第5章 时序逻辑电路,本章的重点、难点、了解 5.1 触发器 5.2 同步时序电路的分析 5.3 异步时序电路的分析 5.4 同步时序电路的设计,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,重点： 各种触发器特征方程及功能 同步和异步时序逻辑电路的分析 莫尔型同步时序电路的设计 由已知的状态图或波形图设计米里型同步时序电路,难点： 异步时序电路的时钟方程的应用 边沿触发时序电路波形图的画法 米里型同步时序电路的设计过程,了解： 各种触发器内部结构原理 由实际问题建立米里型状态图的过程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,时序逻辑电路的特点： （1）含有具有记忆元件（最常用的是触发器）。 （2）具有反馈通道。,5.1 触发器,一、基本概念,组合逻辑电路：任何一个时刻的输出信号仅取决于当 时的输入信号。,时序逻辑电路：任何时刻的输出不仅取决于该时刻的 输入，而且还取决于电路原来的工作 状态。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,具有两个稳态， “1”和“0”， 必须有外界信号的触发才能由一个稳态变到另一个 稳态时，否则它将长期保持在原来的稳态。,二、触发器性质：,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,一、电路构成,Q = 1，Q = 0； “1”稳态,5.1.1 基本RS触发器,Q,Q = 0，Q = 1；“0”稳态,1,0,1,0,（直接复位、置位触发器）,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,二、逻辑功能,表示原来状态，称为初态或现态,表示变化后的输出状态，常称为次态。,= 1,置位状态,1,0,1,0,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,1,0,1,0,= 0,复位状态,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,1,1,1,0,保持状态,=,1,0,0,1,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,禁止状态,0,0,1,1,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,1,1,0,0,0,1,=,保持,= 0,置0,= 1,置1,禁止,说明,5、真值表描述逻辑功能,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,三、电路符号,S,R,Q,R,S,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.1.2 RS触发器（简称RS触发器）,、电路构成,S,R,cp,3,4,数字电子技术,RS 与,CP0，保持状态。,对应表,CP1，,二、逻辑功能,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,三、触发器功能的几种表示方法,1、真值表描述法,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,1 0 0,1 0 1,1 1 0,1 1 1,0,1,0,0,1,1,S R,保持,说明,置0,置1,禁止,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,2、状态表（状态转换表）,3、状态图（状态转换图）,SR,1,0,00,01,00,10,10,01,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,4、特征方程（也称状态方程）,S,00,01,11,10,0,1,0,1,0,0,1,1,S,约束方程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.1.3 D触发器,一、电路构成,D,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,二、逻辑功能,1、特征方程,即,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,2、真值表、状态转换图。,D,0,0,1,1,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.1.4 JK触发器,一、电路结构,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,二、逻辑功能,1、特征方程,JK触发器的特征方程为,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,2、真值表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,保持，即,3、状态转换图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.1.5,触发器和,触发器,一、电路结构,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,二、逻辑功能,1、特征方程,，代入JK触发器特征方程,得到T触发器的特征方程为,每来一个CP，触发器必然翻转一次。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,2、T触发器的真值表、状态转换图。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.1.6 集成触发器的触发方式及符号图,一、 电平触发器,电平触发：无论高电平触发还是低电平触发， 都统称为电平触发。,高电平触发,低电平触发,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,二、边沿触发,边沿触发：仅在CP脉冲的上升沿或下降沿到来时， 触发器才按其功1能翻转，其余时刻均 处于保持状态。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,四、 多输入端触发器,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-1】 已知上升沿触发的D触发,器的CP、D、,波形如图,、,的波形（设,的起始状态为0）。,所示，试画出输出端,解：特征方程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-2】 下降沿触发JK触发器电路中，CP及A、B、C端的 波形已知，要求：,写出次态方程的表达式；,Q,Q,J,K,=1,A,B,C,CP,1,2,3,4,5,6,CP,A,（,K,）,B,C,Q,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,解：,时保持，,时置0，,时置1，,时必翻。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,作业：P119 1、3、4、6,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.2 同步时序电路的分析,1、“同步”：指各触发器的CP都是同一个，各触发器 都在同一时间内按照各自的特征方程变化。,2、分析步骤：,写方程（激励方程，输出方程，次态方程）,填真值表,画状态图,功能描述：（文字叙述或画时序图描述）,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-3】 时序电路如图所示，分析其功能。,Q,Q,J,K,Q,Q,J,K,Q,Q,J,K,1,CP,C,1,Q,1,Q,2,Q,2,Q,3,Q,3,Q,1,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,解：,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,列真值表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路, 作状态图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路, 功能描述,本电路为五进制计数器，进位模为5，写作M=5。,波形图表示：,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,注：,自启动：指在打开电源的瞬间或电路受到干扰时，如果电路 进入了无效状态，若在CP作用下，它能够返回到有效状态， 则称为能自启动；否则称为不能自启动。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,解：写方程,激励方程,次态方程,输出方程,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,列真值表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,画状态图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,功能描述,状态图构不成闭环形式，不是计数器，,用时序图描述,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-5】 同步时序电路如图所示，试分析其功能。,解：次态方程：,=,=,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,真值表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,状态图,六进制计数器，无自启动能力。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,作业：P120 7、8、9、10,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.3 异步时序电路的分析,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,写方程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,状态方程及各时钟方程为,=,+,=,=,=,+,=,=,=,+,=,=,1.驱动方程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,异步：,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,0,1,1,0,0,1,1,0,列真值表,有CP2,有CP2,有CP2,有CP2,同步时序真值表,异步时序电路真值表,画状态图,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,功能描述,异步五进制计数器，能自启动。,波形图表示：,CP,0,1,0,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,0,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-7】 试分析图示的异步时序电路。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,列方程,驱动方程：,=,=1,=1,=1,【例5-7】 试分析图示的异步时序电路。,次态方程 CP方程,=,=CP,=,= (CP ),列真值表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,作业：P122 11、12,分析异步电路的关键:,并正确理解它的物理含义,是找出非公用CP触发器的CP方程,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.4 同步时序电路的设计,设计步骤：状态图真值表化简得出次态表达式、 激励函数和输出表达式按指定的触发器 画出电路图。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.4.1 莫尔型同步时序电路设计举例,【例5-8】 用JK触发器设计一个十进制增量计数器。,解：第一步：确定需要的JK触发器个数,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第二步：确定状态图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第三步： 列真值表,Z,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第四步：求各次态方程,1,1,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,、,分区域化简得,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,可得各激励函数分别为,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第五步：输出函数,的化简,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第六步：画逻辑电路图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,第七步：检查自启动能力,求10101111这6个状态的次态。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,画全部状态迁移图，具有自启动能力。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,【例5-9】 已知某计数器的工作时序图如图所示，用JK触发 器设计该电路。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,解：状态迁移图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,状态表,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,各级触发器的次态方程及进位方程为,=,=,=,激励方程为,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,画出逻辑电路图,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,检查自启动能力，,无自启动能力。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,解决方法：切断无效循环，强迫进入某有效状态； 根据新的状态图，列出真值表， 用卡诺图进行分区化简得次态方程和输出方程为,=,=,=,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,新激励方程为,具有自启动能力的逻辑电路,新状态图为,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,5.4.2 米里型时序逻辑电路设计举例,【例5-10】用D触发器及X控制端设计一个可逆四进制计数器， 即当X=0时，为增量（加法）计数器，当X=1时为减 量（减法）计数器。,解：由,4知道，应选,=2，用两级D触发器。,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,数字电子技术,第5章 时序逻辑电路,真值