第四章 時(shí)序邏輯電路

1、 觸發(fā)器第四章第四章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 時(shí)序電路概述 同步時(shí)序電路的分析 同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì) 異步時(shí)序電路 小結(jié)相關(guān)知識(shí)回顧：組合電路：組合電路：不含記憶元件不含記憶元件 、無(wú)反饋、無(wú)反饋、輸出與原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。、輸出與原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。本章任務(wù)：時(shí)序電路：時(shí)序電路：本章重點(diǎn)： 掌握觸發(fā)器的邏輯功能，小規(guī)模時(shí)序電路的分析方法與掌握觸發(fā)器的邏輯功能，小規(guī)模時(shí)序電路的分析方法與設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)方法。 含記憶元件含記憶元件 、有反饋、有反饋 、輸出與原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。、輸出與原來(lái)狀態(tài)有關(guān)。 介紹基本介紹基本記憶記憶單元電路觸發(fā)器，主要內(nèi)容有電路結(jié)構(gòu)、工作單元電路觸發(fā)器，主要內(nèi)容有電路結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯

2、功能。原理和邏輯功能。 介紹時(shí)序電路的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、邏輯功能，時(shí)序電路介紹時(shí)序電路的基本概念、組成結(jié)構(gòu)、邏輯功能，時(shí)序電路的分析方法與設(shè)計(jì)方法。的分析方法與設(shè)計(jì)方法。 第四章第四章 時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路 第一節(jié)第一節(jié) 觸發(fā)器觸發(fā)器v 觸發(fā)器觸發(fā)器能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。能夠存儲(chǔ)一位二進(jìn)制信息的基本單元電路。v 觸發(fā)器特點(diǎn)觸發(fā)器特點(diǎn)1.具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，分別表示邏輯，分別表示邏輯0和邏輯和邏輯1。2.在輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸在輸入信號(hào)作用下，可從一種狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一種狀態(tài)；在輸入信號(hào)取消后，入信號(hào)取消后，能保持狀態(tài)不變。能保持狀態(tài)

3、不變。 v 觸發(fā)器分類(lèi)觸發(fā)器分類(lèi)按按觸發(fā)方式觸發(fā)方式分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。分：電位觸發(fā)方式、主從觸發(fā)方式及邊沿觸發(fā)方式。按按邏輯功能邏輯功能分：分：RS觸發(fā)器、觸發(fā)器、D觸發(fā)器、觸發(fā)器、JK觸發(fā)器和觸發(fā)器和T觸發(fā)器。觸發(fā)器。RD、SD為為1輸出不變輸出不變一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器11101101（一）與非門(mén)構(gòu)成的基本（一）與非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)：1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)Q 輸出：輸出：Q，輸入：輸入：RD，SD RD=1，SD=1：Q=0，Q=1 RD=1，SD=1：Q=1，Q=0&G1QRD&G2QSDQ

4、QRDSDRS&G1QRD&G2QSDRDSDQ Q010 1101 000 不定（不定（X）11 不變不變&G1QRD&G2QSD一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器4. 特征表特征表10113. 工作原理工作原理1000 RD、SD同時(shí)變同時(shí)變?yōu)闉?時(shí)，輸出不穩(wěn)時(shí)，輸出不穩(wěn)定。定。 RD=0，SD=1：Q=1，Q=0 RD=1，SD=0：Q=0，Q=1 RD=0，SD=0：Q=1，Q=1，且不穩(wěn)定且不穩(wěn)定 RD=1，SD=1：Q，Q 保持不變保持不變0101&G1QRD&G2QSD&G1QRD&G2QSDQ： 觸發(fā)器原端或觸發(fā)器原端或1端端。 RD：置：置0或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號(hào)上用圓

5、圈表示。）或復(fù)位端（低電平有效，邏輯符號(hào)上用圓圈表示。）SD：置：置1或置位端（低電平有效）或置位端（低電平有效）Q ：觸發(fā)器非端或：觸發(fā)器非端或0端端通常將通常將Q端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。端狀態(tài)作為觸發(fā)器的輸出狀態(tài)。一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器 RDSDQ Q010 1101 000 不定（不定（X）11 不變不變4. 特征表特征表QQRDSDRSRDSDQnQn+1 0 0 0 X 0 0 1 X 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 15. 5. 特征方程特征方程Qn+1+1卡諾圖卡諾圖特征方程特征方程Qn ：原狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)：原

6、狀態(tài)或現(xiàn)態(tài)Qn+1+1：新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)：新?tīng)顟B(tài)或次態(tài)輸入同為輸入同為1，輸出不變。，輸出不變。特征表特征表一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器輸入同為輸入同為0，輸出不定。，輸出不定。置置1有效，輸出有效，輸出Q為為1。置置0有效，輸出有效，輸出Q為為0。1DDDD1SRQRSQnn約束條件：輸入信約束條件：輸入信號(hào)不能同時(shí)為零。號(hào)不能同時(shí)為零。QnRDSD0001111001000111Qn+1ARCHITECTURE rsff_a OF rsff2 ISBEGIN PROCESS(r, s) VARIABLE state : bit :=0; BEGIN END PROCESS ;END rsf

7、f_a;6. VHDL描述描述一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器不定狀態(tài)不定狀態(tài)的描述的描述邏輯功能邏輯功能的描述的描述狀態(tài)輸出狀態(tài)輸出ENTITY rsff2 IS PORT(r, s : IN bit; q, nq : OUT bit);END rsff2; ASSERT NOT (r=0 AND s =0) REPORT Both r and s =0 SEVERITY error; IF r=1 AND s=1 THEN state := state; ELSIF r = 1 AND s = 0 THEN state := 1; ELSE state := 0; END IF; q =

8、state ; nq = NOT ( state ) ;端口端口(輸入輸入/輸出）輸出）定義定義一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器（二）或非門(mén)構(gòu)成的基本（二）或非門(mén)構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)Q 輸出：輸出：Q，輸入：輸入：RD，SDRD SD Qn+1 0 0 Qn 0 1 1 1 0 0 1 1 X3. 特征表、特性方程特征表、特性方程 0DDDD1SRQRSQnnQQRDSDRS1G1QRD1G2QSD1. 電路組成與工作原理電路組成與工作原理CP=0：狀態(tài)保持：狀態(tài)保持增加一個(gè)控制端，控制觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸入變化增加一個(gè)控制端，控制觸發(fā)器的狀態(tài)隨輸

9、入變化。S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= X 輸入端輸入端R、S通過(guò)與非門(mén)通過(guò)與非門(mén)作用于基本作用于基本RS觸發(fā)器。觸發(fā)器。CP=1：RS觸發(fā)器輸入端均為觸發(fā)器輸入端均為1。一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器（三）同步（三）同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器第一部分：與非第一部分：與非門(mén)門(mén)G1和和G2構(gòu)成基構(gòu)成基本本RS觸發(fā)器觸發(fā)器第二部分：第二部分：與非門(mén)與非門(mén)G3和和G4構(gòu)成構(gòu)成控制電路控制電路 G2S&G1QR&QG3S&G4R&CP1 11 1符號(hào)：符號(hào)：QQRS1R1SCPC12. 2. 特征表特征表01SRQRS

10、 Qnn約束條件：輸入不能同時(shí)為約束條件：輸入不能同時(shí)為1。3. 特征方程特征方程 RSQn+1 00 Qn 01 1 10 0 11 X 一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器CP=1：S=0，R=0：Qn+1=Qn S=1，R=0：Qn+1=1 S=0，R=1：Qn+1=0 S=1，R=1：Qn+1= X（三）同步（三）同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器假設(shè)：假設(shè)：CP=1時(shí)，輸入信號(hào)不改變。時(shí)，輸入信號(hào)不改變。4. 同步同步RS觸發(fā)器波形圖分析觸發(fā)器波形圖分析SR=00,Q保持。保持。一、基本一、基本RS觸發(fā)器觸發(fā)器SR=10,Q置置1。SR=01,Q置置0。SR=11,Q不定。不定。二、主從觸發(fā)器二、主從

11、觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)（一）主從（一）主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器 輸入信號(hào)：輸入信號(hào)：R、S（高有效）（高有效） 同步同步RS觸發(fā)器在觸發(fā)器在CP時(shí)，時(shí)，R、S變化引起變化引起輸出多次改變。輸出多次改變。時(shí)鐘輸入：時(shí)鐘輸入：CP 主從觸發(fā)器有多種：主從主從觸發(fā)器有多種：主從RS觸發(fā)器、主從觸發(fā)器、主從JK觸發(fā)器及主從觸發(fā)器及主從T觸發(fā)器等觸發(fā)器等。異步置異步置0、置、置1：RD、SD （不受（不受CP限制，低有效）限制，低有效）輸出信號(hào)輸出信號(hào)：Q、QQQRS1R1SCPC1SDSRDR二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器2. 組成及工作原理組成及工作原理組成：由兩個(gè)同步組成：由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器級(jí)聯(lián)

12、而成。觸發(fā)器級(jí)聯(lián)而成。 工作原理：工作原理：從觸發(fā)器從觸發(fā)器主觸發(fā)器主觸發(fā)器 CP為高電平：主觸發(fā)器輸出為高電平：主觸發(fā)器輸出A、B按照同步按照同步RS觸發(fā)器的功能翻觸發(fā)器的功能翻轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器的狀態(tài)不變，轉(zhuǎn)，從觸發(fā)器的狀態(tài)不變，Q狀態(tài)狀態(tài)保持。保持。 CP變?yōu)榈碗娖剑盒盘?hào)變?yōu)榈碗娖剑盒盘?hào)A、B作作為從觸發(fā)器為從觸發(fā)器S、R信號(hào)輸入，從觸信號(hào)輸入，從觸發(fā)器狀態(tài)變化。從觸發(fā)器的動(dòng)作發(fā)器狀態(tài)變化。從觸發(fā)器的動(dòng)作發(fā)生在發(fā)生在CP的下降沿。的下降沿。 CP為低電平以后：主觸發(fā)器為低電平以后：主觸發(fā)器維持原狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的狀維持原狀態(tài)不變，從觸發(fā)器的狀態(tài)不再改變。態(tài)不再改變。 時(shí)鐘時(shí)鐘CP直接作用于主

13、觸直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。 主從主從RS觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)只發(fā)生在觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)只發(fā)生在CP的下降沿。的下降沿。3. 3. 特征表特征表01SRQRS Qnn4. 特征方程特征方程 RSQn+1 00 Qn 01 1 10 0 11 X 主從主從RS觸發(fā)器特征表觸發(fā)器特征表二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器結(jié)論：結(jié)論：主從主從RS觸發(fā)器觸發(fā)器的特性方程與的特性方程與同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器相同，只相同，只是控制方式不同，邏輯符號(hào)亦不同。是控制方式不同，邏輯符號(hào)亦不同。QQRS1R1SCPC1SDSRDRQQRS1R1SCPC1二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 組

14、成組成（二）主從計(jì)數(shù)觸發(fā)器（二）主從計(jì)數(shù)觸發(fā)器2. 邏輯功能邏輯功能R= Qn S= QnnnnnnnQQQQQRSQ1 特征方程表明：每一個(gè)特征方程表明：每一個(gè)CP的下降沿都會(huì)使觸發(fā)器的輸出狀的下降沿都會(huì)使觸發(fā)器的輸出狀態(tài)發(fā)生一次變化。觸發(fā)器以一位二進(jìn)制數(shù)方式記錄態(tài)發(fā)生一次變化。觸發(fā)器以一位二進(jìn)制數(shù)方式記錄CP時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)的個(gè)數(shù)，稱(chēng)其為計(jì)數(shù)觸發(fā)器，也稱(chēng)為的個(gè)數(shù)，稱(chēng)其為計(jì)數(shù)觸發(fā)器，也稱(chēng)為T(mén)觸發(fā)器。觸發(fā)器。 3. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)QQRS1R1SCPC1SDSRDRQQCPCSDSRDRQQCPC二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器4. 應(yīng)用應(yīng)用 電路連接的特點(diǎn)：第一個(gè)觸發(fā)器的電路連接的特點(diǎn)：第一個(gè)

15、觸發(fā)器的CP1端作為計(jì)數(shù)脈沖端作為計(jì)數(shù)脈沖CP輸入端，輸入端，Q1與第二個(gè)觸發(fā)器的與第二個(gè)觸發(fā)器的CP2端相連，依次有端相連，依次有Qi與與CPi+1相相連，觸發(fā)器的輸出連，觸發(fā)器的輸出Q4Q3Q2Q1代表四位二進(jìn)制數(shù)。代表四位二進(jìn)制數(shù)。 CPQ1Q11R1SC1SRQ2Q21R1SC1SRQ3Q31R1SC1SRQ4Q41R1SC1SR二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器4. 應(yīng)用應(yīng)用 每一個(gè)每一個(gè)CP下降沿，都會(huì)使下降沿，都會(huì)使Q的狀態(tài)變化，的狀態(tài)變化，Q4Q3Q2Q1代表四代表四位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)，故稱(chēng)該電路為四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。，故稱(chēng)該電路為四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 CP信號(hào)頻率每經(jīng)過(guò)一個(gè)觸發(fā)器頻率

16、減半，信號(hào)頻率每經(jīng)過(guò)一個(gè)觸發(fā)器頻率減半， Q4輸出信號(hào)的輸出信號(hào)的頻率是輸入脈沖的十六分之一，這種頻率之間的關(guān)系稱(chēng)為頻率是輸入脈沖的十六分之一，這種頻率之間的關(guān)系稱(chēng)為“分分頻頻”。Q1是是CP信號(hào)的二分頻，信號(hào)的二分頻，Q4是是CP信號(hào)的十六分頻。信號(hào)的十六分頻。 二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)（三）主從（三）主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器輸入信號(hào)：輸入信號(hào)：J、K時(shí)鐘輸入：時(shí)鐘輸入：CP異步置異步置0、置、置1：RD、SD （不受（不受CP限制，低有效）限制，低有效）輸出信號(hào)輸出信號(hào)：Q、QQQKJ1K1JCPC1SDSRDR2. 邏輯功能邏輯功能由兩個(gè)同步由兩個(gè)同步RS觸發(fā)器構(gòu)成

17、觸發(fā)器構(gòu)成CP=0：從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并動(dòng)作：從觸發(fā)器接受主觸發(fā)器狀態(tài)并動(dòng)作CP=1: 主觸發(fā)器接受激勵(lì)信號(hào)并主觸發(fā)器接受激勵(lì)信號(hào)并動(dòng)作動(dòng)作二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器nnnnQKQQJQ1 nnnQKQJQ1 主觸發(fā)器主觸發(fā)器從觸發(fā)器從觸發(fā)器1 1 時(shí)鐘時(shí)鐘CP直接作用于主觸發(fā)直接作用于主觸發(fā)器，反相后作用于從觸發(fā)器。器，反相后作用于從觸發(fā)器。 忽略異步輸入信號(hào)忽略異步輸入信號(hào)RDSDnQKRnQJS特征表特征表 KJQn+1 00 Qn 10 0 01 1 11 nQ nnQRSQ1特征表特征表 KJQn+1 00 Qn 10 0 01 1 11 nQ 2. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和激勵(lì)表狀態(tài)轉(zhuǎn)

18、換圖和激勵(lì)表 激勵(lì)表激勵(lì)表 Qn Qn+1 J K 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 10狀態(tài)狀態(tài) 0狀態(tài)狀態(tài) 1J=0K=XK=0J=XJ=1K= XK=1J= X狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器13. 主從主從JK觸發(fā)器對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求觸發(fā)器對(duì)激勵(lì)信號(hào)的要求CP=1期間期間, 若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器 為了使主從觸發(fā)器的邏輯功能符合特征表，為了使主從觸發(fā)器的邏輯功能符合特征表， 要求要求J、K信信號(hào)在時(shí)鐘

19、號(hào)在時(shí)鐘CP上升沿之前輸入，且一直保持到下降沿到來(lái)之后。上升沿之前輸入，且一直保持到下降沿到來(lái)之后。 （四）主從（四）主從觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的J、K端連接在一起構(gòu)成端連接在一起構(gòu)成T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 T 特征表特征表 T Qn+1 0 Qn 1nQ 2. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)3. 特征表特征表二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器1. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)JK 特征表特征表 K J Qn+1 0 0 Qn 1 0 0 0 1 1 1 1nQ QQT1TCPC1SDSRDRnnnnQTQTQTQ1 激勵(lì)表激勵(lì)表 Qn Qn+1 T 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 04. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換

20、圖5. 特征方程特征方程二、主從觸發(fā)器二、主從觸發(fā)器0T=0T=11T=1T=0主從觸發(fā)器：主從觸發(fā)器：CP=1, 若若J、K變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。變化，觸發(fā)器的狀態(tài)與特征表不一致。（一）（一）維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)輸入信號(hào)：輸入信號(hào)：D時(shí)鐘輸入：時(shí)鐘輸入：CP(上升沿觸發(fā)上升沿觸發(fā))邊沿觸發(fā)器：邊沿觸發(fā)器：上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)，激勵(lì)端的信號(hào)在觸發(fā)信激勵(lì)端的信號(hào)在觸發(fā)信 號(hào)的前后幾個(gè)延遲時(shí)間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地號(hào)的前后幾個(gè)延遲時(shí)間內(nèi)保持不變，便可以穩(wěn)定地 根據(jù)特征表工作。根據(jù)特征表工作。三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器 具有較強(qiáng)

21、的抗具有較強(qiáng)的抗干擾能力，可靠性干擾能力，可靠性高。高。 輸出信號(hào)輸出信號(hào)：Q、Q異步置、置：異步置、置：RD、SDQQD21DCPC1SDSRDRD1& 對(duì)激勵(lì)信號(hào)對(duì)激勵(lì)信號(hào)要求嚴(yán)格，抗干要求嚴(yán)格，抗干擾能力差。擾能力差。0 01 11 11 10 02. 邏輯功能邏輯功能D1，Qn0，CP上升沿：上升沿：Qn+11D1，Qn1D0，Qn0D0，Qn1CP上升沿：上升沿：Qn+1?自己分析：自己分析：置置1維持線(xiàn)維持線(xiàn)三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器置置0阻塞線(xiàn)阻塞線(xiàn)0111101001 0011101忽略異步信號(hào)忽略異步信號(hào)輸出維持不變輸出維持不變 Qn+1=D 特征表特征表 D Qn+1 0

22、 0 1 1 激勵(lì)表激勵(lì)表 Qn Qn+1 D 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 13. 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖4. 特征方程特征方程三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器0D=1D=01D=1D=0（二）邊沿（二）邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器1. 邏輯符號(hào)邏輯符號(hào)輸入信號(hào)：輸入信號(hào)：J、K時(shí)鐘輸入：時(shí)鐘輸入：CP（下降沿觸發(fā)）（下降沿觸發(fā)）三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器輸出信號(hào)輸出信號(hào)：Q、Q2. 組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu) 集電極開(kāi)路與非集電極開(kāi)路與非門(mén)門(mén)1、2是輸入引導(dǎo)門(mén)，是輸入引導(dǎo)門(mén)，其傳輸延遲時(shí)間比與或其傳輸延遲時(shí)間比與或非門(mén)非門(mén)3 3、4 4長(zhǎng)。長(zhǎng)。 與或非門(mén)與或非門(mén)3 3、4 4構(gòu)成基本觸發(fā)器構(gòu)成基本

23、觸發(fā)器 。QQKJ1K1JCPC1三、邊沿觸發(fā)器三、邊沿觸發(fā)器3. 工作原理工作原理CP=0：觸發(fā)器狀態(tài)保持；：觸發(fā)器狀態(tài)保持； CP由由1變?yōu)樽優(yōu)?：門(mén)：門(mén)3、4可以等可以等效成一個(gè)基本效成一個(gè)基本RS觸發(fā)器，輸出狀觸發(fā)器，輸出狀態(tài)由態(tài)由g、h電平?jīng)Q定。電平?jīng)Q定。CP=1：觸發(fā)器狀態(tài)保持；：觸發(fā)器狀態(tài)保持； 由于門(mén)由于門(mén)1、2的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，的延遲時(shí)間較長(zhǎng)，g及及h的狀態(tài)保持的是的狀態(tài)保持的是CP下降沿下降沿之前的之前的J、K信號(hào)。信號(hào)。結(jié)論：只要在結(jié)論：只要在CP下降沿前一個(gè)門(mén)的延遲時(shí)間下降沿前一個(gè)門(mén)的延遲時(shí)間J、K信號(hào)保持不信號(hào)保持不變，觸發(fā)器就能穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)。在變，觸發(fā)器就能穩(wěn)定翻轉(zhuǎn)。在C

24、P變?yōu)樽優(yōu)?后，即使后，即使J、K變化，由變化，由于門(mén)于門(mén)1、2延遲的作用，觸發(fā)器的狀態(tài)不受延遲的作用，觸發(fā)器的狀態(tài)不受J、K變化的影響。變化的影響。 邊沿邊沿JK觸發(fā)器的特征表、觸發(fā)器的特征表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特征方程均狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、特征方程均與主從與主從JK觸發(fā)器相同。觸發(fā)器相同。 CP=0： h和和g端端為為1，門(mén)，門(mén)3及及4被封鎖，被封鎖，觸發(fā)器狀態(tài)保持。觸發(fā)器狀態(tài)保持。 CP=1：狀態(tài)可以表示：狀態(tài)可以表示為：為： 觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。觸發(fā)器的狀態(tài)維持不變。QQQQQQQQQQgh111. 移位寄存器移位寄存器四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用應(yīng)用：應(yīng)用： 四個(gè)四個(gè)D觸發(fā)器的時(shí)鐘觸發(fā)器的時(shí)

25、鐘接在一起，作為移位脈沖。接在一起，作為移位脈沖。 置置0 0端連在一起作為清端連在一起作為清零端，加入一個(gè)負(fù)脈沖，零端，加入一個(gè)負(fù)脈沖，各觸發(fā)器的狀態(tài)全為各觸發(fā)器的狀態(tài)全為0。 置置1 1端接端接在一起，接高在一起，接高電平。電平。數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼2數(shù)碼數(shù)碼1數(shù)碼數(shù)碼4數(shù)碼數(shù)碼3數(shù)碼數(shù)碼22. 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 CPi+1與與Qi相連，相連，Qi+1在在Qi下降沿翻轉(zhuǎn)。下降沿翻轉(zhuǎn)。四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用 D與與Q連接，因連接，因此此Q在在CP上升沿翻上升沿翻轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 由由D觸發(fā)器構(gòu)成觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)的四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器器 3.觸發(fā)器邏輯

26、功能變換觸發(fā)器邏輯功能變換四、觸發(fā)器的應(yīng)用四、觸發(fā)器的應(yīng)用nnnQKQJQ1DQn1（1）JK觸發(fā)器改為觸發(fā)器改為D觸發(fā)器觸發(fā)器JK觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：D觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：KJDD比較得：比較得：（2）D觸發(fā)器改為觸發(fā)器改為JK觸發(fā)器觸發(fā)器D觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：DQn1JK觸發(fā)器特征方程：觸發(fā)器特征方程：nnnQKQJQ1比較得：比較得：nnQKQJD若用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，則：若用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)，則： nnQKQJDnnnnQDDQ)QD(QQQKJ1K1JCPC11D1. 同步同步RS觸發(fā)器觸發(fā)器2. 主從主從JK觸發(fā)器觸發(fā)器3. 維持阻塞維持阻塞D觸發(fā)器觸發(fā)器0

27、1SRQRSQnnnnnQKQJ Q1邏輯功能與主從邏輯功能與主從JK觸發(fā)器相同，觸發(fā)器相同， 只是觸發(fā)方式不同。只是觸發(fā)方式不同。Qn+1=D4. 邊沿邊沿JK觸發(fā)器觸發(fā)器觸發(fā)器小結(jié)觸發(fā)器小結(jié) 本小節(jié)應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：觸發(fā)器的基本概念；電平觸發(fā)本小節(jié)應(yīng)重點(diǎn)掌握以下內(nèi)容：觸發(fā)器的基本概念；電平觸發(fā)與邊沿觸發(fā)的概念；與邊沿觸發(fā)的概念；RS、JK、D觸發(fā)器的符號(hào)及其邏輯功能；觸觸發(fā)器的符號(hào)及其邏輯功能；觸發(fā)器的基本應(yīng)用、邏輯功能之間的轉(zhuǎn)換等。發(fā)器的基本應(yīng)用、邏輯功能之間的轉(zhuǎn)換等。QQRS1R1SCPC1QQKJ1K1JCPC1SDSRDRQQD21DCPC1SDSRDRD1&型型 號(hào)號(hào)功功 能能

28、 名名 稱(chēng)稱(chēng)74LS/ALS74（H，S，L）雙雙D觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74LS75四四D鎖存器鎖存器74LS/ALS109雙雙JK觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)觸發(fā)器，上升沿觸發(fā)74LS/ALS112（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)74LS/ALS113（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，僅含預(yù)置端觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，僅含預(yù)置端74LS/ALS114（S）雙雙JK觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，共用時(shí)鐘、共用復(fù)位觸發(fā)器，下降沿觸發(fā)，共用時(shí)鐘、共用復(fù)位74LS/ALS174（S）六六D觸發(fā)器，共用清零觸發(fā)器，共用清零74LS/ALS175（S）四四D觸發(fā)器，共用時(shí)鐘、共用清零觸發(fā)器，共

29、用時(shí)鐘、共用清零74LS/ALS273八八D觸發(fā)器，帶異步清零觸發(fā)器，帶異步清零74LS/ALS373八八D鎖存器，三態(tài)輸出鎖存器，三態(tài)輸出74LS/ALS374八八D觸發(fā)器，含輸出使能，三態(tài)輸出觸發(fā)器，含輸出使能，三態(tài)輸出常用常用TTL集成觸發(fā)器集成觸發(fā)器第二節(jié)第二節(jié) 時(shí)序電路概述時(shí)序電路概述 時(shí)序電路的特點(diǎn)時(shí)序電路的特點(diǎn)1. 組合電路：組合電路：電路的輸出電路的輸出只與電路的輸入有關(guān)，只與電路的輸入有關(guān)，與電路的與電路的前一時(shí)刻前一時(shí)刻的狀態(tài)無(wú)關(guān)。的狀態(tài)無(wú)關(guān)。2. 時(shí)序電路：時(shí)序電路：電路在某一時(shí)刻的輸出電路在某一時(shí)刻的輸出取決于該時(shí)刻電路的輸入取決于該時(shí)刻電路的輸入還取決于還取決于前一時(shí)

30、刻電路的狀態(tài)前一時(shí)刻電路的狀態(tài)時(shí)序電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)序電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 組合電路組合電路+觸發(fā)器觸發(fā)器電路的狀態(tài)與電路的狀態(tài)與時(shí)間時(shí)間順序有關(guān)順序有關(guān)由觸發(fā)器保存由觸發(fā)器保存第二節(jié)第二節(jié) 時(shí)序電路概述時(shí)序電路概述 組合電路組合電路存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路Z1ZnW1WhY1YkX1Xn時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘信號(hào)未注明未注明輸出方程：輸出方程：Z（tn）= FX（tn），），Y（tn）狀態(tài)方程：狀態(tài)方程：Y（tn+1）= GW（tn），），Y（tn）驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程:W（tn）= HX（tn），），Y（tn） 時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路輸入信號(hào)輸入信號(hào)存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)電路輸出信號(hào)輸出信號(hào)時(shí)序電路時(shí)序電路輸

31、出信號(hào)輸出信號(hào)時(shí)序電路時(shí)序電路輸入信號(hào)輸入信號(hào)現(xiàn)態(tài)現(xiàn)態(tài)，或，或原狀態(tài)原狀態(tài)次態(tài)次態(tài)或或新?tīng)顟B(tài)新?tīng)顟B(tài)式中：式中：tn、tn+1表示相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間表示相鄰的兩個(gè)離散時(shí)間 時(shí)序電路的分類(lèi)時(shí)序電路的分類(lèi)1. 根據(jù)時(shí)序電路輸出信號(hào)的特點(diǎn)分類(lèi)根據(jù)時(shí)序電路輸出信號(hào)的特點(diǎn)分類(lèi) Z（tn）=FY（tn）穆?tīng)栃停聽(tīng)栃停∕oore）電路）電路FX（tn），），Y（tn）米里型（米里型（Mealy）電路）電路2. 根據(jù)根據(jù)時(shí)序電路中時(shí)鐘信號(hào)的連接方式分類(lèi)時(shí)序電路中時(shí)鐘信號(hào)的連接方式分類(lèi) 時(shí)序電路時(shí)序電路同步：同步：異步：異步：存儲(chǔ)電路里存儲(chǔ)電路里所有觸發(fā)器所有觸發(fā)器由一個(gè)由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖源控制脈沖

32、源控制沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖第二節(jié)第二節(jié) 時(shí)序電路概述時(shí)序電路概述 第三節(jié)第三節(jié) 同步時(shí)序電路的分析同步時(shí)序電路的分析 同步時(shí)序電路的分析就是根據(jù)給定的同步時(shí)序電同步時(shí)序電路的分析就是根據(jù)給定的同步時(shí)序電路，通過(guò)列寫(xiě)方程，分析計(jì)算在時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)路，通過(guò)列寫(xiě)方程，分析計(jì)算在時(shí)鐘信號(hào)和輸入信號(hào)的作用下，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律以及輸出信號(hào)的變化的作用下，電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換規(guī)律以及輸出信號(hào)的變化規(guī)律，最后說(shuō)明該電路完成的邏輯功能。規(guī)律，最后說(shuō)明該電路完成的邏輯功能。 作作時(shí)序圖時(shí)序圖列寫(xiě)各觸發(fā)器的列寫(xiě)各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程列寫(xiě)時(shí)序電路的列寫(xiě)時(shí)序電路的輸出方程輸出方程求觸發(fā)器的求觸發(fā)器的

33、狀態(tài)方程狀態(tài)方程作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述時(shí)序電路的邏輯功能描述時(shí)序電路的邏輯功能同同步步時(shí)時(shí)序序電電路路的的分分析析步步驟驟畫(huà)出時(shí)鐘脈沖作用下畫(huà)出時(shí)鐘脈沖作用下的輸入、輸出波形圖的輸入、輸出波形圖描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換描述輸入與狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系的表格或圖形關(guān)系的表格或圖形根據(jù)特性方程根據(jù)特性方程組合電路的輸出組合電路的輸出輸入端的表達(dá)式，輸入端的表達(dá)式，如如T、J、K、D。一、分析步驟一、分析步驟 Q2nQ1nCP1Q1Q11K1JC1FF1Q2Q21K1JC1FF2Z&例：例：已知同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能。已知同步時(shí)序電路的邏輯圖，試分析電路的邏輯功能。

34、解：解： 1. 列寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程列寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：J1n = K1n = 1J2n = K2n = Q1n輸出方程輸出方程:Zn = Q1nQ2n2. 求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特征觸發(fā)器的特征方程為：方程為：nnnQKQ JQ1 nQ 1nnnnnQKQJQ222212nnnnQQQ Q2121nnnnnQKQ JQ111111二、分析舉例二、分析舉例將將J、 K分別代入，得到分別代入，得到兩個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程兩個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程3.作出電路的作出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法：填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法： 列出列出Q2n Q1n

35、 所有組合所有組合由狀態(tài)方程由狀態(tài)方程求求Q2n+1 Q1n+1二、分析舉例二、分析舉例由輸出方程由輸出方程求求Zn次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n 輸出輸出Zn0 00 11 01 1nnQ Q111nnnnnQQQ QQ212112Zn = Q1nQ2n0 11 01 10 00001將將Q2n、Q1n分別代入狀態(tài)分別代入狀態(tài)方程求方程求Q2n+1、Q1n+1將將Q2n、Q1n分別代分別代入輸出方程求入輸出方程求Z/0次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n 輸出輸出Zn0 00 11 01 10 11 01 10 00001由狀態(tài)表轉(zhuǎn)換表繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)

36、換圖由狀態(tài)表轉(zhuǎn)換表繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖000111/0/1/Zn/0二、分析舉例二、分析舉例Q2Q1轉(zhuǎn)換方向轉(zhuǎn)換方向電路狀態(tài)電路狀態(tài)輸入輸入/輸出輸出104. 作時(shí)序圖作時(shí)序圖 為了更好地描述電路的工作過(guò)程，常給出時(shí)序圖或稱(chēng)波為了更好地描述電路的工作過(guò)程，常給出時(shí)序圖或稱(chēng)波形圖，畫(huà)出時(shí)鐘脈沖和輸入信號(hào)的作用下，狀態(tài)和輸出信號(hào)形圖，畫(huà)出時(shí)鐘脈沖和輸入信號(hào)的作用下，狀態(tài)和輸出信號(hào)變化的波形圖。變化的波形圖。 利用狀態(tài)表或狀態(tài)圖，首先畫(huà)出時(shí)鐘脈沖，再畫(huà)出狀態(tài)利用狀態(tài)表或狀態(tài)圖，首先畫(huà)出時(shí)鐘脈沖，再畫(huà)出狀態(tài)Q2Q1波形圖，最后畫(huà)輸出波形。波形圖，最后畫(huà)輸出波形。 二、分析舉例二、分析舉例依據(jù)電路圖可知下降沿

37、觸發(fā)依據(jù)電路圖可知下降沿觸發(fā)/0000111/0/1/0105.邏輯功能分析邏輯功能分析 通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析，可以清楚地看出，每經(jīng)過(guò)通過(guò)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析，可以清楚地看出，每經(jīng)過(guò)4個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)鐘脈沖的作用，鐘脈沖的作用，Q2Q1的狀態(tài)從的狀態(tài)從00到到11順序遞增，電路的狀態(tài)循順序遞增，電路的狀態(tài)循環(huán)一次，同時(shí)在輸出端產(chǎn)生一個(gè)環(huán)一次，同時(shí)在輸出端產(chǎn)生一個(gè)1信號(hào)輸出。信號(hào)輸出。 該電路是一個(gè)模該電路是一個(gè)模4計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)器，時(shí)鐘脈沖CP為計(jì)數(shù)脈沖輸入，為計(jì)數(shù)脈沖輸入，輸出端輸出端Z是進(jìn)位輸出。也可將該計(jì)數(shù)器稱(chēng)為兩位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。是進(jìn)位輸出。也可將該計(jì)數(shù)器稱(chēng)為兩位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 電路屬于摩爾型

38、模電路屬于摩爾型模4計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。輸出僅取決于電路本身的狀態(tài)。輸出僅取決于電路本身的狀態(tài)。二、分析舉例二、分析舉例/0000111/0/1/010例：例：分析同步時(shí)序電路的邏輯功能。分析同步時(shí)序電路的邏輯功能。解：解： 1. 列寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程列寫(xiě)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：輸出方程輸出方程:Q2n2. 求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程根據(jù)根據(jù)JK觸發(fā)器的特征方程求狀態(tài)方程觸發(fā)器的特征方程求狀態(tài)方程nnnQKQ JQ1 二、分析舉例二、分析舉例nQXJ21 11KnQXJ12 XK 2 12QQXZ XQ1n)( 21nn QQXnnnnnnQX QQX QKQJQ221222212nnn

39、nnQQX QKQ JQ12111111000011110 00 11 01 10 00 11 01 13.作出電路的作出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法：填狀態(tài)轉(zhuǎn)換表方法： 列出列出XQ2n Q1n 所有組合所有組合由狀態(tài)方程由狀態(tài)方程求求Q2n+1 Q1n+1二、分析舉例二、分析舉例由輸出方由輸出方程求程求Z0 11 01 01 00010)( 2112nnn QQXQnnnQQX Q121112QQXZn0 00 00 00 00000次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n輸出輸出Zn輸入輸入X 000011110 00 11 01 1

40、0 00 11 01 10 11 01 01 000100 00 00 00 00000次次 態(tài)態(tài)Q2n+1 Q1n+1現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q2n Q1n輸出輸出Zn輸入輸入X 000110110/01/00/00/01/01/00/1二、分析舉例二、分析舉例結(jié)論：該電路是序列檢測(cè)器，當(dāng)序列信號(hào)為結(jié)論：該電路是序列檢測(cè)器，當(dāng)序列信號(hào)為3個(gè)或個(gè)或3個(gè)以上連續(xù)個(gè)以上連續(xù)0時(shí)，輸出為時(shí)，輸出為1 1；否則輸出為；否則輸出為0 0。由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表求狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖由狀態(tài)轉(zhuǎn)換表求狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1/0X/ZQ2Q1三、分析小結(jié)三、分析小結(jié)作作時(shí)序圖時(shí)序圖列寫(xiě)各觸發(fā)器的列寫(xiě)各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程列寫(xiě)時(shí)序電路的列寫(xiě)時(shí)序電路的輸

41、出方程輸出方程求觸發(fā)器的求觸發(fā)器的狀態(tài)方程狀態(tài)方程作作狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖描述時(shí)序電路的邏輯功能描述時(shí)序電路的邏輯功能同同步步時(shí)時(shí)序序電電路路的的分分析析步步驟驟簡(jiǎn)單的電路可直接簡(jiǎn)單的電路可直接繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖無(wú)要求可不畫(huà)無(wú)要求可不畫(huà) 分析步驟不是必須執(zhí)行且固定不變的步驟，實(shí)際應(yīng)用分析步驟不是必須執(zhí)行且固定不變的步驟，實(shí)際應(yīng)用中可以靈活處理。中可以靈活處理。第四節(jié)第四節(jié) 同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì) v 同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟v 同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)舉例同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)舉例v 完全給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的化簡(jiǎn)完全給定狀態(tài)轉(zhuǎn)換表的化簡(jiǎn)畫(huà)邏輯電

42、路圖畫(huà)邏輯電路圖畫(huà)全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計(jì)畫(huà)全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計(jì)如不符合要求，重新設(shè)計(jì)如不符合要求，重新設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)步驟一、設(shè)計(jì)步驟選觸發(fā)器類(lèi)型，求驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程選觸發(fā)器類(lèi)型，求驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼狀態(tài)簡(jiǎn)化求最小化狀態(tài)表狀態(tài)簡(jiǎn)化求最小化狀態(tài)表建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表給定邏輯功能給定邏輯功能例：例：設(shè)計(jì)一個(gè)序列檢測(cè)器，每當(dāng)輸入設(shè)計(jì)一個(gè)序列檢測(cè)器，每當(dāng)輸入011011碼時(shí)，對(duì)應(yīng)最后一個(gè)碼時(shí)，對(duì)應(yīng)最后一個(gè)1 1，電路輸出為電路輸出為1 1，否則輸出為，否則輸出為0 0。解：解： 1. 1. 畫(huà)出原始狀態(tài)圖與原始狀態(tài)表畫(huà)出原始狀態(tài)圖與原始狀態(tài)表輸入端輸入端X：輸入一串

43、行隨機(jī)信號(hào)；輸入一串行隨機(jī)信號(hào)；輸出端輸出端Z：當(dāng)當(dāng)X出現(xiàn)出現(xiàn)011序列時(shí)，序列時(shí)，Z=1；否則；否則Z=0。1/00/00/01/10/00/01/01/0XSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Z二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例ABCDXSn01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Z2. 狀態(tài)簡(jiǎn)化狀態(tài)簡(jiǎn)化等價(jià)狀態(tài)等價(jià)狀態(tài)可以合并為一個(gè)狀態(tài)?？梢院喜橐粋€(gè)狀態(tài)。XSn01ABCB/0A/0B/0C/0B/0A/13. 狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼00011011ABCQ1Q0 - 兩個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)兩個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1/Z

44、0 00 10 11 001/000/001/010/001/000/1二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例相同輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)相同輸入時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸出也相同。的輸出也相同。盡量采用盡量采用相鄰代碼相鄰代碼狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表4. 確定觸發(fā)器類(lèi)型，編寫(xiě)狀態(tài)表，求驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。確定觸發(fā)器類(lèi)型，編寫(xiě)狀態(tài)表，求驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。 觸發(fā)器類(lèi)型：觸發(fā)器類(lèi)型： 選選T觸發(fā)器觸發(fā)器 編寫(xiě)狀態(tài)表：編寫(xiě)狀態(tài)表：輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 1

45、0 01 011（1）填）填X=0與與X=1時(shí)時(shí)電路的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，電路的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，及相應(yīng)的輸出。及相應(yīng)的輸出。（2）填寫(xiě)相應(yīng)的）填寫(xiě)相應(yīng)的1、0的取值的取值。根據(jù)現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的根據(jù)現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的取值，決定取值，決定T的取值。的取值。（3）填）填1、0的卡諾的卡諾圖，求函數(shù)的表達(dá)式。圖，求函數(shù)的表達(dá)式。二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例相同：相同：T=0不同：不同：T=1XQ1Q00001111001011010T0XQ1Q00001111001011100T1驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)方程：011XQQT000XQQXT01QXQZ Q1Q0取取11組合的狀態(tài)未使用，在卡諾圖中暫按無(wú)關(guān)項(xiàng)處理。組合的狀態(tài)未使用，在卡諾

46、圖中暫按無(wú)關(guān)項(xiàng)處理。根據(jù)化簡(jiǎn)時(shí)約束項(xiàng)的使用情況，反填狀態(tài)表，得全狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。根據(jù)化簡(jiǎn)時(shí)約束項(xiàng)的使用情況，反填狀態(tài)表，得全狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。T0：XQ1Q0為為111時(shí)，以時(shí)，以1對(duì)待；對(duì)待； XQ1Q0為為011時(shí)，以時(shí)，以0對(duì)待。對(duì)待。二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例輸出方程：輸出方程：T1： XQ1Q0為為011和和111時(shí)，均以時(shí)，均以1對(duì)待。對(duì)待。二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例01QXQZ 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10

47、101001 10 01 011狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 0110011 101 111100100全全二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例011XQQT000XQQXT01QXQZ 5. 畫(huà)邏輯電路圖畫(huà)邏輯電路圖二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例Q1Q11TC1Q0Q01TC1CPX&1&11Z&6. 畫(huà)全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖畫(huà)全狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖0/00/00/00/01/01/01/01/1二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉

48、例結(jié)論：該電路只有在輸入結(jié)論：該電路只有在輸入序列序列X為為011時(shí)，輸出時(shí)，輸出Z才才為為1，符合設(shè)計(jì)要求。，符合設(shè)計(jì)要求。11狀態(tài)為無(wú)效狀態(tài)，該電路是一個(gè)能自啟動(dòng)的電路。狀態(tài)為無(wú)效狀態(tài)，該電路是一個(gè)能自啟動(dòng)的電路。狀態(tài)轉(zhuǎn)換表狀態(tài)轉(zhuǎn)換表輸入輸入X現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)態(tài)Q1n Q0n驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) T1 T0次次 態(tài)態(tài)Q1n+1Q0n+1 輸出輸出Z0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 0110011 101 111100100全全00011011畫(huà)邏輯電路圖畫(huà)邏輯電路圖畫(huà)全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計(jì)畫(huà)全狀態(tài)圖，檢查設(shè)計(jì)如不符合要求

49、，重新設(shè)計(jì)如不符合要求，重新設(shè)計(jì)選觸發(fā)器類(lèi)型，求驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程選觸發(fā)器類(lèi)型，求驅(qū)動(dòng)方程、輸出方程狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼狀態(tài)簡(jiǎn)化求最小化狀態(tài)表狀態(tài)簡(jiǎn)化求最小化狀態(tài)表建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表給定邏輯功能給定邏輯功能二、設(shè)計(jì)舉例二、設(shè)計(jì)舉例Sn+1/ZnXSn01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/01. 觀察法觀察法狀態(tài)等價(jià)的狀態(tài)等價(jià)的判別方法：判別方法：前提條件：輸出必須相同，然后看次態(tài)是否等價(jià)。前提條件：輸出必須相同，然后看次態(tài)是否等價(jià)。1）次態(tài)）次態(tài)相同相同或某些次態(tài)和各自或某些次態(tài)和各自的現(xiàn)態(tài)相同的現(xiàn)態(tài)相同2

50、）次態(tài)）次態(tài)交錯(cuò)交錯(cuò)如：如：F和和G，記為，記為F，G。3）次態(tài)）次態(tài)互為隱含互為隱含條件條件A、C等價(jià)取決等價(jià)取決B、D，稱(chēng)，稱(chēng)B、D等價(jià)是等價(jià)是A、C等價(jià)的隱含條件。等價(jià)的隱含條件。同理，同理， A、C等價(jià)是等價(jià)是B、D等價(jià)的隱含條件。等價(jià)的隱含條件。A、C和和B、D互為隱含，互為隱含，A與與C、B與與D等價(jià)即等價(jià)即A，C，B, D。如：如：B、E等價(jià)，記為等價(jià)，記為B, E。三、狀態(tài)化簡(jiǎn)三、狀態(tài)化簡(jiǎn)關(guān)鍵找關(guān)鍵找等價(jià)態(tài)等價(jià)態(tài)同樣輸入同樣輸入的條件下的條件下由于由于B，E，且，且B，D，則，則D，E。稱(chēng)它們?yōu)榉Q(chēng)它們?yōu)榈葍r(jià)類(lèi)等價(jià)類(lèi)。將將B，D，E稱(chēng)為稱(chēng)為最大等價(jià)類(lèi)最大等價(jià)類(lèi)。Sn+1/ZnXS

51、n01ABCDB/0C/0E/1C/0D/0A/0E/1A/0EE/1C/0FG/1E/0GF/1E/0簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化Sn+1/ZnXSn01ABB/0A/0B/1A/0FF/1B/0則有則有A，C、F，G、B，D，E。簡(jiǎn)化的實(shí)質(zhì)：簡(jiǎn)化的實(shí)質(zhì)：尋找所有的最大等價(jià)類(lèi)，將等價(jià)態(tài)合并，得到最尋找所有的最大等價(jià)類(lèi)，將等價(jià)態(tài)合并，得到最簡(jiǎn)狀態(tài)表，以使設(shè)計(jì)電路最簡(jiǎn)。簡(jiǎn)狀態(tài)表，以使設(shè)計(jì)電路最簡(jiǎn)。A F B三、狀態(tài)化簡(jiǎn)三、狀態(tài)化簡(jiǎn)相互等價(jià)狀相互等價(jià)狀態(tài)的態(tài)的集合集合不被其它等不被其它等價(jià)類(lèi)所包含價(jià)類(lèi)所包含2. 隱含表法隱含表法X1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/

52、0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0 F/0C/1F/0E/1 A/0D/0D/0A/0F/0G/0G/0 A/0A/0B/1D/0E/1A/0S n+1/Zn例例ABCDEFGBCDEFGH少尾少尾缺頭缺頭（1）作隱含表）作隱含表（2）順序比較）順序比較 BDAF DGAF AF DFAF BCAF DF BC BD BG AF DGAF BCDF 狀態(tài)不等價(jià)填狀態(tài)不等價(jià)填“ ”;狀態(tài)等價(jià)填狀態(tài)等價(jià)填“ ”;取決隱含條件的取決隱含條件的將條件填在格中。將條件填在格中。三、狀態(tài)化簡(jiǎn)三、狀態(tài)化簡(jiǎn)系統(tǒng)的系統(tǒng)的比較方法比較方法（3）關(guān)聯(lián)比較）關(guān)聯(lián)比較ABCDEFGBCDEFGH BDAF D

53、GAF AF DFAF BCAF DF BC BDBGAF DGAF BCDF X1X2SnA00011110BCDEFGHD/0D/0F/0A/0C/1D/0E/1F/0C/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0 F/0C/1F/0E/1 A/0D/0D/0A/0F/0G/0G/0 A/0A/0B/1D/0E/1A/0S n+1/Zn例例 繼續(xù)檢查填有隱含條件的那些方格。若檢查發(fā)現(xiàn)所填的繼續(xù)檢查填有隱含條件的那些方格。若檢查發(fā)現(xiàn)所填的隱含條件肯定不能滿(mǎn)足，就在該方格內(nèi)打隱含條件肯定不能滿(mǎn)足，就在該方格內(nèi)打“”。 三、狀態(tài)化簡(jiǎn)三、狀態(tài)化簡(jiǎn)ABCDEFGBCDEFGH BDAF DGAF AF

54、DFAF BCAF DF BC BDBGAF DGAF BCDF （4） 尋找最大等價(jià)類(lèi)尋找最大等價(jià)類(lèi)未打未打“”的方格，都代表一個(gè)等價(jià)狀態(tài)對(duì)。的方格，都代表一個(gè)等價(jià)狀態(tài)對(duì)。由此得到全部等價(jià)對(duì)：由此得到全部等價(jià)對(duì)：A，F(xiàn)、B，H、B，C、C，H。全部最大等價(jià)類(lèi)：全部最大等價(jià)類(lèi)：A，F(xiàn)、B，C，H、 D、E、G。（5）狀態(tài)合并，求最簡(jiǎn)狀態(tài)表）狀態(tài)合并，求最簡(jiǎn)狀態(tài)表Sn+1/ZnX1X2SnA00011110BDEGD/0D/0A/0A/0B/1D/0E/1A/0D/0B/0A/0A/0B/1A/0E/1 A/0G/0G/0A/0A/0用用A表示表示用用B表示表示三、狀態(tài)化簡(jiǎn)三、狀態(tài)化簡(jiǎn)構(gòu)成等價(jià)類(lèi)

55、構(gòu)成等價(jià)類(lèi)B、C、H例：例：設(shè)計(jì)一個(gè)串行設(shè)計(jì)一個(gè)串行8421BCD碼判別器，先輸入低位后輸入高位，碼判別器，先輸入低位后輸入高位，當(dāng)輸入串行碼是當(dāng)輸入串行碼是8421BCD碼，在碼，在00001001范圍內(nèi)，輸出為范圍內(nèi)，輸出為0，若輸入串行碼在若輸入串行碼在10101111范圍，輸出為范圍，輸出為1。 解：解： 1.1.求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖輸入端：輸入端：X輸出端：輸出端：Z設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例X/Z0/01/00/01/01/00/0.ABC0/00/00/00/0設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例0/01/01/01/01/01/00/01/10/01/10/01/10/01/00/01/10/0

56、1/10/01/1若輸入序列為若輸入序列為0110，若輸入序列為若輸入序列為1011， 初態(tài)為初態(tài)為A，狀態(tài)變化為，狀態(tài)變化為ABEKA，最后輸出為最后輸出為0。說(shuō)明輸入序列。說(shuō)明輸入序列0110是是8421BCD碼。碼。 則狀態(tài)變化為則狀態(tài)變化為ACGNA，最后輸出，最后輸出為為1。說(shuō)明該輸入序列不是。說(shuō)明該輸入序列不是8421BCD碼。碼。 DFEGHLJNIMKPX/Z0/01/00/00/01/01/0ABCX 0 1Sn Sn+1Z X 0 1 X 0 1 Sn Sn 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例ABCDEFGH B/0D/0F/0H/0J/0L/0N/0A/0 C/0E/0G/0I/0K/0M

57、/0P/0A/0 IJKLMNP A /0A /0A /0A /0A /0A /0A /0 A /1A /1A /1A /0A /1A /1A /1 1.1.求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖求原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖Sn+1Z ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 IJKMNP A /0A /0A /0A /0A /0A /0 A /1A /1A /1A /1A /1A /1 I、J、K、M、N、P為等價(jià)為等價(jià)狀態(tài)且合并，用狀態(tài)且合并，用I代替。代替。 2.2.狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)用隱含表法進(jìn)一步對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)行簡(jiǎn)化。用隱含表法進(jìn)

58、一步對(duì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表進(jìn)行簡(jiǎn)化。H、L為等價(jià)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)且合并，用且合并，用H代替。代替。 X 0 1Sn Sn+1Z ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例A B C D E F G HBC DEF GHIBDCEBFCG ABAC ADAE AFAG DFEG 最大等價(jià)類(lèi)為最大等價(jià)類(lèi)為B，C、D，F(xiàn)和和E，G。狀態(tài)。狀態(tài)A、H和和I自身也是最大自身也是最大等價(jià)類(lèi)等價(jià)類(lèi)A、H和和I。 0 1Sn Sn+1Z X0 1Sn Sn+1Z X狀態(tài)化簡(jiǎn)結(jié)果：最大等價(jià)類(lèi)有狀態(tài)化簡(jiǎn)結(jié)果：最大等價(jià)類(lèi)有

59、B，C、D，F(xiàn)、E，G、 A、H和和I 。將最大等價(jià)類(lèi)合并后用狀態(tài)。將最大等價(jià)類(lèi)合并后用狀態(tài)B、D和和E表示。表示。ABCDEFGHI B/0D/0F/0H/0I/0H/0I/0A/0A/0 C/0E/0G/0I/0I/0I/0I/0A/0A/1 ABDEHI B/0D/0H/0I/0A/0A/0 B/0E/0I/0I/0A/0A/1 狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例2.2.狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)3.3.狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼A=000，B=001，D=011，E=111，H=110，I=010設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例4.4.選擇觸發(fā)器，求驅(qū)動(dòng)方程選擇觸發(fā)器，求驅(qū)動(dòng)方程選擇選擇D觸發(fā)器觸發(fā)器輸輸 入入X 現(xiàn)現(xiàn) 態(tài)

60、態(tài)Q3n Q2n Q1n驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)信號(hào) D2 D1 D0 次次 態(tài)態(tài) Q3n+1Q2n+1Q1n+1000000111111輸出輸出Z0 0 00 0 10 1 00 1 11 1 01 1 10 0 00 0 10 1 00 1 11 1 01 1 10 0 10 0 1000010 0 10 1 1 0 1 1 00 0 0 0 0 0 01 1 0 1 1 0 00 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 0 01 1 1 1 1 1 00 0 0 0 0 0 10 1 0 0 1 0 00 0 0 0 0 0 00 1 0 0 1 0 0XQQQXQQD123123 12Q D 2