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第五章 时序逻辑电路

数字电路与 系统设计. 第五章 时序逻辑电路. 第五章 时序逻辑电路. 5.1 概述 5.2 时序逻辑电路分析 5.3 时序逻辑电路设计 5.4 典型中规模时序逻辑集成电路. 图 5.1.1 串行加法器结构简图. 5.1 概述. 1. 时序逻辑电路一般模型. 时序逻辑电路特点 与组合逻辑电路区别. 输出方程. 驱动方程. 状态方程. 5.1.2 时序电路一般结构 框图. 2 ． 时序逻辑电路的分类. 摩尔型 （ Moore ） 米勒型 （ Melay ）. 摩尔型电路的输出仅与电路中存储单元（触发器）的状态有关，而与外部输入无关。

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第五章 时序逻辑电路

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Presentation Transcript

  1. 数字电路与 系统设计 第五章 时序逻辑电路

  2. 第五章 时序逻辑电路 5.1 概述 5.2 时序逻辑电路分析 5.3时序逻辑电路设计 5.4典型中规模时序逻辑集成电路

  3. 图5.1.1 串行加法器结构简图 5.1 概述 1. 时序逻辑电路一般模型 时序逻辑电路特点 与组合逻辑电路区别

  4. 输出方程 驱动方程 状态方程 5.1.2 时序电路一般结构框图

  5. 2．时序逻辑电路的分类 摩尔型（Moore） 米勒型（Melay） 摩尔型电路的输出仅与电路中存储单元（触发器）的状态有关，而与外部输入无关。 米勒型电路的输出不仅与电路中存储单 元的状态有关，还与外部输入有关。

  6. 5.2 时序逻辑电路分析 5.2.1 同步时序逻辑电路分析方法 （1）写驱动方程。 （2）求状态方程及输出方程。 （3）画次态卡诺图。 （4）画状态转换表、状态转换图、时序图。 （5）分析电路的逻辑功能。

  7. 5.2.2 时序逻辑电路分析方法及描述工具 例5.2.1图5.2.1是摩尔型时序逻辑电路，分析该时序逻辑电路的功能。 图5.2.1 逻辑电路图

  8. 例5.2.1 时序逻辑电路分析 驱动方程 状态方程 输出方程

  9. 例5.2.1 时序逻辑电路分析 状态转换表

  10. 例5.2.1 时序逻辑电路分析 次态卡诺图 状态转换图

  11. 例5.2.1 时序逻辑电路分析 时序图

  12. 例5.2.1 时序逻辑电路分析 功能分析 该电路是一个带进位功能的同步4进制加法计数器电路。

  13. 5.2.2 时序逻辑电路分析方法及描述工具 例5.2.2 图为同时米勒型时序序逻辑电路图，分析该电路功能。 图5.2.5 例5.2.2逻辑电路图

  14. 例5.2.2 时序逻辑电路分析 驱动方程 状态方程 输出方程

  15. 例5.2.2 时序逻辑电路分析 状态转换表

  16. 例5.2.2 时序逻辑电路分析 次态卡诺图 状态转换图

  17. 例5.2.2 时序逻辑电路分析 时序图

  18. 例5.2.2 时序逻辑电路分析 功能分析 ①当X＝1时，电路为4进制加法计数器 ②当X＝0时，电路停止计数。 ③加法计数带有进位输出。

  19. 5.3 时序逻辑电路设计 5.3.1 同步时序逻辑电路设计方法 （1）逻辑抽象。 （2）状态化简、状态分配。 （3）做状态图、表及次态卡诺图。 （4）选择触发器、求状态、输出、驱动方程。 （5） 检查自启动功能。 （6）画逻辑电路图。

  20. 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 用JK触发器设计一个同步五进制计数电路，当计数到最后一个状态时电路输出1，其余状态电路输出0。 （1）逻辑抽象，状态化简、状态分配。 原始状态转换图 编码状态转换图

  21. 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （2）做状态图、表及次态卡诺图。 状态转换表 代表计数脉冲； 值为计数器的初态； 栏内 值为计数器的次态； 栏内 是计数器初态的最小项编号

  22. 次态卡诺图 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （3）次态卡诺图化简

  23. 次态卡诺图 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （3）次态卡诺图化简

  24. 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （4）根据状态方程求驱动方程 改写为JK触发器表达形式

  25. 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （4）根据状态方程求驱动方程

  26. 状态转换图 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （5）根据状态方程画全状态转换图 可根据全状态转换图检查电路的自启动功能。

  27. 逻辑电路图 例5.3.1 同步时序逻辑电路设计 （6）画逻辑电路图 可根据驱动方程和输出方程画设计完成后的逻辑电路图

  28. 原始状态转换表 例5.3.3 序列数据检测器设计 输入为一串行随机信号，当出现110序列时检测器能识别并使输出信号输出“1”，对于其他输入序列，输出皆为“0”。

  29. 例5.3.3 序列数据检测器设计 原始状态转换图 全状态转换图 简化后状态转换图

  30. 例5.3.3 序列数据检测器设计 次态卡诺图 驱动方程 状态方程

  31. 例5.3.3 序列数据检测器设计 状态转换图 逻辑电路图

  32. 例5.3.4 异步7进制计数器设计 用边沿JK触发器设计一个异步7进制计数器，并要求带有进位输出，写出设计过程，画出逻辑电路图。 状态转换图

  33. 例5.3.4异步7进制计数器设计 状态转换图 状态编码

  34. 例5.3.4 异步7进制计数器设计 时钟方程 次态卡诺图

  35. 例5.3.4 异步7进制计数器设计 驱动方程 状态方程 JK触发器表达形式

  36. 例5.3.4 异步7进制计数器设计 状态转换图 逻辑电路图

  37. 5.4 典型中规模时序逻辑集成电路 5.4.1 寄存器和移位寄存器 存储数码的部件称数码寄存器，简称为寄存器。同时能实现数码移位的寄存器称为移位寄存器。 它们的共同之处是都具有接收、暂存和传送数码的功能 。 本节将介绍4位数据寄存器74LS175和4位双向移位寄存器74LS194。

  38. 4位并行输入输出寄存器74LS175 74LS175逻辑图

  39. 4位并行输入输出寄存器74LS175 74LS175符号图 74LS175功能表

  40. 4位双向移位寄存器74LS194 N位移位寄存器结构示意框图 移位寄存器是具有移位功能的寄存器，它的主要功能是将寄存器中某时刻所存的全部二进制数码，在下一个时刻到来瞬间，移至紧邻的左一位或右一位寄存器中。在实际应用中能起到从并转串的作用。

  41. 4位双向移位寄存器74LS194 74LS194符号图 74LS194是4位双向移位寄存器，能根据需要将数码左移，也能将数码右移。同时还具有并行预置数、清零等辅助功能，能较好的满足实际应用需要。在应用中也可根据具体情况选用8位类似的移位寄存器。

  42. 4位双向移位寄存器74LS194 74LS194的功能表

  43. 例5.4.1 移位寄存器74LS194应用举例 图为一个分频器电路，设电路初态为1111。试画出电路的状态转换图，求输出最低位和时钟信号之间的频率倍数关系。 图5.4.7 例5.4.1逻辑电路图

  44. 例5.4.1 移位寄存器74LS194应用举例 逻辑图 状态转换图

  45. 5.4.2 计数器 （1）计数器的概念 （2）同步计数器和异步计数器 （3）计数器的模 （4）计数器输出码制 （5）加法或减法计数器 （6）加/减法可逆计数器 （7）单时钟双时钟计数器

  46. 四位二进制同步加法计数器74LSl61 符号图 状态转换图

  47. 四位二进制同步加法计数器74LSl61 符号图 功能表

  48. 四位二进制同步加法计数器74LSl61 符号图 74LS161输出及进位时序图

  49. 四位二进制同步加法计数器74LSl61 符号图 ①引脚简介 ②输出数据说明 ③异步清零功能 ④同步预置数功能 ⑤进位输出功能 ⑥工作方式选择

  50. 计数器74LSl61和74LSl61的异同 74LS160是一个四位二进制BCD码加法计数器，输出的是8421BCD码（以下简单称BCD码），也称为10进制计数器。 74LS161是一个四位二进制加法计数器，其输出从0000到1111自动循环计数。 除了上述计数的模不一样外，74LS160和74LS161在引脚、功能、工作方式等各方面都是一样的。

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