第五章 時序邏輯電路

1、整理pptChapter 5 Sequential Logic Circuit第五章第五章 時序邏輯電路時序邏輯電路數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)概述概述同步時序邏輯電路分析同步時序邏輯電路分析時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法異步時序邏輯電路分析異步時序邏輯電路分析幾種常見的時序邏輯電路幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路的設(shè)計方法及設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法及設(shè)計實例時序邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象時序邏輯電路的競爭冒險現(xiàn)象整理ppt概述概述5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)一、時序邏輯電路的基本特點：一、時序邏輯電路的基本特點：圖圖5.1.1 5.1.1 串

2、行加法器電路串行加法器電路圖圖5.1.2 5.1.2 時序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖時序邏輯電路結(jié)構(gòu)框圖整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)結(jié)構(gòu)上：結(jié)構(gòu)上：1、由、由組合電路組合電路和和存儲電路存儲電路兩部分構(gòu)成；兩部分構(gòu)成； 2、存儲電路的輸出、存儲電路的輸出必須反饋必須反饋到組合邏輯電路到組合邏輯電路 的輸入端，并與輸入信號一起共同決定組的輸入端，并與輸入信號一起共同決定組 合邏輯電路下一狀態(tài)的輸出。合邏輯電路下一狀態(tài)的輸出。功能上：功能上：任一時刻的輸出不僅取決于當時的任一時刻的輸出不僅取決于當時的輸入信號輸入信號， 而且還取決于而且還取決于電路原來的狀態(tài)電路原來的狀態(tài)，即與

3、以前的輸，即與以前的輸 入和輸出也有關(guān)系。入和輸出也有關(guān)系。整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)結(jié)合時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖，令結(jié)合時序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖，令:為存儲電路的輸出信號，為存儲電路的輸入信號，為外部輸出信號，為外部輸入信號),(),(),(),(21212121lkjiqqqQzzzZyyyYxxxX二、時序邏輯電路的邏輯描述：二、時序邏輯電路的邏輯描述：整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)),(),(),(2121212122212111nlnnikknlnninlnniqqqxxxgzqqqxxxgzqqqxxxgz（驅(qū)動方程）),()

4、(),(),(2121121212122121111nlnnklnlnlnnknnlnnknqqqzzzhqqqqzzzhqqqqzzzhq狀態(tài)方程),(),(),(2121212122212111nlnnijjnlnninlnniqqqxxxfyqqqxxxfyqqqxxxfy（輸出方程）則它們之間的邏輯關(guān)系可描述為：則它們之間的邏輯關(guān)系可描述為：整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)用向量形式表達為：用向量形式表達為：,1nnnnQZHQQXGZQXFY 一個時序邏輯電路可以用這三個方程清楚的一個時序邏輯電路可以用這三個方程清楚的描述出來。此描述出來。此三大方程三大方程

5、為分析和設(shè)計時序邏輯電為分析和設(shè)計時序邏輯電路的路的關(guān)鍵關(guān)鍵。整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)【例【例5.1.15.1.1】試分析圖試分析圖5.1.35.1.3所示時序邏輯電路的邏輯所示時序邏輯電路的邏輯功能，寫出它的驅(qū)動方程、狀態(tài)方程和輸出方程。功能，寫出它的驅(qū)動方程、狀態(tài)方程和輸出方程。圖圖5.1.3 5.1.3 【例【例5.1.15.1.1】電路圖】電路圖整理ppt5.1 5.1 概述概述數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)三、時序邏輯電路的分類：三、時序邏輯電路的分類： 1、按、按觸發(fā)器的動作特點觸發(fā)器的動作特點可分為：可分為： 同步同步時序邏輯電路時序邏輯電路有統(tǒng)一的有

6、統(tǒng)一的CP; 異步異步時序邏輯電路時序邏輯電路無統(tǒng)一的無統(tǒng)一的CP。 2、按、按輸出信號的特點輸出信號的特點可分為：可分為： 米利型（米利型（Mealy）輸出由輸出由輸入變量輸入變量和和存儲存儲 電路的原態(tài)電路的原態(tài)決定；決定； 穆爾型（穆爾型（Moore）輸出僅取決于輸出僅取決于存儲電路存儲電路 的原態(tài)的原態(tài)。 可見，穆爾型是米利型的特例?？梢?，穆爾型是米利型的特例。整理ppt5.2 5.2 時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法描述時序電路邏輯功能的方法有描述時序電路邏輯功能的方法有

7、從理論而言：從理論而言： 驅(qū)動方程驅(qū)動方程、狀態(tài)方程狀態(tài)方程、輸出方程輸出方程 從完整性和直觀性而言：從完整性和直觀性而言： 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、時序圖時序圖 三大方程三大方程與與三大圖表三大圖表之間可以相互轉(zhuǎn)換。之間可以相互轉(zhuǎn)換。整理ppt5.2 5.2 時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)（一）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（一）狀態(tài)轉(zhuǎn)換表（State Table） 若將任何一組輸入變量及電路初態(tài)的取值代入狀態(tài)方若將任何一組輸入變量及電路初態(tài)的取值代入狀態(tài)方程和輸出方程，即可算出電路的程和輸出方程，即可算出電路的次態(tài)次態(tài)和和現(xiàn)態(tài)下的輸出值

8、現(xiàn)態(tài)下的輸出值，以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，和這時的輸入變量取值一起以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，和這時的輸入變量取值一起再代入狀態(tài)方程和輸出方程進行計算，又得到一組新的次再代入狀態(tài)方程和輸出方程進行計算，又得到一組新的次態(tài)和輸出值。如此繼續(xù)下去，把全部的計算結(jié)果列成真值態(tài)和輸出值。如此繼續(xù)下去，把全部的計算結(jié)果列成真值表的形式，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。表的形式，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換表?！纠纠?.2.15.2.1】試列出【例試列出【例5.1.15.1.1】所示電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。】所示電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。整理ppt5.2 5.2 時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子

9、技術(shù)（二）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（二）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（State Diagram） 為了以更加形象的方式直觀的顯示出時序電路的邏輯為了以更加形象的方式直觀的顯示出時序電路的邏輯功能，可以進一步把狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容表示成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖功能，可以進一步把狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容表示成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的形式。將狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表示成轉(zhuǎn)換圖時，是以小圓圈表示的形式。將狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表示成轉(zhuǎn)換圖時，是以小圓圈表示電路的各個狀態(tài)，圓圈中填入存儲單元的狀態(tài)值，圓圈之電路的各個狀態(tài)，圓圈中填入存儲單元的狀態(tài)值，圓圈之間用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，在箭頭旁注明間用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，在箭頭旁注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換前狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的輸入變量取值和輸出值，輸入和輸出用斜線

10、分開，斜線的輸入變量取值和輸出值，輸入和輸出用斜線分開，斜線上方寫輸入值，下方寫輸出值。上方寫輸入值，下方寫輸出值?！纠纠?.2.25.2.2】試畫出【例試畫出【例5.1.15.1.1】所示電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。】所示電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。整理ppt5.2 5.2 時序邏輯電路的三種基本描述方法時序邏輯電路的三種基本描述方法數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)（三）時序圖（三）時序圖（Timing Diagram） 為便于用實驗的方法檢查時序電路的邏輯功能，還為便于用實驗的方法檢查時序電路的邏輯功能，還可以將狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容畫成時間波形的形式。在時鐘可以將狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的內(nèi)容畫成時間波形的形式。在時鐘脈沖序列作用下

11、，電路狀態(tài)、輸出狀態(tài)隨時間變化的波脈沖序列作用下，電路狀態(tài)、輸出狀態(tài)隨時間變化的波形圖叫做時序圖。特別注意：形圖叫做時序圖。特別注意：畫時序圖時畫時序圖時，應(yīng)在，應(yīng)在CP觸觸發(fā)沿到來時更新所有的狀態(tài)，即畫完各發(fā)沿到來時更新所有的狀態(tài)，即畫完各Qi的狀態(tài)后，的狀態(tài)后，輸輸出（非出（非Qi的情況）的時序圖應(yīng)按的情況）的時序圖應(yīng)按組合邏輯處理組合邏輯處理。【例【例5.2.35.2.3】試畫出【例試畫出【例5.1.15.1.1】所示電路的時序圖。】所示電路的時序圖。整理ppt5.3 5.3 同步同步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)同步時序邏輯電路的分析同步時序邏輯電路的分析

12、所謂所謂“分析分析” 即找出給定時序電路的邏輯功能。即找出給定時序電路的邏輯功能。同步時序電路分析的同步時序電路分析的“核心核心” 借助觸發(fā)器的新狀態(tài)（次態(tài)）表達式列出借助觸發(fā)器的新狀態(tài)（次態(tài)）表達式列出時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。時序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。整理ppt5.3 5.3 同步同步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)同步時序電路分析的同步時序電路分析的一般步驟一般步驟： 1、從給定的邏輯圖中寫出每個觸發(fā)器的、從給定的邏輯圖中寫出每個觸發(fā)器的驅(qū)動方程驅(qū)動方程； 2、把得到的這些驅(qū)動方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，、把得到的這些驅(qū)動方程代入相應(yīng)

13、觸發(fā)器的特性方程，得出每個觸發(fā)器的狀態(tài)方程，從而得到由這些狀態(tài)方程組成的得出每個觸發(fā)器的狀態(tài)方程，從而得到由這些狀態(tài)方程組成的整個時序電路的整個時序電路的狀態(tài)方程組狀態(tài)方程組； 3、根據(jù)邏輯圖寫出電路的、根據(jù)邏輯圖寫出電路的輸出方程輸出方程； 4、列出該電路的、列出該電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表； 5、根據(jù)狀態(tài)表畫出、根據(jù)狀態(tài)表畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或時序圖）狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或時序圖）； 6、根據(jù)圖表、根據(jù)圖表描述電路的邏輯功能描述電路的邏輯功能，并進行，并進行自啟動驗證自啟動驗證。整理ppt5.3 5.3 同步同步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)【例【例5.3.15.3.1】

14、分析圖分析圖5.3.15.3.1所示的同步時序電路。其中所示的同步時序電路。其中FFFF1 1、FFFF2 2和和FFFF3 3是下降沿觸發(fā)的是下降沿觸發(fā)的JKJK觸發(fā)器，輸入端懸空時相當觸發(fā)器，輸入端懸空時相當于于“1”1”狀態(tài)。狀態(tài)。圖圖5.3.1 5.3.1 【例【例5.3.15.3.1】電路圖】電路圖整理ppt5.3 5.3 同步同步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.3.2 5.3.2 【 例例5.3.15.3.1】時序圖】時序圖【例【例5.3.25.3.2】分析圖分析圖5.3.25.3.2所示的同步時序電路。所示的同步時序電路。圖圖5.3.3 5.3

15、.3 【例【例5.3.25.3.2】電路圖】電路圖CP如何自啟動？如何自啟動？整理ppt5.4 5.4 異步異步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)異步時序邏輯電路的分析異步時序邏輯電路的分析一、異步時序邏輯電路的特點：一、異步時序邏輯電路的特點： 1、所有觸發(fā)器的、所有觸發(fā)器的CP端并端并沒有沒有完全連接在一起；完全連接在一起； 2、不是所有觸發(fā)器狀態(tài)的變化都與時鐘脈沖同步；、不是所有觸發(fā)器狀態(tài)的變化都與時鐘脈沖同步； 3、有時鐘信號有時鐘信號的觸發(fā)器才需要用特性方程計算次態(tài)，的觸發(fā)器才需要用特性方程計算次態(tài)，而而沒有時鐘信號沒有時鐘信號的觸發(fā)器將保持原來的狀態(tài)不變。

16、的觸發(fā)器將保持原來的狀態(tài)不變。二、舉例說明異步時序邏輯電路的分析方法和步驟。二、舉例說明異步時序邏輯電路的分析方法和步驟。 【例【例5.4.15.4.1】試分析如圖試分析如圖5.4.15.4.1所示的異步時序電路的所示的異步時序電路的邏輯功能。邏輯功能。整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.4 5.4 異步異步時序邏輯電路的分析時序邏輯電路的分析圖圖5.4.1 5.4.1 【例【例5.4.15.4.1】電路圖】電路圖圖圖5.4.2 5.4.2 【 例例5.4.15.4.1】狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖】狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計

17、方法與設(shè)計實例同步時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例同步時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例5.5.1 同步時序邏輯電路的設(shè)計方法及實例同步時序邏輯電路的設(shè)計方法及實例 所謂時序邏輯電路設(shè)計，即要求設(shè)計者根據(jù)給出的所謂時序邏輯電路設(shè)計，即要求設(shè)計者根據(jù)給出的 具體邏輯問題，求出實現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。具體邏輯問題，求出實現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。 時序邏輯電路設(shè)計的分類：時序邏輯電路設(shè)計的分類：分分類類時鐘時鐘統(tǒng)一統(tǒng)一是是否否同步同步時序邏輯電路設(shè)計時序邏輯電路設(shè)計異步異步時序邏輯電路設(shè)計時序邏輯電路設(shè)計整理ppt知識概要知識概要 時序邏輯電路設(shè)計的原則：時序邏輯電路設(shè)計的原則：最最簡簡原原則則

18、SSIM/LSI所用觸發(fā)器和門電路的數(shù)目最少，所用觸發(fā)器和門電路的數(shù)目最少，且其輸入端數(shù)目也最少。且其輸入端數(shù)目也最少。使用的集成電路數(shù)目最少，種類使用的集成電路數(shù)目最少，種類最少，相互間的連線也最少。最少，相互間的連線也最少。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt設(shè)計舉例設(shè)計舉例【例【例1 1】試設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。對它的要求是：連試設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。對它的要求是：連續(xù)輸入三個或三個以上的續(xù)輸入三個或三個以上的11時輸出為時輸出為11，其它情況，其它情況輸出為輸出為0(0(試用上邊沿試用上邊沿JK-FFJK-FF完成設(shè)計完成設(shè)計) )。圖圖1 1 【例【例1 1】總體設(shè)計效果示意圖】總

19、體設(shè)計效果示意圖數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt實例分析實例分析【分析】【分析】所設(shè)計電路的時序圖應(yīng)如下圖所示：所設(shè)計電路的時序圖應(yīng)如下圖所示：圖圖2 2 【例【例1 1】設(shè)計要求時序分析】設(shè)計要求時序分析數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟一：邏輯抽象步驟一：邏輯抽象 具體步驟：具體步驟： （1 1）分析給定的邏輯問題，確定）分析給定的邏輯問題，確定輸入變量輸入變量、輸輸出變量出變量以及電路的以及電路的狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)。 （2 2）定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個變量的含）定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個變量的含意，并將電路狀態(tài)順序編號；意，并將電路狀態(tài)順序編號； （3 3）按照題意列出電路的）按照

20、題意列出電路的原始原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出出原始原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。全目的目的得出電路的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。得出電路的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt解：（一）邏輯抽象解：（一）邏輯抽象 依題意：依題意： 令輸入數(shù)據(jù)為輸入變量，用令輸入數(shù)據(jù)為輸入變量，用X X表示；表示； 令檢測結(jié)果為輸出變量，用令檢測結(jié)果為輸出變量，用Y Y表示；表示； 設(shè)電路在設(shè)電路在沒有輸入沒有輸入11以前的狀態(tài)以前的狀態(tài)為為S S0 0；輸入輸入1 1個個11后電路轉(zhuǎn)入后電路轉(zhuǎn)入S S1 1狀態(tài)；狀態(tài)；連續(xù)輸入連續(xù)輸入2 2個個11后電路轉(zhuǎn)入后電路轉(zhuǎn)入S S2 2

21、狀態(tài)；狀態(tài)；連續(xù)輸入連續(xù)輸入3 3個或個或3 3個以個以上上11以后電路轉(zhuǎn)入以后電路轉(zhuǎn)入S S3 3狀態(tài)。狀態(tài)。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt則可得電路的則可得電路的原始原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：0/1S0/2S1/3S1/3S0/0S0/0S0/0S0/0S圖圖3 3 【例【例1 1】的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖】的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表表1 1 【例【例1 1】的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表】的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟二：狀態(tài)化簡步驟二：狀態(tài)化簡nQ表表2 2表表3 3nQ下表中，下表中，A、B、C、D、E代表五種不同電路狀態(tài)。代表五種不同電路狀態(tài)?！按螒B(tài)循環(huán)

22、次態(tài)循環(huán)”“次態(tài)相同次態(tài)相同”“次態(tài)交錯次態(tài)交錯”數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt 若兩狀態(tài)在若兩狀態(tài)在相同輸入條件下對應(yīng)的輸出完相同輸入條件下對應(yīng)的輸出完全相同全相同，且其次態(tài)屬于下列三種情況之一者，即為且其次態(tài)屬于下列三種情況之一者，即為等價（效）狀態(tài)等價（效）狀態(tài)： 次態(tài)次態(tài)“完全相同完全相同”； 次態(tài)形成次態(tài)形成“交錯狀態(tài)交錯狀態(tài)”； 次態(tài)構(gòu)成次態(tài)構(gòu)成“循環(huán)循環(huán)”情況。情況。目的目的合并等價（效）狀態(tài)，減少狀態(tài)數(shù)。合并等價（效）狀態(tài)，減少狀態(tài)數(shù)。定義簡數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt【例【例1 1】簡化后簡化后的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：1/2S解解:（二

23、）狀態(tài)化簡（二）狀態(tài)化簡圖圖4 4 【例【例1 1】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表表4 4 【例【例1 1】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換表】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換表數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟三：狀態(tài)編碼（分配）步驟三：狀態(tài)編碼（分配） 狀態(tài)分配步驟：狀態(tài)分配步驟： （1 1）需要確定觸發(fā)器的數(shù)目）需要確定觸發(fā)器的數(shù)目N N; ; （2 2）要給每個電路（共）要給每個電路（共M M個）狀態(tài)規(guī)定對個）狀態(tài)規(guī)定對應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合，每組觸發(fā)器的狀態(tài)組應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合，每組觸發(fā)器的狀態(tài)組合都是一組合都是一組二值代碼二值代碼。NNM221數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt 編碼方案編碼方案的選擇直接影的選

24、擇直接影響電路的響電路的復(fù)雜復(fù)雜程度程度；對異步；對異步時序電路而言，時序電路而言，有時還會產(chǎn)生有時還會產(chǎn)生競爭競爭冒險現(xiàn)冒險現(xiàn)象象。 巧000111100110數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt狀態(tài)分配的一般原則狀態(tài)分配的一般原則 “相鄰分配相鄰分配”：數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt 狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)M=3M=3， 觸發(fā)器數(shù)目觸發(fā)器數(shù)目N=2N=2。解解:（三）狀態(tài)編碼（三）狀態(tài)編碼S0=00S1=01S2=1011即為約束項即為約束項令：令：圖圖5 5 【例【例1 1】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖】的最簡狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖【例【例1 1】中，依據(jù)原則】中，依據(jù)原則進行狀態(tài)編碼，則可分配如下：進行狀態(tài)編碼，則可

25、分配如下：數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt 思考思考：其余選碼方式？：其余選碼方式？00 01 11 1000 10 11 0100 11 01 1001 00 11 1001 10 11 0010 01 00 1111 01 00 1011 10 00 01數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟四：步驟四：選定觸發(fā)器類型，求解電路的三大方程選定觸發(fā)器類型，求解電路的三大方程解解:（四）依題意，選用上邊沿（四）依題意，選用上邊沿JK-FF。74HC112圖圖6 6 邊沿型邊沿型JF-FFJF-FF的邏輯符號及芯片實物圖的邏輯符號及芯片實物圖宜數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt解解:（四）確定

26、電路的狀態(tài)方程（四）確定電路的狀態(tài)方程:圖圖7(a) 7(a) 【例【例1 1】狀態(tài)方程求解過程】狀態(tài)方程求解過程)/(1011YQQnn00 x001x1nXQ1nXQ0S0=00S1=01S2=10數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt解解:（四）確定電路的狀態(tài)方程（四）確定電路的狀態(tài)方程:圖圖7(b) 7(b) 【例【例1 1】狀態(tài)方程求解過程】狀態(tài)方程求解過程)/(1011YQQnn00 x010 x0nnQQX01數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt解解:（四）確定電路的輸出方程：（四）確定電路的輸出方程：圖圖7(c) 7(c) 【例【例1 1】輸出方程求解過程】輸出方程求解過程)/(10

27、11YQQnn00 x000 x1nXQ1數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟五：步驟五：畫出邏輯電路設(shè)計圖畫出邏輯電路設(shè)計圖CP1X&Y【例【例1 1】的邏輯電路圖為】的邏輯電路圖為：圖圖8 8 【例【例1 1】設(shè)計的邏輯電路圖】設(shè)計的邏輯電路圖數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt步驟六：驗證功能，并進行自啟動檢查步驟六：驗證功能，并進行自啟動檢查方法一：分析驗證方法一：分析驗證圖圖9 9 【例【例1 1】功能驗證的完整狀態(tài)轉(zhuǎn)換表】功能驗證的完整狀態(tài)轉(zhuǎn)換表數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt方法二：仿真驗證方法二：仿真驗證-功能功能0 00 00 01 10 01 11 11 10 0

28、0 00 00 01 11 10 0圖圖10 10 【例【例1 1】FoundationFoundation功能驗證功能驗證數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理pptT=20ns圖圖12 12 【例【例1 1】FoundationFoundation時序驗證時序驗證至此邏輯設(shè)計完畢。至此邏輯設(shè)計完畢。方法二：仿真驗證方法二：仿真驗證-時序時序數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt圖圖11 11 同步時序邏輯電路的設(shè)計過程示意圖同步時序邏輯電路的設(shè)計過程示意圖“簡簡”“宜宜”總結(jié)一總結(jié)一同步時序邏輯電路的一般設(shè)計流程：同步時序邏輯電路的一般設(shè)計流程：“全全”“巧巧”數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt總結(jié)二總

29、結(jié)二同步時序邏輯電路的特點：同步時序邏輯電路的特點： 工作頻率范圍較寬；工作頻率范圍較寬； 工作穩(wěn)定，不易產(chǎn)生競爭冒險；工作穩(wěn)定，不易產(chǎn)生競爭冒險； 所設(shè)計的電路一般較異步時序邏輯電路復(fù)雜。所設(shè)計的電路一般較異步時序邏輯電路復(fù)雜。 總之，在設(shè)計穩(wěn)定性和工作頻率要求較高總之，在設(shè)計穩(wěn)定性和工作頻率要求較高的中大規(guī)模時序系統(tǒng)時一般采用的中大規(guī)模時序系統(tǒng)時一般采用同步時序電路同步時序電路來設(shè)計。來設(shè)計。數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt問題思考問題思考 異步異步時序邏輯電路與同步時序邏輯電路與同步時序邏輯電路時序邏輯電路 的的設(shè)計過程設(shè)計過程會有怎樣的聯(lián)系與區(qū)別？會有怎樣的聯(lián)系與區(qū)別？ 同步同步時序

30、邏輯電路設(shè)計時的自啟動檢查時序邏輯電路設(shè)計時的自啟動檢查 放在設(shè)計的最后進行放在設(shè)計的最后進行是否合理是否合理？數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例 在上一小節(jié)介紹同步時序電路的設(shè)計步驟時，檢在上一小節(jié)介紹同步時序電路的設(shè)計步驟時，檢查電路能否自啟動這一步是在最后進行的，若發(fā)現(xiàn)電查電路能否自啟動這一步是在最后進行的，若發(fā)現(xiàn)電路無法自啟動，則必須回過頭來重新設(shè)計。路無法自啟動，則必須回過頭來重新設(shè)計。 那么，是否可以在設(shè)計過程中就注意到電路能否那么，是否可以在設(shè)計過程中就注意到電路能否自啟動，并

31、采取措施加以解決呢？答案是可以。如下自啟動，并采取措施加以解決呢？答案是可以。如下例所示：例所示：【例【例2 2】試設(shè)計一個能自啟動的試設(shè)計一個能自啟動的3 3位環(huán)形計數(shù)器。要求它的有位環(huán)形計數(shù)器。要求它的有效循環(huán)狀態(tài)為：效循環(huán)狀態(tài)為：100 010 001 100100 010 001 100（Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3）。）。5.5.2 時序邏輯電路的自啟動設(shè)計時序邏輯電路的自啟動設(shè)計( (* *) )整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX010010001

32、001XXXXXX100100nQ1nnQQ3200000101111110100 01 1X XX XX XX X0 00 0X X1 1nQ1nnQQ3200000101111110100 01 1X XX XX XX X1 10 0X X0 0nQ1nnQQ3200000101111110100 01 1X XX XX XX X0 01 1X X0 0nQ1nnQQ3200000101111110100 01 111nQ12nQ13nQ1000整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例5.5.3 異步異步時序邏輯電路

33、的設(shè)計方法時序邏輯電路的設(shè)計方法( (* *) ) 異步時序電路設(shè)計除了需完成同步電路所應(yīng)做的各異步時序電路設(shè)計除了需完成同步電路所應(yīng)做的各項工作以外，還要為每個觸發(fā)器項工作以外，還要為每個觸發(fā)器選定合適的時鐘信號選定合適的時鐘信號。這是異步時序電路設(shè)計時所遇到的特殊問題。這是異步時序電路設(shè)計時所遇到的特殊問題。 反應(yīng)在設(shè)計步驟上，則在選定觸發(fā)器類型之后，還反應(yīng)在設(shè)計步驟上，則在選定觸發(fā)器類型之后，還要為每個觸發(fā)器選定時鐘信號。要為每個觸發(fā)器選定時鐘信號?！纠纠? 3】試用試用JK-FFJK-FF設(shè)計一個具有自啟動能力的異步計數(shù)器，其電路設(shè)計一個具有自啟動能力的異步計數(shù)器，其電路轉(zhuǎn)換圖如下所

34、示。轉(zhuǎn)換圖如下所示。2421B碼碼整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例解：解：（一）、（二）、（三）步無需再做；（一）、（二）、（三）步無需再做； （四）選定觸發(fā)器類型，得出電路的三大方程。（四）選定觸發(fā)器類型，得出電路的三大方程。 1）依題意應(yīng)選擇）依題意應(yīng)選擇JK-FF,且由于且由于M=10，所以，所以N=4，即需用即需用4個個JK-FF完成設(shè)計。完成設(shè)計。 2）畫出電路的時序圖；）畫出電路的時序圖； 異步電路的設(shè)計與同步設(shè)計的不同之處在于：異步電路的設(shè)計與同步設(shè)計的不同之處在于：異步異步設(shè)計時必須考慮怎樣合理選

35、擇各個觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖設(shè)計時必須考慮怎樣合理選擇各個觸發(fā)器的觸發(fā)脈沖，而，而時鐘方程的選取可以根據(jù)電路各觸發(fā)器的時序關(guān)系來確定時鐘方程的選取可以根據(jù)電路各觸發(fā)器的時序關(guān)系來確定。所以在設(shè)計異步電路時，可以結(jié)合電路的時序圖。所以在設(shè)計異步電路時，可以結(jié)合電路的時序圖。整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例圖圖5.5.10 5.5.10 【例【例3 3】時序圖】時序圖整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例3）確定各個觸發(fā)器的時鐘信號；）確定各個觸發(fā)

36、器的時鐘信號； 選擇時鐘選擇時鐘CP的原則是：在觸發(fā)器的原則是：在觸發(fā)器需需翻轉(zhuǎn)時，翻轉(zhuǎn)時，必須必須保證有觸發(fā)脈沖，而觸發(fā)器保證有觸發(fā)脈沖，而觸發(fā)器無需無需翻轉(zhuǎn)時，翻轉(zhuǎn)時，最好沒有最好沒有觸觸發(fā)脈沖，即發(fā)脈沖，即在確保觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)所需要的前提下，盡可在確保觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)所需要的前提下，盡可能取脈沖數(shù)量少的作為觸發(fā)的脈沖信號能取脈沖數(shù)量少的作為觸發(fā)的脈沖信號。4）畫出次態(tài)和進位輸）畫出次態(tài)和進位輸出的卡諾圖（出的卡諾圖（*）；）；圖圖5.5.11 5.5.11 【例【例5 5】完整的卡諾圖】完整的卡諾圖重點分析重點分析整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時

37、序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例13nQ12nQ11nQ10nQ整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例（五）自啟動檢測；（五）自啟動檢測； 電路完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：電路完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下：圖圖5.5.12 5.5.12 【例【例5 5】狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖】狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.5 5.5 時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例時序邏輯電路的設(shè)計方法與設(shè)計實例（六）根據(jù)（四）所得的驅(qū)動方程和輸出

38、方程畫出邏（六）根據(jù)（四）所得的驅(qū)動方程和輸出方程畫出邏輯電路圖如下：輯電路圖如下：至此，邏輯設(shè)計完畢。至此，邏輯設(shè)計完畢。圖圖5.5.13 【例【例5】電路圖】電路圖cp0cp1cp2cp1整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路幾種常用的時序邏輯電路幾種常用的時序邏輯電路5.6.1 計數(shù)器（計數(shù)器（CounterCounter） 計數(shù)器是數(shù)字設(shè)備的基本邏輯部件，其主要功能是計數(shù)器是數(shù)字設(shè)備的基本邏輯部件，其主要功能是記記錄輸入脈沖的個數(shù)錄輸入脈沖的個數(shù)。計數(shù)器所能記憶的最大脈沖個數(shù)稱作。計數(shù)器所能記憶的最大脈沖個數(shù)稱作該計數(shù)器的該計數(shù)器

39、的“模?！薄?計數(shù)器可以應(yīng)用在：計算機的時序發(fā)生器、時間分配計數(shù)器可以應(yīng)用在：計算機的時序發(fā)生器、時間分配器、分頻器、程序計數(shù)器、指令計數(shù)器等場所；另外，數(shù)器、分頻器、程序計數(shù)器、指令計數(shù)器等場所；另外，數(shù)字化儀表的壓力、時間、溫度等物理量的字化儀表的壓力、時間、溫度等物理量的A/D、D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換也都要通過脈沖計數(shù)來實現(xiàn)。也都要通過脈沖計數(shù)來實現(xiàn)。 計數(shù)器可進行如下分類：計數(shù)器可進行如下分類：整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)按工作方式按工作方式同步計數(shù)器同步計數(shù)器(Synchronous Counter)異步計數(shù)器異步計數(shù)器(Asynchronous Counter)按計數(shù)容量按計數(shù)容量二

40、進制計數(shù)器二進制計數(shù)器(Binary Counter)十進制計數(shù)器十進制計數(shù)器(Dec Counter)任意進制計數(shù)器任意進制計數(shù)器(Discretional Counter)按功能按功能加法計數(shù)器加法計數(shù)器(Up Counter)減法計數(shù)器減法計數(shù)器(Down Counter)可逆計數(shù)器可逆計數(shù)器(Up/Down Counter)5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 一、異步計數(shù)器一、異步計數(shù)器 1、異步二進制加法計數(shù)器、異步二進制加法計數(shù)器 （1）原理說明）原理說明 按照二進制加法計數(shù)器規(guī)則：按照二進制加法計數(shù)器規(guī)則：若低位是若低位

41、是0，則再記入，則再記入1時低位應(yīng)變時低位應(yīng)變1；若低位已經(jīng)是；若低位已經(jīng)是1，則再記入，則再記入1時低位應(yīng)變時低位應(yīng)變0，同時向高位產(chǎn)生進位信號，使高位翻轉(zhuǎn)一次，同時向高位產(chǎn)生進位信號，使高位翻轉(zhuǎn)一次。 用用T觸發(fā)器構(gòu)成異步二進制加法計數(shù)器應(yīng)最簡單。觸發(fā)器構(gòu)成異步二進制加法計數(shù)器應(yīng)最簡單。5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路為什么？為什么？整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 以下降沿觸發(fā)的以下降沿觸發(fā)的3 3位異步二進制加法計數(shù)器位異步二進制加法計數(shù)器為例，其邏輯圖如圖為例，其邏輯圖如圖5.6.15.6.1所示。所示。圖圖5.6.1 35.6.1 3位異步二進制計數(shù)器

42、電路圖位異步二進制計數(shù)器電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.2 35.6.2 3位異步二進制計數(shù)器時序圖位異步二進制計數(shù)器時序圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 因為當?shù)臀挥梢驗楫數(shù)臀挥?變變0時，需向高端進位，時，需向高端進位，Q端的下端的下降沿正好可以作為高位的時鐘信號（如圖降沿正好可以作為高位的時鐘信號（如圖5.6.2分析分析所示）。所示）。 此例中，因為使用的是下降沿動作的此例中，因為使用的是下降沿動作的T觸發(fā)器組觸發(fā)器組成的計數(shù)器，所以需將低位觸發(fā)

43、器的成的計數(shù)器，所以需將低位觸發(fā)器的Q端接至高位觸端接至高位觸發(fā)器的時鐘輸入端即可。（發(fā)器的時鐘輸入端即可。（為什么？為什么？）5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路 觸發(fā)器輸出端新狀態(tài)的建立要比觸發(fā)器輸出端新狀態(tài)的建立要比CP下降沿下降沿滯后一個傳輸延遲時間滯后一個傳輸延遲時間 ，則總的延遲時間可達，則總的延遲時間可達 （其中（其中N為觸發(fā)器的數(shù)目）。為觸發(fā)器的數(shù)目）。pdtpdtNt*電路非常簡單，幾乎不用附加任何門電路。電路非常簡單，幾乎不用附加任何門電路。優(yōu)點：優(yōu)點：缺點缺點：整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)思考：思考：如何用上升沿觸發(fā)的如何用上升沿觸發(fā)的T觸發(fā)

44、器組成異步二進觸發(fā)器組成異步二進制加法計數(shù)器？制加法計數(shù)器？解答：解答：將每一級觸發(fā)器的進位脈沖改為由將每一級觸發(fā)器的進位脈沖改為由 端輸出。端輸出。Q5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路【例【例5.6.15.6.1】試用試用D-FFD-FF構(gòu)成上升沿觸發(fā)的構(gòu)成上升沿觸發(fā)的4 4位二進制異步加法計位二進制異步加法計數(shù)器。數(shù)器。圖圖5.6.3 上升沿動作的上升沿動作的4位異步二進制加法計數(shù)器電路圖位異步二進制加法計數(shù)器電路圖整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)【例【例5.6.25.6.2】試用試用JK-FFJK-FF構(gòu)成下降沿觸發(fā)的構(gòu)成下降沿觸發(fā)的4 4位二進制異位二進制異

45、步加法計數(shù)器。步加法計數(shù)器。圖圖5.6.4a 5.6.4a 下降沿動作的下降沿動作的4 4位異步二進制加法計數(shù)器電路圖位異步二進制加法計數(shù)器電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)從以上例子可以看出，若從以上例子可以看出，若 的頻率為的頻率為 ，則，則 的頻率可分別為的頻率可分別為 、 、 、 ，這說明計數(shù)器具有分，這說明計數(shù)器具有分頻作用，也叫做頻作用，也叫做分頻器分頻器（Frequency Divider）。）。0cp0f3210,QQQQ021f041f081f0161f圖圖5.6.4b 下降沿動作的下降沿動作的4位異步二進制加

46、法計數(shù)器時序圖位異步二進制加法計數(shù)器時序圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路Q3Q2Q1Q0cp0整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 相對于相對于 的頻率而言，各級輸出依次稱為二的頻率而言，各級輸出依次稱為二分頻、四分頻、八分頻、十六分頻。分頻、四分頻、八分頻、十六分頻。 計數(shù)器中能計到的最大數(shù)稱為計數(shù)器中能計到的最大數(shù)稱為計數(shù)長度或計數(shù)計數(shù)長度或計數(shù)容量容量， n位二進制計數(shù)器的計數(shù)容量為位二進制計數(shù)器的計數(shù)容量為 ，而，而稱稱計數(shù)器的狀態(tài)總數(shù)計數(shù)器的狀態(tài)總數(shù) 為計數(shù)器的為計數(shù)器的模模（也稱（也稱循環(huán)長度）。在邏輯符號中以循環(huán)長度）。在邏輯符號中以“CTRDIVm”

47、標注標注模的值。模的值。12 nnN20f5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路思考：思考：計數(shù)器與分頻器有何聯(lián)系與區(qū)別？計數(shù)器與分頻器有何聯(lián)系與區(qū)別？整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2、異步二進制減法計數(shù)器、異步二進制減法計數(shù)器 （1）原理說明）原理說明 二進制減法計數(shù)器規(guī)則：二進制減法計數(shù)器規(guī)則：若低位是若低位是1，則再輸，則再輸入一個減法計數(shù)脈沖后應(yīng)翻成入一個減法計數(shù)脈沖后應(yīng)翻成0；若低位已經(jīng)是；若低位已經(jīng)是0，則再輸入一個減法計數(shù)脈沖后應(yīng)翻成則再輸入一個減法計數(shù)脈沖后應(yīng)翻成1，同時向高，同時向高位發(fā)出錯位信號，使高位翻轉(zhuǎn)位發(fā)出錯位信號，使高位翻轉(zhuǎn)。 若將若將T觸

48、發(fā)器之間按二進制減法計數(shù)規(guī)則連觸發(fā)器之間按二進制減法計數(shù)規(guī)則連接，就得到二進制減法計數(shù)器。接，就得到二進制減法計數(shù)器。5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.5 5.6.5 下降沿動作的下降沿動作的3 3位異步二進制減法計數(shù)器電路圖位異步二進制減法計數(shù)器電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路【例【例5.6.35.6.3】下降沿動作的下降沿動作的3 3位二進制減法計數(shù)器原理圖如位二進制減法計數(shù)器原理圖如圖圖5.6.55.6.5所示：所示：整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.6 5.6.6 下降

49、沿動作的下降沿動作的3 3位異步二進制減法計數(shù)器時序圖位異步二進制減法計數(shù)器時序圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路iiQcp 整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)思考：思考：如何用如何用 觸發(fā)器構(gòu)成上升沿動作的異步二進制減觸發(fā)器構(gòu)成上升沿動作的異步二進制減法計數(shù)器？法計數(shù)器？T解答：解答：只需將只需將 觸發(fā)器的觸發(fā)器的Q端引出作相鄰高位的時鐘脈端引出作相鄰高位的時鐘脈沖即可。沖即可。T小結(jié)：小結(jié)：用用 觸發(fā)器構(gòu)成不同有效沿的異步二進制加觸發(fā)器構(gòu)成不同有效沿的異步二進制加/減法減法計數(shù)器的規(guī)則是：計數(shù)器的規(guī)則是：T 上上/下沿下沿 加加/減法減法下降沿動作下降沿動作上升

50、沿動作上升沿動作加法計數(shù)器加法計數(shù)器Q減法計數(shù)器減法計數(shù)器QQQ5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)3、異步十進制計數(shù)器、異步十進制計數(shù)器 典型的異步十進制加法計數(shù)器電路圖如圖典型的異步十進制加法計數(shù)器電路圖如圖5.6.7所示：所示：圖圖5.6.7 5.6.7 異步十進制加法計數(shù)器電路圖異步十進制加法計數(shù)器電路圖圖圖5.6.8a 5.6.8a 異步十進制加法計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖異步十進制加法計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖競爭冒險競爭冒險若加入若干級若加入若干級非門延遲非門延遲5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技

51、術(shù)數(shù)字電子技術(shù)異步計數(shù)器異步計數(shù)器 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，用結(jié)構(gòu)簡單，用T觸發(fā)器構(gòu)成二進觸發(fā)器構(gòu)成二進制計數(shù)器可不附加任何其它電路；制計數(shù)器可不附加任何其它電路； 缺點：缺點：進（錯）位信號逐級傳遞，計數(shù)進（錯）位信號逐級傳遞，計數(shù)器速度受到限制，頻率不能太高；在電路狀器速度受到限制，頻率不能太高；在電路狀態(tài)譯碼時也存在競爭冒險現(xiàn)象。態(tài)譯碼時也存在競爭冒險現(xiàn)象。5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) 優(yōu)點：優(yōu)點：時鐘時鐘CP同時觸發(fā)計數(shù)器中的全部觸發(fā)器，同時觸發(fā)計數(shù)器中的全部觸發(fā)器，所以工作速度快，工作效率高；所以工作速度快，工作效率高；

52、 缺點：缺點：電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。 1、同步二進制加法計數(shù)器、同步二進制加法計數(shù)器5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路二、同步計數(shù)器二、同步計數(shù)器 用用T及及T觸發(fā)器均可構(gòu)成同步計數(shù)器，但觸發(fā)器均可構(gòu)成同步計數(shù)器，但T-FF更更為方便。（為方便。（為什么？為什么？） 一般用一般用JK-FF作作T-FF。整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.9 45.6.9 4位同步二進位同步二進制加法計數(shù)器電路圖制加法計數(shù)器電路圖下面結(jié)合下面結(jié)合4位同步二進制位同步二進制加法計數(shù)器分析其原理：加法計數(shù)器分析其原理：74161基本電路圖基本電路圖5.6 5.6 幾

53、種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)表表5 56 61 41 4位同步二進制加法計數(shù)器電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表位同步二進制加法計數(shù)器電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.10 45.6.10 4位同步二進制加法計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖位同步二進制加法計數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和時序圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2、同步二進制減法計數(shù)器、同步二進制減法計數(shù)器圖圖5.6.11 45.6.11 4位同步二位同步二進制減法計數(shù)器電路

54、圖進制減法計數(shù)器電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路Q0Q1Q2Q3B整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)3、同步二進制可逆計數(shù)器、同步二進制可逆計數(shù)器圖圖5.6.12 45.6.12 4位同步二進制可逆計數(shù)器電路圖位同步二進制可逆計數(shù)器電路圖74LS191基本電路圖基本電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)4、同步十進制計數(shù)器、同步十進制計數(shù)器 以以8421碼同步十進制計數(shù)器為例進行分析：碼同步十進制計數(shù)器為例進行分析： （從設(shè)計的角度來分析（從設(shè)計的角度來分析）5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序

55、邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.13 84215.6.13 8421碼同步十進制計數(shù)器電路邏輯圖碼同步十進制計數(shù)器電路邏輯圖74160基本電路圖基本電路圖5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)表表5 56 62 84212 8421碼同步十進制計數(shù)器電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表碼同步十進制計數(shù)器電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)5.6.2 集成計數(shù)器及其應(yīng)用集成計數(shù)器及其應(yīng)用下表比較了幾種常用的集成計數(shù)器的主

56、要功能：下表比較了幾種常用的集成計數(shù)器的主要功能：型號型號主要功能主要功能74161“異步清零異步清零”，“同步置數(shù)同步置數(shù)”的同步模的同步模16加法計數(shù)加法計數(shù)器器74163“同步清零同步清零”，其余同，其余同7416174LS191可可“異步置數(shù)異步置數(shù)”的單時鐘同步的單時鐘同步16進制加進制加/減計數(shù)器減計數(shù)器74LS193可可“異步清零異步清零”，“異步置數(shù)異步置數(shù)”的雙時鐘同步的雙時鐘同步16進進制加制加/減計數(shù)器減計數(shù)器74160同步模同步模10計數(shù)器，其余同計數(shù)器，其余同7416174190同步同步10進制計數(shù)器，其余同進制計數(shù)器，其余同7419174192模模10可逆計數(shù)器，其

57、余同可逆計數(shù)器，其余同7419354/74LS196可可“異步清零異步清零”，“同步置數(shù)同步置數(shù)”的二五十進制的二五十進制同步計數(shù)器同步計數(shù)器74LS290二五十進制異步計數(shù)器二五十進制異步計數(shù)器5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)（一）集成計數(shù)器（一）集成計數(shù)器74161 的功能及應(yīng)用的功能及應(yīng)用 1、74161的慣用邏輯符號及功能表的慣用邏輯符號及功能表圖圖5.6.15 741615.6.15 74161的慣用邏輯符號的慣用邏輯符號表表5 56 63 741613 74161的功能表的功能表H異步清零異步清零同步置數(shù)同步置數(shù)5.6

58、5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2、74161的應(yīng)用舉例：的應(yīng)用舉例：【例【例1 1】試用試用7416174161構(gòu)成模構(gòu)成模256256同步加法計數(shù)器。同步加法計數(shù)器。 解：解：圖圖5.6.16 5.6.16 【例【例1 1】圖解】圖解并行進位并行進位5.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路11CP整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)【例【例2 2】試用試用7416174161實現(xiàn)模實現(xiàn)模1010加法計數(shù)。加法計數(shù)。 解：解：共有共有3種解法：種解法： 1、置數(shù)歸、置數(shù)歸0法：法：圖圖5.6.17 5.6.17 【例【例

59、2 2】圖解】圖解1 11 15.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.18 5.6.18 【例【例2 2】圖解】圖解1 12 2圖圖5.6.19 5.6.19 【例【例2 2】圖解】圖解1 13 35.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)2、預(yù)置補數(shù)法：、預(yù)置補數(shù)法：圖圖5.6.20 5.6.20 【例【例2 2】圖解】圖解2 23、反饋清零法：、反饋清零法：圖圖5.6.21a 5.6.21a 【例【例2 2】圖解】圖解3 3見見Fnd3.1驗證驗證74161-15.6 5.

60、6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)圖圖5.6.21b 5.6.21b 【例【例2 2】圖解圖解3 3狀態(tài)圖狀態(tài)圖圖圖5.6.21c 5.6.21c 【例【例2 2】圖解圖解3 3主循環(huán)波形圖主循環(huán)波形圖CPQ3Q2Q1Q05.6 5.6 幾種常見的幾種常見的時序邏輯電路時序邏輯電路整理ppt數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù)（二）二五十進制異步計數(shù)器（二）二五十進制異步計數(shù)器74290 1、慣用邏輯符號及功能表：、慣用邏輯符號及功能表：圖圖5.6.22 742905.6.22 74290的慣用邏輯符號的慣用邏輯符號表表5 56 64 742904 74290的功能表的功能