第五章同步时序逻辑电路 5.1概述 5.11时序逻辑电路结构 时序电路由组合电路和存储电路组成。其输出不仅取决于当时的输 入,还与过去的状态有关。 图中,x1~xn为时序电路输入 Z 信号,又称组合电路外部输入。z, 组合电路 Zm为时序电路输出信号,又称组 合电路外部输出。y1~ys为时序电… 路的“状态”信号,又称组合电 存储电路 路内部输入。Y1~Y为时序电路激 励信号,又称组合电路内部输出。 时钟CP 某一时刻的状态称为“现态”,记作y,某一现态下随外部信号变 化而即将到达的状态称为“次态”,记作y
第五章 同步时序逻辑电路 5．1 概述 5．1．1 时序逻辑电路结构 时序电路由组合电路和存储电路组成。其输出不仅取决于当时的输 入，还与过去的状态有关。 x1 Z1 xn Zm ys … y1 Y1 … Yr 组合电路 存储电路 时钟 CP 图中，x1 ~ xn 为时序电路输入 ： ： 信号， 又称组合电路外部输入。Z1 ~ Zm 为时序电路输出信号，又称组 合电路外部输出。y1 ~ ys 为时序电 路的 “状态” 信号，又称组合电 路内部输入。Y1 ~Yr为时序电路激 励信号，又称组合电路内部输出。 某一时刻的状态称为“现态”，记作y，某一现态下随外部信号变 化而即将到达的状态称为“次态”，记作y (n+1)
5.1.2时序电路分类 1.按电路工作方式划分 同步( Synchronous)时序电路—存储电路由带时钟控制的触发器组 成,电路状态的改变由系统统一时钟控制。时钟到来前的状态为“现 态”,时钟到来后的状态为“次态”。 异步( Asynchronous)时序电路——存储电路由触发器和延时元件组 成,时序电路中状态的改变不受统一时钟的控制,输入的变化将直接导 致输出的变化。 2.按输出与输入的关系划分 若电路输出与输入和状态有直接关系,称为Meay型时序逻辑电路 若时序电路输出仅与状态有直接关系,称为 Moore型时序逻辑电路。 3.按输入信号形式划分 根据输入信号的形式可分为脉冲类型和电平类型
5．1．2 时序电路分类 1．按电路工作方式划分 同步(Synchronous)时序电路——存储电路由带时钟控制的触发器组 成，电路状态的改变由系统统一时钟控制。时钟到来前的状态为“现 态”，时钟到来后的状态为“次态”。 异步(Asynchronous)时序电路——存储电路由触发器和延时元件组 成，时序电路中状态的改变不受统一时钟的控制，输入的变化将直接导 致输出的变化。 2．按输出与输入的关系划分 若电路输出与输入和状态有直接关系，称为 Mealy 型时序逻辑电路。 若时序电路输出仅与状态有直接关系，称为 Moore 型时序逻辑电路。 3．按输入信号形式划分 根据输入信号的形式可分为脉冲类型和电平类型
5.1.3同步时序逻辑电路描述方法 描述同步时序电路时,除采用函数表达式、真值表和卡诺图外,还 采用状态表、状态图和时间图加以描述。 1.逻辑函数表达式 (1)输出函数表达式 反映电路输出Z与输入ⅹ和状态y之间的关系。 对Mely型,函数表达式为:Z1=f(x1…xn,y1…y)1=1.m 对Mooe型,函数表达式为:21=f(y1…ys) 1 (2)激励函数表达式 反映存储电路输入Y与输入x和状态y之间的关系。 y=g(x1…xmy1…y =l..m
5．1．3 同步时序逻辑电路描述方法 描述同步时序电路时，除采用函数表达式、真值表和卡诺图外，还 采用状态表、状态图和时间图加以描述。 1．逻辑函数表达式 ⑴ 输出函数表达式 反映电路输出 Z 与输入 x 和状态 y 之间的关系。 对 Mealy 型，函数表达式为：Zi = fi ( x1…xn ,y1 …ys ) i=1…m 对 Moore 型，函数表达式为：Zi = fi ( y1 …ys ) i=1…m ⑵ 激励函数表达式 反映存储电路输入Y 与输入 x 和状态 y 之间的关系。 Yj = gj ( x1…xn ,y1 …ys ) i=1…m
5.1.3同步时序逻辑电路描述方法 (3)次态函数表达式 反映电路的次态y叶)与激励函数Y和电路现态y的关系 yIn+) k1( 2.状态表 反映时序电路输出Z、次态和电路输入ⅹ、现态y之间关系的表格 3.状态图 反映同步时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向 图。圆圈表示状态,有向线段表示状态转换关系,箭头起点为现态,终 点为次态 4.时间图 用波形图表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的 对应关系
5．1．3 同步时序逻辑电路描述方法 ⑶ 次态函数表达式 反映电路的次态y (n+1) 与激励函数Y 和电路现态 y 的关系 y (n+1) = kl ( Yj ,yi ) 2．状态表 反映时序电路输出 Z、次态和电路输入 x、现态 y 之间关系的表格。 3．状态图 反映同步时序电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的有向 图。圆圈表示状态，有向线段表示状态转换关系，箭头起点为现态，终 点为次态。 4．时间图 用波形图表示输入信号、输出信号和电路状态等的取值在各时刻的 对应关系
5.2同步时序逻辑电路分析 5.2.1同步时序逻辑电路分析方法与步骤 1.表格分析方法与步骤 (1)根据给定的同步时序电路,写出输出函数和激励函数表达式 (2)列出电路状态真值表,根据输入和状态在各种取值下的激励函 数值及触发器功能表,确定电路状态。 (3)根据状态真值表和输出函数表达式,作出电路状态表和状态图 (4)拟定一典型输入序列,画出时间图 2.代数分析方法与步骤 (1)根据给定的同步时序电路,写出输出函数和激励函数表达式。 (2)将激励函数表达式代入触发器次态方程,导出电路次态方程图。 (3)根据次态方程和输出函数表达式作出状态表,画出状态图。 (4)拟定一典型输入序列画出时间图,并用文字描述电路逻辑功能
5．2 同步时序逻辑电路分析 5．2．1 同步时序逻辑电路分析方法与步骤 1．表格分析方法与步骤 ⑴ 根据给定的同步时序电路，写出输出函数和激励函数表达式。 ⑵ 列出电路状态真值表，根据输入和状态在各种取值下的激励函 数值及触发器功能表，确定电路状态。 ⑶ 根据状态真值表和输出函数表达式，作出电路状态表和状态图。 ⑷ 拟定一典型输入序列，画出时间图。 2．代数分析方法与步骤 ⑴ 根据给定的同步时序电路，写出输出函数和激励函数表达式。 ⑵ 将激励函数表达式代入触发器次态方程，导出电路次态方程图。 ⑶ 根据次态方程和输出函数表达式作出状态表，画出状态图。 ⑷ 拟定一典型输入序列画出时间图，并用文字描述电路逻辑功能