第五章 同步时序逻辑电路

本教材中逻辑电路包括：组合逻辑电路、 时序逻辑电路(同步、异步)。 时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别是： 有无存储部件(触发器)。 同步、异步时序逻辑电路的区别是：存 储部件是否有统一时钟的控制。 时序逻辑电路又分为Mealy型和Moore型 两种。第1 张

数字逻辑——时序电路

本章要点：

时序逻辑电路概述 同步时序逻辑电路分析 同步时序逻辑电路设计

5.1 时序逻辑电路概述

时序逻辑电路的结构 时序逻辑电路的分类 同步时序逻辑电路的描述方法

5.1.1 时序逻辑电路的结构x z

组合电路

存储电路CLK

特点： 1、结构 2、反馈 3、时钟

5.1.2 时序逻辑电路的分类

按工作方式分类：同步、异步 按输入/输出关系分类：Mealy、Moore

Z f ( x, y)

Z f ( y)

按输入信号分类：脉冲、电平

☆同步时序电路的时钟要点：

所有触发器由统一的时钟控制 仅有时钟到来时，电路状态才能发生改 变 时钟不能作为输入信号处理，而是一种 默认的时间基准 时钟的宽度和频率必须保证触发器可靠 翻转

5.1.3 时序电路的描述方法

函数表达式：输出函数表达式、激励函数(控 制函数)表达式、次态函数表达式。 状态表：描述同步时序电路逻辑功能的状态转 移表(Mealy和Moore) 。 状态图：描述时序电路状态转移规律及相应输 入输出取值关系的有向图(Mealy和Moore) 。 时间图：用波形图的形式反映输入、输出之间 的时间关系图。

第7 张

1、逻辑函数表达式

输出函数表达式：

Z f ( x, y)

Z f ( y)

激励(控制)函数表达式：存储电路输 入与电路输入和状态之间的关系 次态函数表达式：次态与激励函数和现 态之间的关系

两种结构模型x z x 组合电路

组合电路

存储电路 存储电路CLK CLK

组合电路 Mealy型 Moore型第9 张

z

2、状态表和状态图Mealy定义输出 函数 状态 表 状态 图

Moore输出仅仅是电路状 态的函数

输出是电路输入和 电路状态的函数

Z f ( x, y)现态

Z f ( y)现态

y

次态/输出 输入x

y(n+1)/Zx/Z

y

次态 输入x

输出 Z

y(n+1) x

y

y(n+1)

Y/Z

y(n+1)

z

第10张

典型同步时序逻辑电路

计数器：对输入脉冲进行计数 寄存器：存放二进制信息。具有接收、 保存、传送和移位等功能 序列检测器：从随机输入信号中识别指 定序列 代码检测器：串行输入的代码检测 序列信号发生器：

5.2 同步时序电路的分析方法逻辑电路

① 输出函数和激励函数表达式表格法 ② 次态真值表 触发器 功能表代数法 ② 次态方程组

③ 状态

表和状态图

触发器 次态方程

④ 用文字描述逻辑功能、画时序图第12张

例5.1表格分析法分析时序电路y2 y1

分析：K2 c J2 K1 c J1

输入：X 输出：无输出 1CLK

结构：Moore

=1

x第13张

①根据逻辑电路图写出 输出函数、激励函数的表达式输出函数表达式： 激励函数表达式： J1 K1 1 J 2 K 2 x y1y2 y1

K2 c J2

K1 c J1

1CLK

=1

x第14张

激励函数： J1 K1 1 J 2 K 2 x y1

②列出次态真值表输入 x 0 0 0 0 1 1 1 1 现态 y2 y1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 激励函数 J2 K2 J1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 K1 1 1 1 1 1 1 1 1 次态 y2(n+1) y1(n+1) 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0

JK触发器的功能表第15张

③作出状态表和状态图Moore型状态表现态 次态 输入x 输出

现态 y2 y1

次态 y2(n+1) y1(n+1)输入x=0 输入x=1

y

y(n+1)

Z

0 00 0 1 01

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0x

1 0 0 1

1 0 1 0

11

1 10

0

Y/Z

y(n+1)

z

110

Moore型状图第16张