lecture12時(shí)序邏輯電路分析方法

內(nèi)容提要時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的分析方法同步時(shí)序電路異步時(shí)序電路2組合邏輯電路回顧組合邏輯電路的特點(diǎn)：邏輯功能：任意時(shí)刻的輸出僅取決于該時(shí)刻的輸入，與電路原來的狀態(tài)無關(guān)。電路結(jié)構(gòu)：信號(hào)的流向是單向性的，沒有從輸出端到輸入端的反饋。電路的基本組成單元是邏輯門電路，不含元件。3時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：–邏輯功能：在任意時(shí)刻的輸出信號(hào)不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還取決于電路原來的狀態(tài)。–電路結(jié)構(gòu)：包含組合邏輯電路和電路兩個(gè)部分；電路的輸出狀態(tài)必須反饋到組合電路的輸入端，與輸入信號(hào)一起，共同決定組合邏輯電路的輸出。4時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的結(jié)構(gòu)框圖：輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出輸入5時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的描述方程：6輸入信號(hào)輸出信號(hào)輸出輸入輸出方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程Y

F

X

,QQ*

H

Z,QZ

G

X

,Q時(shí)序邏輯電路概述例1：寫出圖中串行加法器電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方

狀態(tài)方程。7組合邏輯電路部分：全加器電路部分：邊沿D觸發(fā)器提示：全加器函數(shù)表達(dá)式S

A

B

CICO

AB

CI

(

A

B)時(shí)序邏輯電路概述8例1：寫出圖中串行加法器電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方

狀態(tài)方程。si

ai

bi

Ci1

ai

bi

QD

Ci

aibi

Ci1

(ai

bi

)

aibi

Q(ai

bi

)Q*

D

aibi

Q(ai

bi

)輸出方程驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方狀態(tài)方程。FF1、FF2和FF3均為主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器，下降沿動(dòng)作，輸入端懸空時(shí)與邏輯1等效。9時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方狀態(tài)方程。FF1、FF2和FF3均為主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器，下降沿動(dòng)作，輸入端懸空時(shí)與邏輯1等效。10驅(qū)動(dòng)方程

2

,

K3

Q2K1

133)22

1J

Q

,

K

(J

J1

(Q2Q3

),時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方狀態(tài)方程。FF1、FF2和FF3均為主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器，下降沿動(dòng)作，輸入端懸空時(shí)與邏輯1等效。11狀態(tài)方程332

3Q

*

Q

3

2Q2

1

2Q

*

Q

Q

Q1*

(Q2Q3

)

Q1將驅(qū)動(dòng)方程代入觸發(fā)器的特性方程：Q*

JQ

KQ時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的輸出方程、驅(qū)動(dòng)方狀態(tài)方程。FF1、FF2和FF3均為主從結(jié)構(gòu)觸發(fā)器，下降沿動(dòng)作，輸入端懸空時(shí)與邏輯1等效。輸出方程Y

Q2Q312時(shí)序邏輯電路概述時(shí)序邏輯電路的分類：同步時(shí)序電路：有

的CLK信號(hào)，所有觸發(fā)器狀態(tài)在同一時(shí)刻翻轉(zhuǎn)。異步時(shí)序電路：沒有

的CLK信號(hào)，各觸發(fā)器狀態(tài)的變化不是同時(shí)發(fā)生。–Mealy型：

Y

F

(

X

,

Q

)Moore型：

Y

F

(

Q

)1314時(shí)序邏輯電路分析同步時(shí)序邏輯電路的分析：找出給定時(shí)序電路的邏輯功能，即找出在輸入和CLK作用下，電路的次態(tài)和輸出。分析方法：利用三個(gè)描述方程(1)驅(qū)動(dòng)方程(2)狀態(tài)方程(3)

輸出方程(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/時(shí)序圖(5)

分析功能時(shí)序邏輯電路分析電電，用同步時(shí)序邏輯–找出給定時(shí)序和CLK作用下分析方法：利(1)驅(qū)動(dòng)方程(2)狀態(tài)方程(3)

輸出方程(4)

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/時(shí)序圖(5)分析功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：將任何一組輸入變量及電路初態(tài)代入狀態(tài)方輸出方程，可算出電路的次態(tài)和現(xiàn)態(tài)下的輸出值；以得到的次態(tài)作為新的初態(tài)，與這時(shí)的輸入取值一起再代入狀態(tài)方輸出方程，又得到一組新的次態(tài)和輸出。如此反復(fù)，將全部的計(jì)算結(jié)果列成真值表，就得到了狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。15時(shí)序邏輯電路概述例1：列出圖中時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。16驅(qū)動(dòng)方程

3K3

Q21(Q1Q3)2,13

JJ2

Q1,

J

(

),

K

1K2狀態(tài)方程333

221

2Q

*

2Q3

QQ1*

(Q2Q3

)

Q1Q

*

Q

Q

輸出方程Y

Q2Q3時(shí)序邏輯電路概述Q3

Q2

Q1Q*3

Q*2

Q*1Y例1：列出圖中時(shí)序邏輯電0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

01狀態(tài)方程32

3

3Q

*

Q

3

2Q2

1

2Q

*

Q

Q

Q1*

(Q2Q3

)

Q1輸出方程Y

Q2Q3檢查是否有遺漏的狀態(tài)？17時(shí)序邏輯電路概述例1：列出圖中時(shí)序邏輯電狀態(tài)方程32

3

33

2QQ

*

Q

2

1

2Q

*

Q

Q

Q1*

(Q2Q3

)

Q1輸出方程Y

Q2Q3Q3

Q2

Q1Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

0118時(shí)序邏輯電路分析同步時(shí)序邏輯電路的分析：–找出給定時(shí)序電路的邏輯功能，即找出在輸入和CLK作用下，電路的次態(tài)和輸出。用分析方法：利(1)驅(qū)動(dòng)方程(2)

狀態(tài)方程(3)

輸出方程(4)

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/時(shí)序圖(5)分析功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：以圓圈表示電路的各個(gè)狀態(tài)，以箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的方向，箭頭旁注明狀態(tài)轉(zhuǎn)換前的輸入變量取值和輸出值。19時(shí)序邏輯電路概述例1：列出圖中時(shí)序邏輯電狀態(tài)方程32

3

33

2QQ

*

Q

2

1

2Q

*

Q

Q

Q1*

(Q2Q3

)

Q1輸出方程Y

Q2Q3Q3

Q2

Q1Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

01畫出該時(shí)序電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。20時(shí)序邏輯電路述概Q3

Q2

Q1例1：列出圖中時(shí)序邏輯電Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

0121時(shí)序邏輯電路分析同步時(shí)序邏輯電路的分析：–找出給定時(shí)序電路的邏輯功能，即找出在輸入和CLK作用下，電路的次態(tài)和輸出。用分析方法：利(1)驅(qū)動(dòng)方程(2)

狀態(tài)方程(3)

輸出方程(4)

狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/時(shí)序圖(5)分析功能時(shí)序圖：在輸入信號(hào)和時(shí)鐘脈沖序列作用下，電路狀態(tài)、輸出狀態(tài)隨時(shí)間變化的波形圖。22時(shí)序邏輯電路述概Q3

Q2

Q1例1：列出圖中時(shí)序邏輯電Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

01畫出該時(shí)序電路的時(shí)序圖。(下降沿觸發(fā))23時(shí)序邏輯電路概述狀例1：列出圖中時(shí)序邏輯電路的Q3

Q2

Q1Q*3

Q*2Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

01下降沿時(shí)改變狀態(tài)。24時(shí)序邏輯電路分析同步時(shí)序邏輯電路的分析：找出給定時(shí)序電路的邏輯功能，即找出在輸入和CLK作用下，電路的次態(tài)和輸出。分析方法：利用三個(gè)描述方程(1)驅(qū)動(dòng)方程(2)狀態(tài)方程(3)

輸出方程(4)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表/狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/時(shí)序圖(5)

分析功能25時(shí)序邏輯電路概述例1：列出圖中時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。Q3

Q2Q1Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

01分析該時(shí)序電路26的邏輯功能。表時(shí)序邏輯電路概述例1：列出圖中時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換Q3

Q2Q1Q*3

Q*2

Q*1Y0

0

00

0

100

0

10

1

000

1

00

1

100

1

11

0

001

0

01

0

101

0

11

1

001

1

00

0

011

1

10

0

01七進(jìn)制計(jì)數(shù)器：

對(duì)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)，每經(jīng)過7個(gè)時(shí)鐘脈沖作用后從Y端輸出一個(gè)正脈沖。27時(shí)序邏輯電路概述輸例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方出方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其邏輯功能。28時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方出方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其邏輯功能。輸驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程輸出方程D2

A

Q1

Q2D1

Q1*1Q1*Q

Q

A

Q1

Q2

2Y

[(

AQ1Q2

)

(

AQ1Q2)]

AQ1Q2

AQ1Q229時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方出方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其邏輯功能。輸AQ2

Q1Q*2

Q*1Y00

00

1000

11

0001

01

1001

10

0110

01

1110

11

0011

00

1011

10

0030時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方輸出方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析AQ2

Q1Q*2

Q*1Y00

00

1000

11

0001

01

1001

10

0110

01

1110

11

0011

00

1011

10

0031時(shí)序邏輯電路概述例2：寫出圖中時(shí)序邏輯電路的驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方

輸出方程，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，分析其邏輯功能。AQ2

Q1Q*2

Q*1Y00

00

1000

11

0001

01

1001

10

0110

01

1110

11

0011

00

1011

10

0032可控計(jì)數(shù)器：A=0時(shí)為加法計(jì)數(shù)器。

A=1時(shí)為減法計(jì)數(shù)器。時(shí)序邏輯電路分析異步時(shí)序邏輯電路的分析：–除了寫出驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方輸出方程外還要找出每次電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)哪些觸發(fā)器有時(shí)鐘信號(hào)，哪些觸發(fā)器沒有時(shí)鐘信號(hào)。3334時(shí)序邏輯電路分析例：分析異步時(shí)序電路的邏輯功能。時(shí)序邏輯電路分析例：分析異步時(shí)序電路的邏輯功能。35驅(qū)動(dòng)方程狀態(tài)方程輸出方程C

Q0Q3

32

32*

21*10

0Q*

QQ*

QQ

Q

Q2

2J3

Q1Q2

,

K3

11

3

1

K

1JJ

Q

,

K

1J0

K0

1clk1

Q0

;clk2

Q1；clk3

Q0clk0

clk；各觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)：時(shí)序邏輯電路析例：分析