第10章 時序數(shù)字電路

電子學(xué)基礎(chǔ)制作：王林煒第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器

§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法

§3.寄存器§4.計數(shù)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器

一、概述二、基本觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器五、邊沿觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器

時序邏輯電路，簡稱時序電路。時序電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是電路任意時刻的輸出信號，不僅與該時刻的輸入信號有關(guān)，而且還與輸入信號作用前電路原來的狀態(tài)有關(guān)。時序電路的特點(diǎn)表明它具有記憶功能。時序電路由組合電路和存儲單元或反饋延遲電路組成。觸發(fā)器是時序電路的基本單元。本節(jié)主要講述觸發(fā)器的構(gòu)成和工作原理。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述觸發(fā)器是具有記憶功能的基本邏輯單元，一個觸發(fā)器能存儲1位二進(jìn)制信息。觸發(fā)器的邏輯功能可以用特性表或特征方程來描述。數(shù)字電路的基本工作信號是二進(jìn)制數(shù)字信號和兩狀態(tài)邏輯信號，而觸發(fā)器就是存放這些信號的單元電路，由于數(shù)字信號具有兩狀態(tài)(0或1)性質(zhì)，故對觸發(fā)器的基本要求是：①具有兩個能自行保持的穩(wěn)定狀態(tài)—0狀態(tài)和1狀態(tài)；②能夠接收、保存和輸出信號。即在觸發(fā)信號的操作下,根據(jù)不同的輸入信號可以置成0或1狀態(tài)。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述由于采用的電路結(jié)構(gòu)不同，觸發(fā)信號的觸發(fā)方式也不一樣。觸發(fā)方式分為電平觸發(fā)、脈沖觸發(fā)和邊沿觸發(fā)三種。在不同的觸發(fā)方式下，當(dāng)觸發(fā)信號達(dá)到時，觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程具有不同的動作特點(diǎn)。掌握這些動作特點(diǎn)對于正確使用觸發(fā)器是非常必要的。由于控制方式的不同（即信號的輸入方式及觸發(fā)器狀態(tài)隨輸入信號變化的規(guī)律不同），觸發(fā)器的邏輯功能在細(xì)節(jié)上又有所不同。根據(jù)觸發(fā)器邏輯功能的不同分為:

SR觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器、T觸發(fā)器等幾種類型。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述觸發(fā)器按照電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)的不同，有基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器之分。

基本觸發(fā)器(SR鎖存器Set-ResetLatch)：此類觸發(fā)器輸入信號直接加到輸入端。它是觸發(fā)器的基本電路結(jié)構(gòu)形式，是構(gòu)成其它類型觸發(fā)器的基礎(chǔ)。

同步觸發(fā)器(電平觸發(fā)的觸發(fā)器)：此類觸發(fā)器輸入信號經(jīng)由控制門輸入，而管理控制門的是CP信號(ClockPulse時鐘信號)，即只有在CP信號到來時，輸入信號才能進(jìn)入觸發(fā)器，否則對電路不起作用。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述

主從觸發(fā)器(脈沖觸發(fā)的觸發(fā)器)：此類觸發(fā)器先將輸入信號送進(jìn)主觸發(fā)器，然后再傳送給從觸發(fā)器并輸出，整個過程分兩步進(jìn)行，具有主從控制特點(diǎn)。

邊沿觸發(fā)器(邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器)：此類觸發(fā)器中，只有在時鐘脈沖的上升沿或下降沿時刻，輸入信號才能被接收，邊沿觸發(fā)器電路結(jié)構(gòu)多樣，但邊沿控制是它們的共同特點(diǎn)。觸發(fā)器按照電路結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)的不同，有基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器之分。

第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器一、概述一、概述根據(jù)存儲數(shù)據(jù)的原理的不同，還可把觸發(fā)器分成靜態(tài)觸發(fā)器和動態(tài)觸發(fā)器兩大類。靜態(tài)觸發(fā)器是靠電路狀態(tài)的自鎖存儲數(shù)據(jù)，動態(tài)觸發(fā)器則通過在MOS管柵極輸入電容上存儲電荷來存儲數(shù)據(jù)。本節(jié)只討論靜態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)器接受輸入信號之前的狀態(tài)稱現(xiàn)態(tài)，用Qn表示。觸發(fā)器接受輸入信號之后的狀態(tài)稱次態(tài)，用Qn+1表示?，F(xiàn)態(tài)和次態(tài)是兩個相鄰離散時間里觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)。觸發(fā)器次態(tài)Qn+1與現(xiàn)態(tài)Qn和輸入信號之間的邏輯關(guān)系是貫穿本節(jié)的基本問題，如何獲得、描述和理解這種邏輯關(guān)系，是本節(jié)學(xué)習(xí)的中心任務(wù)。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器1、由與非門組成的基本R-S觸發(fā)器(1)電路組成圖示電路是用兩個與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。是信號輸入端，字母上的反號表示低電平有效，即端為低電平時表示有信號，高電平時表示無信號，既表示觸發(fā)器的狀態(tài)，又是兩個互補(bǔ)的信號輸出端。(2)工作原理①電路在無輸入信號即時有兩個穩(wěn)態(tài)0狀態(tài)

——的狀態(tài)1狀態(tài)

——的狀態(tài)用Q端的狀態(tài)表示觸發(fā)器的狀態(tài)第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器1、由與非門組成的基本R-S觸發(fā)器(2)工作原理②電路接收輸入信號過程當(dāng)時，觸發(fā)器將置成1

狀態(tài)。當(dāng)時，觸發(fā)器將置成0

狀態(tài)。③不允許在端同時加輸入信號a.信號同時存在時端均為高電平端均為高電平，對觸發(fā)器來說，是一種未定義的狀態(tài)，沒有意義。故在正常工作情況下，基本RS觸發(fā)器用做存儲單元時不允許出現(xiàn)端同時為0的情況。置1輸入端置0輸入端第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器1、由與非門組成的基本R-S觸發(fā)器(2)工作原理b.信號同時撤消時狀態(tài)不定c.信號分時撤消時狀態(tài)決定于后撤消的信號③不允許在端同時加輸入信號端同時由低電平跳變到高電平時，觸發(fā)器的狀態(tài)既可能是0狀態(tài)，也可能是1狀態(tài)，無法預(yù)先確定，即出現(xiàn)所謂競態(tài)現(xiàn)象。如果端的信號先撤消，則觸發(fā)器變成1狀態(tài)；如果端的信號先撤消，則觸發(fā)器變成0狀態(tài)；第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器1、由與非門組成的基本R-S觸發(fā)器(2)工作原理與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器之波形圖第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器2、由或非門組成的基本R-S觸發(fā)器(1)電路組成圖示電路是用兩個或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器。是信號輸入端，字母上沒有反號表示高電平有效，即端為高電平時表示有信號，低電平時表示無信號，既表示觸發(fā)器的狀態(tài)，又是兩個互補(bǔ)的信號輸出端。電路在無輸入信號即R=S=0時有兩個穩(wěn)態(tài)。當(dāng)R=0、S=1時觸發(fā)器為1狀態(tài)；當(dāng)R=1、S=0時觸發(fā)器為0狀態(tài)。不允許R端和S端同時為高電平。當(dāng)R=S=1時端將同時為低電平。當(dāng)R、S同時由1跳變到0時，競態(tài)；當(dāng)R、S分時由1跳變到0時觸發(fā)器狀態(tài)決定于后撤消的信號。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器2、由或非門組成的基本R-S觸發(fā)器(1)電路組成與或門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器之波形圖或非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，其特性表和特性方程與由與非門構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器一樣。第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器3、基本R-S觸發(fā)器的特性表和特性方程(1)特性表反映觸發(fā)器次態(tài)Qn+1

與現(xiàn)態(tài)

Qn和輸入R、S之間對應(yīng)關(guān)系的表格RSQnQn+1000000110101011110001010110無定義111無定義基本RS觸發(fā)器的特性表第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器3、基本R-S觸發(fā)器的特性表和特性方程(1)特性表由前表可以看出：當(dāng)R=S=0即時，觸發(fā)器保持原來的狀態(tài)不變，即；當(dāng)R=0、S=1即時,觸發(fā)器置1，即；當(dāng)R=1、S=0即時，觸發(fā)器置0，即；當(dāng)R=S=1即是不允許的，屬于無定義的狀態(tài)。RSQn+100Qn01110011無定義基本RS觸發(fā)器的簡化特性表第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器3、基本R-S觸發(fā)器的特性表和特性方程(2)特性方程RSQnQn+1000000110101011110001010110無定義111無定義0×1110×10010110100RSQnQn+1不僅和R、S有關(guān)，還和Qn有關(guān)；Qn、R、S三個變量的取值中011、111不允許出現(xiàn)，即最小項是約束項約束條件─特性方程(1)主要優(yōu)點(diǎn)第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器二、基本觸發(fā)器4、基本R-S觸發(fā)器的主要特點(diǎn)①結(jié)構(gòu)簡單②具有置0

、置1

和保持功能①電平直接控制，即在輸入信號作用期間，觸發(fā)器的狀態(tài)由輸入信號電平控制，電路抗干擾差；(2)存在問題②R、S之間有約束。為實現(xiàn)多個觸發(fā)器狀態(tài)的同步翻轉(zhuǎn)，同步觸發(fā)器應(yīng)運(yùn)而生。先以同步RS觸發(fā)器為例來說明同步觸發(fā)器的工作原理和特點(diǎn)。圖示是用與非門構(gòu)成的同步RS觸發(fā)器。G1、G2門構(gòu)成基本RS觸發(fā)器,G3、G4是控制門,輸入信號S、R通過控制門進(jìn)行傳送，時鐘脈沖CP是輸入控制信號。三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器1、同步RS觸發(fā)器(1)電路組成三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器(2)工作原理CP=0時控制門G3、G4被封鎖，基本觸發(fā)器保持原來狀態(tài)不變。只有當(dāng)CP=1時控制門打開后，輸入信號才會被接收，且工作情況與基本RS觸發(fā)器沒什么區(qū)別。CPRSQnQn+10×××保持1000保持10011010置110111100置011011110無定義1111無定義CP=1期間有效1、同步RS觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器(3)主要特點(diǎn)①

時鐘電平控制在CP=1期間觸發(fā)器接收輸入信號，并按輸入信號將觸發(fā)器置成相應(yīng)的狀態(tài)。CP=0時觸發(fā)器保持狀態(tài)不變。在CP=1期間，S和R狀態(tài)的變化都可能引起觸發(fā)器狀態(tài)的改變，在CP回到0以后，觸發(fā)器保存的是CP回到0以前瞬間的狀態(tài)。②

R、S之間仍有約束同步RS觸發(fā)器在工作過程中，若違反了RS=0的約束條件，則會出現(xiàn)下列四種情況。a.CP=1期間，若R=S=1，則會出現(xiàn)均為高電平的不正常情況；

1、同步RS觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器(3)主要特點(diǎn)②

R、S之間仍有約束同步RS觸發(fā)器在工作過程中，若違反了RS=0的約束條件，則會出現(xiàn)下列四種情況。b.

CP=1期間，若R、S信號分時撤消，觸發(fā)器狀態(tài)取決于后撤消的信號。c.

CP=1期間若R、S同時從1跳變到0，則會出現(xiàn)競態(tài)現(xiàn)象d.若R=S=1時CP突然撤消，也會出現(xiàn)競態(tài)現(xiàn)象。1、同步RS觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器(3)主要特點(diǎn)1、同步RS觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器1、同步RS觸發(fā)器在某些應(yīng)用場合，需要在CP的有效電平到達(dá)之前預(yù)先將觸發(fā)器置成指定的狀態(tài)，為此在電路上設(shè)有異步置1輸入端和異步置0輸入端，如圖所示。只要在或加低電平，即可將觸發(fā)器置1或置0，觸發(fā)器在時鐘信號控制下正常工作時應(yīng)使和處于高電平。此外，在圖示電路的具體情況下，用或?qū)⒂|發(fā)器置1或置0應(yīng)當(dāng)在CP=0的狀態(tài)下進(jìn)行，否則在或返回高電平后預(yù)置的狀態(tài)不一定能保存下來。三、同步觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器三、同步觸發(fā)器2、同步D觸發(fā)器由圖可得:代入同步RS觸發(fā)器的特性方程可得：CPDQnQn+10×000×111000101011011111①

時鐘控制，

無約束問題②

CP=1時跟隨，下降沿鎖存1、電路組成及工作原理第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器1、電路組成及工作原理為了解決電平直接控制問題，提高觸發(fā)器工作的可靠性，即希望在每個CP周期里觸發(fā)器的狀態(tài)僅改變一次。在同步觸發(fā)器基礎(chǔ)上設(shè)計出了主從觸發(fā)器。從圖可以看出主從RS觸發(fā)器由兩個同步RS觸發(fā)器級聯(lián)起來構(gòu)成,主觸發(fā)器的控制信號是CP,從觸發(fā)器的控制信號是。四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器1、電路組成及工作原理當(dāng)CP=1時，門G7和G8被打開，門G3和G4被封鎖，主觸發(fā)器根據(jù)輸入信號S和R來確定輸出端狀態(tài)，而從觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。當(dāng)CP由高電平返回低電平以后，門G7和G8被封鎖，無論輸入信號S和R如何改變，在CP=0期間主觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。與此同時，門G3和G4被打開，從觸發(fā)器按照與主觸發(fā)器相同的狀態(tài)進(jìn)行狀態(tài)更新。因此，在一個CP周期里觸發(fā)器輸出端的狀態(tài)只可能變化一次。四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器1、電路組成及工作原理可以看出主從RS觸發(fā)器中，輸入信號的接收和輸出是分兩步進(jìn)行的。接收輸入信號過程CP=1期間有效輸出信號過程CP下降沿到來有效四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器1、主從RS觸發(fā)器1、電路組成及工作原理從電平觸發(fā)到脈沖觸發(fā)的演變，克服了CP=1期間觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能發(fā)生多次翻轉(zhuǎn)的問題。但由于主觸發(fā)器本身是電平觸發(fā)的同步RS觸發(fā)器，所以在CP=1期間QM和的狀態(tài)仍然會隨輸入信號S、R的變化而多次改變。且輸入信號仍需遵守SR=0的約束條件。2、主要特點(diǎn)①主從控制，時鐘脈沖觸發(fā)②R、S之間有約束四、主從觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理為解決主從RS觸發(fā)器的約束問題，設(shè)計出了主從JK觸發(fā)器。從圖可以看出主從JK觸發(fā)器是在主從RS觸發(fā)器基礎(chǔ)上，把引回到門G7的輸入端，把Q引回到門G8的輸入端得到的。四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理若J=1、K=0，則CP=1時主觸發(fā)器置1，待CP下降沿到來后，從觸發(fā)器隨之置1。若J=0、K=1，則CP=1時主觸發(fā)器置0，待CP下降沿到來后，從觸發(fā)器隨之置0。若J=1、K=1，分別考慮兩種情況：①當(dāng)Q=0，門G8被封鎖,CP=1時僅門G7輸出0使主觸發(fā)器置1。待CP下降沿到來后，從觸發(fā)器的狀態(tài)從原來的0狀態(tài)翻轉(zhuǎn)成1狀態(tài)。②當(dāng)Q=1，門G7被封鎖,CP=1時僅門G8輸出0使主觸發(fā)器置0。待CP下降沿到來后，從觸發(fā)器的狀態(tài)從原來的1狀態(tài)翻轉(zhuǎn)成0狀態(tài)。四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理JKQnQn+1注0000Qn+1=Qn

保持00110100Qn+1=0

置001101001Qn+1=1

置110111101

翻轉(zhuǎn)1110四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理代入主從RS觸發(fā)器的特性方程可得：CP下降沿到來時有效特性方程CP下降沿到來時有效四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器2、主要特點(diǎn)①主從控制，時鐘脈沖觸發(fā)②功能完善，JK沒有約束，使用靈活方便③存在一次變化問題，抗干擾能力有待提高

主從JK觸發(fā)器中的主觸發(fā)器在CP=1期間其狀態(tài)能且只能變化一次，這個變化可能發(fā)生在CP上升沿，也可能發(fā)生在CP=1期間某時刻，甚至發(fā)生在CP下降沿到來前瞬間，既可能是J、K變化引起的，也可能是干擾脈沖造成的。這是由于把輸出引回到主觸發(fā)器的輸入控制門G7、G8造成的。四、主從觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器四、主從觸發(fā)器2、主從JK觸發(fā)器2、主要特點(diǎn)①主從控制，時鐘脈沖觸發(fā)②功能完善，JK沒有約束，使用靈活方便③存在一次變化問題，抗干擾能力有待提高如果是干擾信號引起一次變化，則該變化結(jié)果將在CP下降沿到來時被送到從觸發(fā)器，造成永久性錯誤；如果是J、K變化造成，則需判斷產(chǎn)生一次變化的時刻，因為在此之后J、K的變化不再起作用，故一般情況下，主從JK觸發(fā)器要求在CP=1期間輸入信號應(yīng)保持不變。五、邊沿觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器五、邊沿觸發(fā)器1、邊沿D觸發(fā)器1、電路組成及工作原理為了解決主從JK觸發(fā)器的一次變化問題,增強(qiáng)電路工作的可靠性，便出現(xiàn)了邊沿觸發(fā)器。邊沿觸發(fā)器的具體電路結(jié)構(gòu)形式多樣，但邊沿觸發(fā)是共同的特點(diǎn)，下面用由同步D觸發(fā)器級聯(lián)起來構(gòu)成的邊沿D觸發(fā)器為例來說明電路的工作原理和主要特點(diǎn)。邊沿D觸發(fā)器雖然具有主從結(jié)構(gòu)形式,卻是邊沿觸發(fā)的電路。CP下降沿時刻有效五、邊沿觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器五、邊沿觸發(fā)器1、邊沿D觸發(fā)器2、主要特點(diǎn)①

CP邊沿(上升沿或下降沿)觸發(fā)。即在CP脈沖上升沿(或下降沿)時刻，觸發(fā)器按特性方程Qn+1=D轉(zhuǎn)換狀態(tài)。②

抗干擾能力極強(qiáng)。因為是邊沿觸發(fā)，只要在觸發(fā)沿附近極短暫的時間內(nèi),輸入信號D保持穩(wěn)定，觸發(fā)器就能夠可靠地接收。③

只具有置1、置0功能，在某些情況下，使用起來不如JK觸發(fā)器方便，因為JK觸發(fā)器在CP脈沖操作下，根據(jù)J、K取值不同，具有保持、置0、置1、翻轉(zhuǎn)四種功能。五、邊沿觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器五、邊沿觸發(fā)器2、邊沿JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理邊沿D觸發(fā)器特性方程CP下降沿時刻有效若令則得邊沿JK觸發(fā)器CP下降沿時刻有效五、邊沿觸發(fā)器第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器五、邊沿觸發(fā)器2、邊沿JK觸發(fā)器1、電路組成及工作原理第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換1、時鐘觸發(fā)器的分類

時鐘觸發(fā)器是指受時鐘信號控制的觸發(fā)器，包括同步觸發(fā)器以及具有主從和邊沿觸發(fā)特點(diǎn)的觸發(fā)器。一般時鐘觸發(fā)器特指邊沿觸發(fā)器。按照邏輯功能的不同特點(diǎn)，通常將時鐘觸發(fā)器分為SR觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器和T觸發(fā)器等幾種類型。1、SR型和JK型觸發(fā)器①SR型觸發(fā)器CP下降沿時刻有效在時鐘脈沖操作下根據(jù)輸入信號S、R取值的不同，凡具有置0、置1和保持功能的電路，都稱為SR型時鐘觸發(fā)器，簡稱SR觸發(fā)器。六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換1、時鐘觸發(fā)器的分類1、SR型和JK型觸發(fā)器②JK型觸發(fā)器在時鐘脈沖操作下，根據(jù)輸入信號S、R取值的不同，凡具有置0、置1、保持和翻轉(zhuǎn)功能的電路，都稱為JK型時鐘觸發(fā)器，簡稱JK觸發(fā)器。CP下降沿時刻有效六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換1、時鐘觸發(fā)器的分類①D型觸發(fā)器在時鐘脈沖操作下，凡具有置0、置1功能的電路，都稱為D型時鐘觸發(fā)器，簡稱D觸發(fā)器。CP下降沿時刻有效2、D型、T型和型觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換1、時鐘觸發(fā)器的分類②T型觸發(fā)器在時鐘脈沖操作下根據(jù)輸入信號T取值的不同，凡具有保持、翻轉(zhuǎn)功能的電路，即當(dāng)T=0時保持狀態(tài)不變,T=1時一定翻轉(zhuǎn)的電路，都稱為T型時鐘觸發(fā)器。2、D型、T型和型觸發(fā)器TQnQn+1注000保持011101翻轉(zhuǎn)110CP下降沿時刻有效六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換1、時鐘觸發(fā)器的分類2、D型、T型和型觸發(fā)器CP下降沿時刻有效③型觸發(fā)器凡是每來一個時鐘脈沖就翻轉(zhuǎn)一次的電路，都稱為型時鐘觸發(fā)器。不難看出，在T觸發(fā)器使T=1，便是一個觸發(fā)器。QnCPQn+1注0↓1翻轉(zhuǎn)1↓0六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換由于目前實際生產(chǎn)的集成時鐘觸發(fā)器只有JK型和D型，在這里將介紹如何將這兩種觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成其他類型的觸發(fā)器，以及它們之間的相互轉(zhuǎn)換。⑴轉(zhuǎn)換步驟①寫出已有觸發(fā)器和待求觸發(fā)器的特性方程；②變換待求觸發(fā)器的特性方程，使之形式與已有觸發(fā)器的特性方程一致；③比較求出轉(zhuǎn)換邏輯；④畫電路圖。六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑵JK觸發(fā)器到D、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換JK觸發(fā)器的特性方程①JK→DD觸發(fā)器的特性方程比較得：六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑵JK觸發(fā)器到D、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換JK觸發(fā)器的特性方程②JK→T比較得：六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換T觸發(fā)器的特性方程第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑵JK觸發(fā)器到D、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換JK觸發(fā)器的特性方程③JK→SR比較得：六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換SR觸發(fā)器的特性方程第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑶D觸發(fā)器到JK

、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換JK觸發(fā)器的特性方程①D→JKD觸發(fā)器的特性方程六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換比較得：第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑶D觸發(fā)器到JK

、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換②D→TD觸發(fā)器的特性方程六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換T觸發(fā)器的特性方程比較得：第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換2、不同類型時鐘觸發(fā)器間的轉(zhuǎn)換⑶D觸發(fā)器到JK

、T和SR觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換③D

→

SRD觸發(fā)器的特性方程六、時鐘觸發(fā)器的分類及轉(zhuǎn)換SR觸發(fā)器的特性方程比較得：第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器觸發(fā)器小結(jié)觸發(fā)器類型功能與約束RS觸發(fā)器D觸發(fā)器T觸發(fā)器JK觸發(fā)器功能置0√√√置1√√√保持√√√翻轉(zhuǎn)√√輸入是否有約束RS=0無無無觸發(fā)器小結(jié)特性方程RS觸發(fā)器基本同步主從邊沿CP=1期間有效CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器觸發(fā)器小結(jié)電平觸發(fā)電平觸發(fā)脈沖觸發(fā)邊沿觸發(fā)JK觸發(fā)器D觸發(fā)器T觸發(fā)器主從邊沿同步邊沿邊沿CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效CP=1期間有效CP下降(上升)沿有效CP下降(上升)沿有效第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器觸發(fā)器小結(jié)特性方程脈沖觸發(fā)電平觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)【習(xí)題】四版教材P546

10.210.310.510.6第十章時序數(shù)字電路§1.觸發(fā)器五版教材P389

9.29.39.59.6§2.時序電路的基本分析方法

和設(shè)計方法

一、概述二、時序電路的基本分析方法三、時序電路的基本設(shè)計方法第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法

一、概述1、時序邏輯電路的特點(diǎn)

第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述時序邏輯電路由兩部分組成，一部分是組合電路，一部分是觸發(fā)器構(gòu)成的存儲電路。時序電路的狀態(tài)是由存儲電路來記憶和表示。一、概述2、時序電路邏輯功能的表示方法第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述①邏輯表達(dá)式

X(x1，x2，…，xn)時序電路的輸入信號Q(q1，q2，…，qn)存儲電路的輸出信號W(w1，w2，…，wn)存儲電路的輸入信號這些信號之間的邏輯關(guān)系可用以下三個向量函數(shù)表示Y(y1，y2，…，yn)時序電路的輸出信號一、概述2、時序電路邏輯功能的表示方法第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述①邏輯表達(dá)式

式中tn、tn+1是相鄰的兩個離散時間輸出方程驅(qū)動方程狀態(tài)方程一、概述2、時序電路邏輯功能的表示方法第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述②狀態(tài)表、卡諾圖、狀態(tài)圖和時序圖

因時序電路的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)，是由構(gòu)成該時序電路的觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)和次態(tài)表示的，則不難根據(jù)上節(jié)介紹過的有關(guān)方法列出時序電路的狀態(tài)表，畫出時序電路的卡諾圖、狀態(tài)圖和時序圖。具體做法，將在后面結(jié)合具體電路進(jìn)行說明。一、概述3、時序邏輯電路分類第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述①按邏輯功能分

寄存器、移位寄存器、讀/寫存儲器、計數(shù)器、順序脈沖發(fā)生器等。②按電路中觸發(fā)器狀態(tài)變化是否同步分

同步時序電路和異步時序電路。同步時序電路狀態(tài)改變時，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器是同步翻轉(zhuǎn)的；異步時序電路狀態(tài)改變時，電路中要更新狀態(tài)的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)有先有后，是異步進(jìn)行的。一、概述3、時序邏輯電路分類第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法一、概述③按電路輸出信號的特性分Mealy型時序電路輸出不僅與現(xiàn)態(tài)有關(guān)，而且還取決于電路的輸入，Moore型時序電路輸出僅決定于電路的現(xiàn)態(tài)二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟時序電路的分析實質(zhì)上就是根據(jù)給定的時序邏輯電路，求其狀態(tài)表、狀態(tài)圖或時序圖。1、寫方程式①時鐘方程：各個觸發(fā)器時鐘信號的邏輯表達(dá)式②輸出方程：時序電路各輸出信號的邏輯表達(dá)式③驅(qū)動方程：各觸發(fā)器同步輸入端信號的邏輯表達(dá)式2、求狀態(tài)方程把驅(qū)動方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，即可求出時序電路的狀態(tài)方程，也就是各個觸發(fā)器次態(tài)輸出的邏輯表達(dá)式。二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法3、進(jìn)行計算把電路輸入和現(xiàn)態(tài)的各種可能取值，代入狀態(tài)方程和輸出方程進(jìn)行計算，求出相應(yīng)的次態(tài)和輸出。①狀態(tài)方程有效的時鐘信號，即凡不具備時鐘條件的方程式無效,也就是說觸發(fā)器將保持原來狀態(tài)不變;②電路的現(xiàn)態(tài)，即組成該電路各個觸發(fā)器的現(xiàn)態(tài)組合;③不能漏掉任何可能出現(xiàn)的現(xiàn)態(tài)和輸入的取值；④若現(xiàn)態(tài)的起始值給定，則可從給定值開始依次進(jìn)行計算，若未給定，則可從自己設(shè)定的起始值開始依次計算。注意二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法4、列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖或時序圖列狀態(tài)表、畫狀態(tài)圖或時序圖時應(yīng)注意：①狀態(tài)轉(zhuǎn)換是由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)換到次態(tài)，不是由現(xiàn)態(tài)轉(zhuǎn)換到現(xiàn)態(tài)，更不是由次態(tài)轉(zhuǎn)換到次態(tài)；②輸出是現(xiàn)態(tài)和輸入的函數(shù)，不是次態(tài)和輸入的函數(shù)；③畫時序圖時要明確，只有當(dāng)CP觸發(fā)沿到來時相應(yīng)觸發(fā)器才會更新狀態(tài)，否則只會保持原狀態(tài)不變。二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法5、電路功能說明一般情況下，用狀態(tài)圖或狀態(tài)表就可以反映電路的工作特性。但在實際應(yīng)用中，各個輸入、輸出信號都有確定的物理含義，因此，常需要結(jié)合這些信號的物理含義，進(jìn)一步說明電路的具體功能，或者結(jié)合時序圖說明時鐘脈沖與輸入、輸出及內(nèi)部變量之間的時間關(guān)系。二、時序電路的基本分析方法㈠分析的一般步驟二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法【例1】試畫出圖示時序電路的狀態(tài)圖和時序圖。

解：1、寫方程式①時鐘方程圖示電路是一個同步時序電路，對于同步時序電路時鐘方程可省去不寫。

二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法【例1】試畫出圖示時序電路的狀態(tài)圖和時序圖。

②輸出方程③驅(qū)動方程2、求狀態(tài)方程二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法Y輸出次態(tài)現(xiàn)態(tài)111011101001110010100000101110010000111111101100101011013、進(jìn)行計算二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法4、畫狀態(tài)圖與時序圖000001011111110100/0/1/1/1/1/1(a)/1010101/1(b)②時序圖①狀態(tài)圖二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法5、電路能否自啟動的判斷000001011111110100/0/1/1/1/1/1(a)/1010101/1(b)有效狀態(tài)在時序電路中，凡是被利用了的狀態(tài)，都叫做有效狀態(tài)。無效狀態(tài)在時序電路中，凡是沒有被利用的狀態(tài)，都叫做無效狀態(tài)。有效循環(huán)無效循環(huán)二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法5、電路能否自啟動的判斷000001011111110100/0/1/1/1/1/1(a)/1010101/1(b)能自啟動：在時序電路中，雖然存在無效狀態(tài)，但不形成循環(huán)，這樣的時序電路叫做能夠自啟動的時序電路。不能自啟動：在時序電路中，既有無效狀態(tài)存在，又形成循環(huán)，這樣的時序電路稱為不能自啟動的時序電路。二、時序電路的基本分析方法㈡分析舉例試畫出圖示時序電路的狀態(tài)圖和時序圖?！纠?】第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法二、時序電路的基本分析方法(二)分析舉例解：1、寫方程式

①時鐘方程：②驅(qū)動方程：圖示電路是一個異步時序電路。2、求狀態(tài)方程

CP上升沿有效CP上升沿有效上升沿有效第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法二、時序電路的基本分析方法(二)分析舉例CP上升沿有效D觸發(fā)器的特性方程：將驅(qū)動方程代入特性方程，可得CP1CP2CP2CP1CP1CP1CP2CP2CP2CP2CP2CP2CP0001CP0010CP0010CP0000CP0001CP0110CP0010CP0100111011101001110010100000FF0FF1FF2時鐘條件次態(tài)現(xiàn)態(tài)第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法二、時序電路的基本分析方法(二)分析舉例3、進(jìn)行計算

在依次將電路的現(xiàn)態(tài)代入狀態(tài)方程進(jìn)行計算求次態(tài)時，要注意每個方程式有效的時鐘條件，只有當(dāng)其時鐘條件具備時，觸發(fā)器才會按方程式的規(guī)定更新狀態(tài)，否則將保持狀態(tài)不變。CP上升沿有效

上升沿有效CP上升沿有效4、畫狀態(tài)圖與時序圖111100011000001010110101CP上升沿有效CP上升沿有效上升沿有效5、由狀態(tài)圖可知此電路雖有3個無效狀態(tài)101、110、111，但電路能自啟動。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法二、時序電路的基本分析方法(二)分析舉例.三、時序電路的基本設(shè)計方法

給定的是設(shè)計要求，或是一段文字描述，或是狀態(tài)圖，待求的是滿足要求的時序電路。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟(一)設(shè)計的一般步驟

1、進(jìn)行邏輯抽象，建立原始狀態(tài)圖

①分析給定設(shè)計要求，確定輸入變量、輸出變量、電路內(nèi)部狀態(tài)間的關(guān)系及狀態(tài)數(shù)；②定義輸入變量、輸出變量邏輯狀態(tài)的含義，進(jìn)行狀態(tài)賦值，對電路的各個狀態(tài)進(jìn)行編號；③按照題意建立原始狀態(tài)圖。2、進(jìn)行狀態(tài)化簡，求最簡狀態(tài)圖①確定等價狀態(tài)；

第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，都是等價狀態(tài)。②合并等價狀態(tài)，畫最簡狀態(tài)圖。3、畫出用二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼后的狀態(tài)圖①確定二進(jìn)制代碼的位數(shù)

若用M表示電路狀態(tài)數(shù)，用n代表要使用的二進(jìn)制代碼的位數(shù)，則根據(jù)編碼的概念，可根據(jù)下列不等式來確定n：第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟②對電路狀態(tài)進(jìn)行編碼

n位二進(jìn)制代碼有2n個，用來對M個狀態(tài)進(jìn)行編碼，方案有很多種，若選擇適當(dāng)，則可得到比較簡單的設(shè)計結(jié)果。③畫出編碼后的狀態(tài)圖狀態(tài)編碼方案確定之后，便可畫出用二進(jìn)制代碼表示電路狀態(tài)的狀態(tài)圖。4、選擇觸發(fā)器，求時鐘方程、輸出方程和狀態(tài)方程①選擇觸發(fā)器可供選擇的觸發(fā)器是JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器，前者功能齊全使用靈活，后者控制簡單設(shè)計容易。觸發(fā)器的個數(shù)應(yīng)等于對電路狀態(tài)進(jìn)行編碼的二進(jìn)制代碼的位數(shù)，即為n。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟②求時鐘方程若采用同步方案，各個觸發(fā)器的時鐘信號都選用輸入CP脈沖即可；若采用異步方案，則需根據(jù)狀態(tài)圖先畫出時序圖,然后從翻轉(zhuǎn)要求出發(fā)為各個觸發(fā)器選擇出合適的時鐘信號。③求輸出方程

可以從狀態(tài)圖中規(guī)定的輸出與現(xiàn)態(tài)和輸入的邏輯關(guān)系寫出輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)與或表達(dá)式，用公式法求其最簡表達(dá)式；也可由狀態(tài)圖畫出輸出信號的卡諾圖，再求最簡表達(dá)式，無論哪種方法化簡，均應(yīng)注意將無效狀態(tài)對應(yīng)的最小項當(dāng)成約束項處理，因這些狀態(tài)在電路正常工作時是不會出現(xiàn)的。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟④求狀態(tài)方程

第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟采用同步方案，可從狀態(tài)圖直接寫出狀態(tài)方程，再用公式法或卡諾圖法進(jìn)行化簡。不管用那種方法化簡，都要盡量利用約束項(無效狀態(tài)對應(yīng)的最小項)進(jìn)行化簡。采用異步方案時，若能注意一些特殊約束項(即不具備時鐘條件的觸發(fā)器該時刻的現(xiàn)態(tài)所對應(yīng)的最小項也可當(dāng)成約束項)的確認(rèn)和處理，則可得到更加簡化的狀態(tài)方程。無效狀態(tài)對應(yīng)的最小項當(dāng)約束項處理，與同步方案無異，且對每個觸發(fā)器次態(tài)函數(shù)都適用。6、畫邏輯電路圖5、求驅(qū)動方程①變換狀態(tài)方程使之具有和觸發(fā)器特性方程一致的表達(dá)形式；②與特性方程比較，按變量相同、系數(shù)相等、方程必等的原則求出驅(qū)動方程。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(一)設(shè)計的一般步驟;①先畫觸發(fā)器并編號，標(biāo)出有關(guān)輸入和輸出端；②按時鐘方程、驅(qū)動方程、輸出方程連線。7、檢查設(shè)計的電路能否自啟動將電路的無效狀態(tài)依次代入狀態(tài)方程進(jìn)行計算，看在CP信號操作下能否回到有效狀態(tài)，如無效狀態(tài)構(gòu)成循環(huán)，則設(shè)計的電路不能自啟動，應(yīng)采取措施予以解決。比如修改設(shè)計重新進(jìn)行狀態(tài)分配，或利用觸發(fā)器的異步輸入端強(qiáng)行預(yù)置有效狀態(tài)等。(二)設(shè)計舉例【例1】設(shè)計一個時序電路。要求見圖10.2.2所示狀態(tài)圖。解：題中已給出二進(jìn)制編碼的狀態(tài)圖，故設(shè)計的1、2、3步可省，直接從第4步開始。4、選擇觸發(fā)器、求時鐘方程、輸出方程和狀態(tài)方程第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例000001010011100101/1/0/0/0/0/0/Y排列：圖10.2.2②求時鐘方程采用同步方案，故CP0=CP1=CP2=CP第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例①選擇觸發(fā)器

由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用3個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。③求輸出方程a、確定約束項：110、111兩個代碼未出現(xiàn)，故和是約束項；b、求輸出Y的最簡表達(dá)式。由狀態(tài)圖規(guī)定的輸出與現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系為利用約束項化簡得④求狀態(tài)方程

用公式法或圖形法求狀態(tài)方程的最簡與或表達(dá)式。xxxxxx0001011011100010001010110100第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例000001010011100101/1/0/0/0/0/0/Y排列：圖10.2.25、求驅(qū)動方程

第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例JK觸發(fā)器的特性方程為：①變換狀態(tài)方程②比較特性方程求驅(qū)動方程6、畫邏輯圖CP0=CP1=CP2=CP第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,7、檢查電路能否自啟動將無效狀態(tài)110、111代入輸出方程和狀態(tài)方程進(jìn)行計算，110111000(有效狀態(tài))/0/1可見，所設(shè)計的時序電路能夠自啟動。第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,結(jié)果如下：設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，要求是：連續(xù)輸入3個或3個以上1時輸出1，其它情況均輸出0?！纠?】解：1、邏輯抽象，建立原始狀態(tài)圖

檢測電路的輸入是串行數(shù)據(jù)，輸出是檢測結(jié)果，從起始狀態(tài)出發(fā)，要檢測連續(xù)輸入3個和3個以上1的情況，故應(yīng)設(shè)置4個內(nèi)部狀態(tài)，即取M=4。用X和Y表示輸入數(shù)據(jù)和輸出結(jié)果，起始狀態(tài)為S0，S1、S2、S3表示連續(xù)輸入1個1、2個1、3個1和3個以上1時的狀態(tài)。X/YS0S1S2S31/01/01/11/10/00/00/00/0原始狀態(tài)圖第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例2、進(jìn)行狀態(tài)化簡，畫最簡狀態(tài)圖

S0S1S2X/Y1/01/01/10/00/00/0最簡狀態(tài)圖3、畫出用二進(jìn)制數(shù)編碼后的狀態(tài)圖

000111X/Y1/01/01/10/00/00/0第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例①確定等價狀態(tài)：S2和S3是等價狀態(tài)。②合并等價狀態(tài)，得最簡狀態(tài)圖。①狀態(tài)數(shù)M=3，故取n=2；②進(jìn)行狀態(tài)編碼，取S0=00、S1=01、S2=11；③畫編碼后的狀態(tài)圖。4、選擇觸發(fā)器，求時鐘方程、輸出方程和狀態(tài)方程

第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,000111X/Y1/01/01/10/00/00/0×1001×000010110100Y的卡諾圖①選用兩個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器；②采用同步方案，即CP0=CP1=CP；③求輸出方程，由狀態(tài)圖的輸出Y的卡諾圖，可得第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,④求狀態(tài)方程根據(jù)狀態(tài)圖畫出電路次態(tài)的卡諾圖如圖所示，由卡諾圖可得狀態(tài)方程如下：000111X/Y1/01/01/10/00/00/0xx1111011xx000000010110100電路次態(tài)的卡諾圖5、求驅(qū)動方程JK觸發(fā)器的特性方程①變換狀態(tài)方程，使之與特性方程形式相同第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,約束項②比較得：6、畫邏輯圖第十章時序數(shù)字電路§2.時序電路的基本分析方法和設(shè)計方法三、時序電路的基本設(shè)計方法(二)設(shè)計舉例,0010110/01/17、檢查電路能否自啟動

將電路無效狀態(tài)10代入輸出方程和狀態(tài)方程，計算得可見電能自啟動?！纠?】設(shè)計一個時序電路，要求見狀態(tài)圖。/0/0/0000001

010100011/0/1解：1、選擇觸發(fā)器、求時鐘方程、輸出方程