻辑电路
18
寄存器传送
• 寄存器之间传输数据 • 每个寄存器的数据输入
处配置多路数据选择器 (MUX) • 每个寄存器的输出数据 连接到所有MUX • 灵活实现多个数据同时 传送
S2
else next_state = S0;
E
Shr

数字逻辑电路教程PPT第5章时序逻辑电路

数字逻辑电路教程PPT第5章时序逻辑电路

示意图、功能表
74161功能表
74161符号
波形图
012 34 56 7
VCC QCC Q0 Q1 Q2 Q3 T LD 16 15 14 13 12 11 10 9
74LS161
1 2 34 56 7 8
Cr CP D0 D1 D2 D3 P GND
T4161(74LS161)的外引脚图
例5-5 试用74161构成八位二进制加法计数 器。
状态表 状态图
驱动方程 特性方程
状态方程
CP触发沿 时序图
概括逻辑功能
[例5-1]试分析图5-2所示时序电路的逻 辑功能。
⑴根据图5-2所示逻辑图写出的驱动方程为： 写出的输出方程为：
⑵将上式代入JK触发器的特性方程 ⑶求得状态方程：
求状态转换表和状态转换图，画波形图。 设电路的初始状态
代入状态方程和输出方程得
若无效状态在CP作用下不能进入有效循环，则表明电路 不能自启动。
[例5-2]试分析图5-5所示时序电路的逻辑功能。
图5-5
解：⑴根据图5-5写出的驱动方程如下：
图5-5
状态方程、输出方程如下：
⑵列状态转换表(表5-2)，画出状态转换图(图5-6)
3、确定逻辑功能：X=0，回 到00状态，且F=0；只有连续 输入四个或四个以上个1时， 才使F=1否则F=0。故该电路 称作1111序列检测器。
预置数与CP同步，清零与CP异步。
Q1
Q2
Q3
Q4
Qcc
T Q Cr LD CP
寄存器
➢ 在数字系统和计算机中，经常要把一些数据信 息暂时存放起来，等待处理。
➢ 寄存器就是能暂时寄存数码的逻辑器件。 ➢ 寄存器内部的记忆单元是触发器。 ➢ 一个触发器可以存储一位二进制数，N个触发

时序逻辑电路分析幻灯片PPT

时序逻辑电路分析幻灯片PPT

保
保
计
出
Q1 Q0 00 D1 D0 持 持 数
功能表
自动化学院应用电子教学中心
47
四位二进制同步加法计数器74LSl61
符号图
74LS161输出及进位时序图
自动化学院应用电子教学中心
48
四位二进制同步加法计数器74LSl61
符号图
①引脚简介 ②输出数据说明 ③异步清零功能 ④同步预置数功能 ⑤进位输出功能 ⑥工作方式选择
74LS194符号图
74LS194是4位双向移位存放器，能根据需要将 数码左移，也能将数码右移。同时还具有并行预置数、 清零等辅助功能，能较好的满足实际应用需要。在应 用中也可根据具体情况选用8位类似的移位存放器。
自动化学院应用电子教学中心
41
4位双向移位存放器74LS194
输入
输出
CR S1
S0 DSL DSR CP D0
J0Q0n 1Q0n 1Q0n Q0n J1Q1n Q0nQ1n Q0nQ1n
ZQ0 Q1
自动化学院应用电子教学中心
状态方程 输出方程
8
例5.2.1 时序逻辑电路分析
mi
tn
Q1
Q0
tn1
Q1
Q0
tn
Z
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
2
1
0
1
1
0
3
1
1
0
0
1
状态转换表
自动化学院应用电子教学中心
9
例5.2.1 时序逻辑电路分析
Q
n 2
Q
n 1
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• 组合逻辑电路特点 —— 无记忆：任何一个时刻的输出， 仅取决于当时的输入，而与电路以前的状态无关
• 时序逻辑电路特点 —— 有记忆：任何一个时刻的输出， 不仅与当时的输入有关，还与电路以前的状态有关
例如：拉线开关有记忆、而计算器的复位开关就没有记忆
6.1.2 时序逻辑电路的分类
根据电路中触发器动作特点的不同分为：同步时 序逻辑电路和异步时序逻辑电路。
FF1 J1 Q1 C K1
FF2 J2 Q2 C K2
FF3 J3 C K3 Q3
RD CP
分析:各触发器接受同一时钟脉冲，所以是一个同步时序逻辑电 路。触发器时钟脉冲处有一小圆圈，故是下降沿触发；由于没 有外部输入信号，所以属于莫尔型的时序逻辑电路
FF1 J1 Q1 C K1
FF2 J2 Q2 C K2
根据信号输出特点的不同分为：摩尔型(输出信 号的状态仅仅取决于存储电路的状态）和弥勒型 （输出信号的状态不仅取决于存储电路的状态， 还取决于输入变量）。
6.1.3 时序逻辑电路的构成
• 时序逻辑电路的构成（见课本152页图6.1），其中
– X(X1、X2、…Xi)表示外部输入
– Q(Q1、Q2、…Qi)表示触发器的状态
6.2.1 同步时序逻辑电路实例分析
例6-00(补）：试分析下图所示时序逻辑电路
Q1
QJ
F1 C1
QK
=1
1Leabharlann Q0QJF0 C1
QK
=1
1
M CP
解：该电路为同步时序逻辑电路，时钟方程可以不写
{ （1）写出驱动方程： J0 M Q1n K0 1
{J1
M
Q
n 0
K1 1
（2）写输出方程：本例除Q1、Q0外没有其他输出，无输出方程
n 2
Q
n 3
4. （a）状态计算，列出状态转换表
现态
Q
n 3
Q
n 2
Q1n
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
Q n1 3 0 0 0 1 0 0 0 0
次态
Q
n 2
1
0
1
1
0
0
1
1
0
Q1n 1
1 0 1 0 0 0 0 0
4. （b）将状态转换表转化成另一种形式
CP
Q
n 3
Q
n 2
电路
}Y
CP
6.1.4 时序逻辑电路的描述方法
描述时序逻辑电路的逻辑功能的方法有： 驱动方程、时钟方程（异步）、输出方
程以及状态方程。
但仅从这一组方程式还不能获得电路逻辑 功能的完整印象，因此描述时序电路状 态全部过程的方法还有：
状态转换表，状态转换图和时序图。
6.2 时序逻辑电路的分析
• 时序逻辑电路分析的基本任务：根据已知的 逻辑电路图，通过分析，找出电路状态Q的 变化规律及外部输出Z的变化规律.
器的特性方程：Qn1
n
JQ
KQn
得到的各触发器的次态
Qn+1的表达式）
Q n1 1
J1 Q1n
K1Q1n
Q
n 3
Q1n
1 Q1n
Q
n 3
Q1n
Q n1 2
J
2
Q
n 2
K
2
Q
n 2
Q1n
Q
n 2
Q1n
Q
n 2
Q n1 3
J3
Q
n 3
K
3
Q
n 3
Q1n
Q
n 2
Q
n 3
1
Q
n 3
Q1n
Q
– Y(Y1、Y2、…Yi)表示存储电路的输入
– Z(Z1、Z2、…Zi)表示组合逻辑电路的输出信号
（时序逻辑电路的外部输出）
• X、Q、Y、Z之间的关系
X｛
组合 逻辑
}Z
– Z=F1(X，Qn）——输出方程
电路
– Y=F2(X，Qn）——驱动方程
｛ – Qn+1=F3(Y，Qn）——状态方Q程
存储
Q1n
0
0
0
0
1
0
0
1
2
0
1
0
3
0
1
1
4
1
0
0
5
0
0
0
从上表很容易看出，每经过5个时钟之后，电路状态循环变 化一次，所以这个具有对时钟信号计算的功能，显然，这是 一个五进制加法计数器。
5. 画状态转换图
表
删表
Q3Q2Q1
111
101 110
000
001
010
100
011
现态
次态
➢状Q0本态3n 电循Q路环0n2 的）主Q循01n 环（Q3n0有1 效Q循n201 环、Q11n1
FF3 J3 C K3 Q3
解： 1. 各触发器在（CP信号)下降沿触发 2. 各触发器的驱动方程
RD CP
J1
Q
n 3
K1 1
J 2 Q1n K 2 Q1n
J3
Q1n
Q
n 2
K3 1
FF1 J1 Q1 C K1
FF2 J2 Q2 C K2
FF3 J3 C K3 Q3
RD
CP
3. 写出状态方程（把各触发器的驱动方程，代入JK触发
第六章 时序逻辑电路
本章内容简介
本章介绍构成数字电路的另一种电 路——时序逻辑电路。具体的内容涉及： 时序逻辑电路在电路结构和逻辑功能上 的特点，然后系统地介绍时序逻辑电路 的分析方法和设计方法，最后介绍寄存 器、计数器等一些常用的时序逻辑电路 的工作原理和使用方法。
6.1 概述
6.1.1 时序逻辑电路的特点
（3）求状态方程（即各触发器的次态）
Q0n1 J0 Q0n K0Q0n (M Q1n )Q0n
Q1n1J0 J1MQ1n Q1Kn 1QK1n 0(M1 Q0n ) Q1n
J1
M
Q
n 0
K1 1
Q JQ KQ 或：nM1 =0时 n
n
Q1n1 Q1nQ0n Q0n1 Q1n Q0n
（5）给定时序逻辑电路的逻辑功能
M=0时
自启动
11
00
01
10
无效状态
有效循环
M=0 3进制加法计数器，能自启动
无效状态
M=1时
10
01
00
有效循环
M=1 3进制减法计数器，能自启动
11 自启动
该电路是一个能自启动的可逆3进制计数器
【课本例6.1】 分析下图所示同步时序逻辑 电路的逻辑功能。设初态Q3Q2Q1＝000
• 时序逻辑电路有同步和异步之分，所以时序 逻辑电路的分析分为：同步电路的分析和异 步电路的分析.
分析时序逻辑电路的一般步骤
• 根据逻辑图，写出驱动方程 • 写出状态方程 • 根据逻辑图，写出输出方程 • 进行状态的计算，把电路的输入和现态 的各种取值组合代入状态方程和输出方程 中计算，求出相应的次态和输出 • 将状态计算的结果填入状态转换表中， 分析电路的状态转化规律和外部输出的变 化规律 • 画出状态转化图 • 画出时序图，从中分析电路的逻辑功能
M=1时
（4）状态转换表及状态图
Q1n1 Q1n Q0n
Q0n1 Q1n Q0n
M Q1n
Q
n 0
0 00
Q Q1n 1
n 1 0
01
M=0时
Q1Q0
0 01 0 10
10 00
11
00
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