數(shù)字邏輯電路課件：7-1異步時序電路分析(2011)

1、第七章第七章 異步時序邏輯電路異步時序邏輯電路1. 同步時序邏輯電路的特點(diǎn)同步時序邏輯電路的特點(diǎn)各觸發(fā)器的時鐘端全部連接在一起，并接在系統(tǒng)時鐘端；只有當(dāng)時鐘脈沖到來時，電路的狀態(tài)才能改變;改變后的狀態(tài)將一直保持到下一個時鐘脈沖的到來，此時無論外部輸入x有無變化；狀態(tài)表中的每個狀態(tài)都是穩(wěn)定的。2. 異步時序邏輯電路的特點(diǎn)異步時序邏輯電路的特點(diǎn) 電路中除可以使用帶時鐘的觸發(fā)器外，還可以使用不帶時鐘的觸發(fā)器和延遲元件作為存儲元件；電路中沒有統(tǒng)一的時鐘； 電路狀態(tài)的改變由外部輸入的變化直接引起。組 合邏 輯觸發(fā)器觸發(fā)器x1Z1y1Y1YryrxnZm存儲電路組 合邏 輯延遲元件x1Z1y1Y1Yryr

2、xnZm存儲電路延遲元件1 trt根據(jù)外部輸入是脈沖信號還是電平信號，可將異步時序邏輯電路分為脈沖異步時序電路和電平異步時序電路。對輸入脈沖信號的兩點(diǎn)限制：對輸入脈沖信號的兩點(diǎn)限制： 在兩個或兩個以上的輸入線上不允許同時出現(xiàn)脈沖信號； 第二個輸入脈沖的到達(dá)，必須在第一個輸入脈沖所引起的整個電路響應(yīng)結(jié)束之后。分析方法基本上與同步時序邏輯電路相似，只是要注意觸發(fā)器時鐘端的輸入情況。在同步時序電路中，時鐘端的輸入僅為“ 時間”。分析步驟如下分析步驟如下：(1) 寫出電路的輸出函數(shù)和激勵函數(shù)表達(dá)式。(2)列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表或?qū)懗龃螒B(tài)方程組。(3) 作狀態(tài)表和狀態(tài)圖。(4) 畫出時間圖和用文字描述

3、電路的邏輯功能。從分析步驟來看，異步時序電路的分析與同步時序電路分析相同，但是每一步實(shí)施時又有所不同。下面通過例子介紹脈沖異步時序電路的分析方法。例例：分析下圖所示的脈沖異步時序邏輯電路zx2xCP2D2&y1y2CP1D1解：解：寫出輸出函數(shù)和激勵函數(shù)表達(dá)式Z=xy2y1D2=y2CP2=xy1D1=y2CP1=x現(xiàn)態(tài)y2 y10011輸 入 x 次 態(tài)y2(n+1) y1(n+1)0110輸 出Z0001激勵函數(shù)CP2D2CP1D11111010111001100111111000101作狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表:Z=xy2y1D2=y2CP2=xy1D1=y2CP1=x 作狀態(tài)表和狀態(tài)圖:

4、根據(jù)轉(zhuǎn)移真值表可作出狀態(tài)圖.11000/00/00/01/001100/01/01/11/0畫時間圖和說明電路功能:(略)該電路是一個三進(jìn)制計(jì)數(shù)器.例例：分析下圖所示的脈沖異步時序邏輯電路zx2x1RS&yy作狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表解：解：寫出輸出函數(shù)和激勵函數(shù)表達(dá)式Z=x1yS=x1yR=x2y現(xiàn)態(tài)y0101輸 入x1 x2次 態(tài)y(n+1)1100輸 出Z0100激勵函數(shù)RS0100001010100101注意轉(zhuǎn)移真值表中x1,x2取值的意義和組合情況。RS00011011Q(n+1)Q(n)10dZ=x1yS=x1yR=x2y 作狀態(tài)表和狀態(tài)圖根據(jù)轉(zhuǎn)移真值表可作出下列狀態(tài)表和狀態(tài)圖現(xiàn) 態(tài)

5、y次 態(tài)/輸出(y(n+1)/Z)x1011/01/1x20/00/010 x1/0 x2/0 x2/0 x1/1畫時間圖和說明電路功能x1x2yZ該電路當(dāng)連續(xù)輸入兩個或多個x1脈沖時，輸出一個或多個脈沖，其它情況下輸出為0。它是一個x1脈沖檢測器。例：試分析下圖所示的脈沖型異步時序邏輯電路。 ZQ0XJ0 CP0K0J1 CP1K1&Q1&1Q)(0101QQXXQXQ解：解：（1）求輸出函數(shù)和控制函數(shù)：ZQ1J0K01J11K11CP0XCP1輸 入輸 出Q1 Q0XZ0 00 11 01 1111100110 11 00 00 0將Ji、Ki帶入JK觸發(fā)器的特征方程中，可

6、求得：CPQCPQKQJQiiniiniini)(1011111111)01 (QQCPQCPQQQnnn0100000110)0(QQCPQCPQQQQnnnn（2）求次態(tài)方程組：脈沖型異步時序邏輯電路的JK觸發(fā)器的特征方程為：由次態(tài)方程組，可以求得狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表：11nQ10nQ （3）作狀態(tài)表和狀態(tài)圖ZQQnn/1011Q1Q0X=0X=10000/001/00101/010/01111/000/11010/000/1111100/001/011/110/14）功能描述由上述分析可知，MOD3異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 例例：分析下圖所示的脈沖異步時序電路CP2x(CP1)Q1zK3CJ3K1C

7、J1K2CJ2CP3&Q2Q3“ 1”解：解：寫出輸出函數(shù)和激勵函數(shù)表達(dá)式注意各觸發(fā)器的跳變時刻Z Q1 Q2 Q3 xJ1=K1=1,CP1=xJ2=K2=1,CP2= Q1J3=K3=1,CP3= Q2 該式表明當(dāng)CP為邏輯1時，觸發(fā)器的狀態(tài)才能發(fā)生變化，而只有當(dāng)時鐘出現(xiàn)有效跳變時，CP才為邏輯1。 寫出電路的狀態(tài)方程Q(n+1)=(JQ+KQ)CPJK觸發(fā)器的次態(tài)方程為Z Q1 Q2 Q3 xJ1=K1=1,CP1=xJ2=K2=1,CP2= Q1Q1n+1J3=K3=1,CP3= Q2 Q2n+1將3個觸發(fā)器的激勵函數(shù)代入觸發(fā)器的次態(tài)方程 作狀態(tài)表和狀態(tài)圖 高位觸發(fā)器次態(tài)不僅與

8、觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且與觸發(fā)器的次態(tài)有關(guān)。在填寫狀態(tài)時，通常要由低位向高位依次填寫。Q1(n+1)=(J1Q1+K1Q1)CP+Q1CPQ1 x+Q1xQ2(n+1)=(J2Q2+K2Q2)CP+Q2CPQ2 Q1Q1n+1+Q2Q1Q1n+1 Q3(n+1)=(J3Q3+K3Q3)CP+Q3CPQ3 Q2Q2n+1+Q3Q2Q2n+1現(xiàn)態(tài)Q3 Q2 Q1次 態(tài)Q3(n+1) Q2(n+1) Q1(n+1)000001010011100101110111輸 入x11100000101001110010111011111111輸 出Z100000000001111011/01/01/01101/

9、00010101000111/01/01/01/0Q1(n+1)Q1 Q2(n+1)Q2 Q1+Q2Q1Q3(n+1)Q3 Q2Q1+Q3Q2Q1+Q3Q2畫出時間圖和說明電路功能由狀態(tài)圖可知：該電路是一個八進(jìn)制減1計(jì)數(shù)器，輸出是借位信號。x12345678Q1Q2Q3Z例：例：分析下圖所示的脈沖型異步時序邏輯電路。 “1”Q0Q2J1 CP1K1J2 CP2K2J0 CP0K0&1Q2QCP對Q2： J2=1 K2=1觸發(fā)器的時鐘既來自前級的 K01觸發(fā)器的時鐘就是外部時鐘，所以CP0=CP=1對Q1： J1=1 K1=1觸發(fā)器的時鐘來自前級觸發(fā)器的輸出，所以nQJ20nnQQCPCP0001nQ1nQ2nnnnnQQQCPQQCPCP2102112解：解：（1）求輸出函數(shù)和控制函數(shù)：對Q0： ，也來自在控制下的CP。nnnnnnQQQQQCPQ02002010)0(nnnnnnnQQQQQCPQCPQ0101111111nnnnnnQQQQCPQCPQ210222212（2）從觸發(fā)器Q0到Q2依次寫出次態(tài)方程：nnQQCPCP0001nnnnnQQQCPQQCPCP2102112CP0=CP=1nQJ20K0=J1=K1=J2=K21Q(n+1)=(JQ+KQ)CP+QCPJK觸發(fā)器的次