1、時序邏輯電路時序邏輯電路一一電路任何一個時刻的輸出狀態不僅取決于當時的輸入信號，還與電路的原狀態有關。時序電路中必須含有具有記憶能力的存儲器件。時序電路的邏輯功能可用邏輯表達式、狀態表、卡諾圖、狀態圖、時序圖和邏輯圖6種方式表示，這些表示方法在本質上是相同的，可以互相轉換。一、時序電路的基本分析和設計方法(一)分析步驟1 .根據給定的時序電路圖寫出下列各邏輯方程式：(1)各觸發器的時鐘方程。(2)時序電路的輸出方程。(3)各觸發器的驅動方程。2 .將驅動方程代入相應觸發器的特性方程，求得各觸發器的次態方程，也就是時序邏輯電路的狀態方程。3 .根據狀態方程和輸出方程，列出該時序電路的狀態表，畫出

2、狀態圖或時序圖。4 .根據電路的狀態表或狀態圖說明給定時序邏輯電路的邏輯功能。【例1】分析時序電路(1)時鐘方程:輸出方程：驅動方程：CP2 CP1Y QJq；J2 Q1nJ1 Q0J0 Q2nCP0 CPK2 QK1 QonKo Q；(2)求狀態方程JK觸發器的特性方程：QnJQnKQn將各觸發器的驅動方程代入，即得電路的狀態方程:(3)計算、列狀態表n1Q2nYQ；Q；J2Q2n nJ1Q1JoQonK2Q2K1Q1nKoQ：q；Q2n Qod； Q2nQonQ；Q2nQ；Q：Qg：Q1nQ；現態次態r出Q：Q；(1erY0(00()1000101001010100111i10100u0C

3、)I10100111(110001111100Q2n(4)畫狀態圖及時序圖排列嘰贄。盟TO；f/口Mn/If|0OJC1C1HKI10-UK/,0/“小)目儂嵋環R)無效循環(5)邏輯功能有效循環的6個狀態分別是。5這6個十進制數字的格雷碼，并且在時鐘脈沖 這6個狀態是按遞增規律變化的，即：CP的作用下,000 001 011 111 110 100000一所以這是一個用格雷碼表示的六進制同步加法計數器。當對第從000開始計數，并產生輸出 Y= 1。【例2】：分析圖6.2.4電路的功能。1 .時鐘方程：6個脈沖計數時，計數器又重新CP0 CP2.激勵方程:J0 QnJ1Q(nQnCP2 CPJ

4、 2Q1nQ0K1 1K21圖6.2.4 邏輯電路圖K013 .狀態方程：Q(n1Q；Q(n(CP)Q1n1Q；Q1n(Q；)Q；1Qge(CP)4 .狀態轉換表:表6.2.2狀態轉換表態序Q2Q1Q。Qn+1Q1n+1Q0n+100000C110010102010011301110041000005101010611001071110005 .狀態轉換圖:111110000001010100011圖6.2.5 例狀態圖6.邏輯功能說明：為異步五進制加法計數器。(二)同步時序邏輯電路的設計步驟(1)根據設計要求，設定狀態,導出對應狀態圖或狀態表O(2)狀態化簡。原始狀態圖(表)通常不是最簡的，

5、往往可以消去一些多余狀態。消去多余狀 態的過程叫做狀態化簡。(輸入相同時、輸出相同、且轉換的狀態也相同的狀態叫做等價狀態)(3)狀態分配，又稱狀態編碼。(4)選擇觸發器的類型。觸發器的類型選得合適，可以簡化電路結構。(5)根據編碼狀態表以及所采用的觸發器的邏輯功能，導出待設計電路的輸出方程和驅動方程。(6)根據輸出方程和驅動方程畫出邏輯圖。(7)檢查電路能否自啟動。【例1】設計一時序電路，實現下圖所示的狀態圖：排列順序：QgnQ盧/0/0/0000001010 011/1由于已給出了二進制編碼狀態圖，設計直接從第 (1)選擇觸發器，求時鐘方程、輸出方程、狀態方程110 101100/0/04步

6、開始。因需用3位二進制代碼，選用 3個CP下降沿觸發的JK觸發器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為: 利用卡諾圖得到輸出方程：CP0 CP1 CP2 CPmi0(1YQ1nQ2n利用次態卡諾圖得到狀態方程:Q0 1Q2nQ0nQlnQonn n nnQ2 Qi Q01Q0Q1n 1Q0101n QnQonQ；Q2n 1QinQoQ2n QinQn變換狀態方程，使之與所選擇觸發器的特征方程一致，得到驅動方程Qn 1 JQ n KQnJoQ2101n、Ko 1(3)作邏輯電路圖J 2Q01、K102n00nQ。、K2 Q1n(4)檢查電路能否自啟動將無效狀態11

7、1代入狀態方程計算：n 1 n n nnQoQ2Q1 Qo1 Qo0 n 1n - n n n nQ1QoQ1Q2 Qo Q1on 1 n n n n nQ2Q1 Qo Q2 Q1 Q2 o可見111的次態為有效狀態ooo,電路能夠自啟動。計數器在數字電路中，能夠記憶輸入脈沖個數的電路稱為計數器。【例】用74LS163來構成一個十二進制計數器。P11,Pn 1P1Q3nQ1nQ0n(1)寫出狀態SN-1的二進制代碼。SN-1=S12-1=S11=1。11(2)求歸零邏輯。CRLDPN1(3)畫連線圖。4LS163co , h9 LD &= CRIJ124DiDy伯）用同步清零湖甌歸零【例】用7

8、4LS161來構成一個十二進制計數器。74161是十六進制異步計數器，采用異步清零、同步置數工作方式。SN= S12= 1100CR Q；Q；01g Ql Ql Qy p 9 p 95上jDlfj口工用異步清等端函歸零口一心沙總思”理用同步置數端LD歸零:SN-1 = S11=1011LD Q：Q1nQ；用異步清零端CR歸零：能夠暫存數碼（或指令代碼） 位寄存器兩大類。一、 數碼寄存器寄存器的數字部件稱為寄存器。寄存器根據功能可分為數碼寄存器和移寄存器要存放數碼，必須要存得進、記得住、取得出。因此寄存器中除觸發器外，通常還有一些控制作用的門電路相配合。圖5.17為由D觸發器組成的4位數碼寄存器

9、。在存數指令（CP脈沖上升沿）的作用下，可將預先加在各D觸發器輸入端的數碼，存入相應的觸發器中，并可從各觸發器的Q端同時輸出，所以稱其為并行輸入、并行輸出的寄存器。二、單向移位寄存器由D觸發器構成的4位右移寄存器如圖5.18所示。CR為異步清零端。左邊觸發器的輸出接至相鄰右邊觸發器的輸入端D,輸入數據由最左邊觸發器FF0的輸入端D0接入。時序邏輯電路例題解析5.8 分析圖 表見表5.3.4 。P5.8的計數器電路,說明這是多少進制的計數器。十進制計數器74160的功能解圖P5.85.9 分析圖電路為七進制計數器。P5.9的計數器電路,CF計數順序是3-9循環。畫出電路的狀態轉換圖，說明這是多少

10、進制的計數器。十六進制計數器74LS161的功能表如表5.3.4所示。解這是一個十進制計數器。計數順序是09循環。5.10試用4位同步二進制計數器74LS161接成十三進制計數器，標出輸入、輸出端。可以附加必要的門電路。解可用多種方法實現十三進制計數器，根據功能表，現給出兩種典型用法，它們均為T進制加法計數器。如圖A5.10(a)、(b)所示。圖盒5.105.11試分析圖P5.11的計數器在M=1和M=0時各為幾進制。74LS160的功能表同上題。解M=1時為六進制計數器，M=0時為八進制計數器。6.2試分析圖題6.2所示時序邏輯電路，列出狀態表，畫出狀態圖和波形圖。XZQ0QiCP6.2解：圖題6.2所示電路屬于同步時序邏輯電路，其中QQ是觸發器的輸出狀態，頭Z分別是電路的輸入和輸出信號。分析過程如下：1 .寫出各邏輯方程：驅動方程:J0=Ko=1J1=K1 = XQ；將驅動方程代入JK觸發器的特性方程Qn1 JQn KQn,得:Q(n1Qn次態方程:Qin1(XQ0)Qin(XQ01)Qin(XQ；)Q；輸出方程：ZQinQ；2 .列出狀態表如表解6.2所示。3.畫出狀態圖及波形圖如圖解6.2所示。4.邏輯功能分析由狀態圖可以很清楚地看出電路狀態轉換規律及相應輸入、輸出關系：該電路一共有4個狀態00、01、10、11。當X=0時，按照加1規律從0001-10-