1、第六章第六章时序逻辑电路的分析与设计时序逻辑电路的分析与设计主要内容主要内容一、时序电路定义和分类一、时序电路定义和分类三、同步时序电路的分析三、同步时序电路的分析四、同步时序电路的设计四、同步时序电路的设计二、时序电路的功能描述方法二、时序电路的功能描述方法02一、时序电路的定义和分类一、时序电路的定义和分类定义：任一时刻电路的输出不仅定义：任一时刻电路的输出不仅与该时刻的输入相关，而且与电与该时刻的输入相关，而且与电路中触发器的原始状态有关。路中触发器的原始状态有关。不严格地说，时序逻辑电路就是不严格地说，时序逻辑电路就是含有触发器的电路含有触发器的电路03时序逻辑电路的分类时序逻辑电路的
2、分类Mealy型的输出与输入型的输出与输入X直接相关直接相关Moore型输出与输入无关或间接相关型输出与输入无关或间接相关特殊特殊Moore型型是无输入是无输入X的电路，输出的电路，输出Z则可有可无则可有可无按触发器状态转换的步调分：按触发器状态转换的步调分：同步与异步同步与异步按电路输出信号的特点分：按电路输出信号的特点分：Mealy和和Moore04KJKJ=1&ZQ0Q1XCPFF1FF0Mealy和和Moore电路的例子电路的例子Z=XQ1Q0 ZQ1Q0 同步电路，同步电路，CP 下降沿作用下降沿作用二、时序电路的功能描述方法二、时序电路的功能描述方法1）逻辑方程）逻辑方程2）状态转
3、移表）状态转移表3）状态转移图）状态转移图4）时序图）时序图06功能描述方法之一：功能描述方法之一：逻辑方程逻辑方程包括：包括：1）激励方程）激励方程 2）输出方程）输出方程 3）状态方程）状态方程07KJKJ=1&ZQ0Q1XCPFF1FF0011001QXKJKJ激励方程：激励方程：输出方程：输出方程：01QQXZ 状态方程：状态方程：101010111111)()(QQXQQXQQXQKQJQn0000010QQKQJQn08功能描述方法之二：功能描述方法之二：状态转移表状态转移表不同电路画法不同：不同电路画法不同：1）Mealy电路电路 2）Moore电路电路 3）特殊）特殊Moore
4、电路电路0910Q1n1Q0n+1 Z01Q1Q0X 0 0 0 1 1 1 1 0 01/0 10/0 00/0 11/0 11/1 00/0 10/0 01/0 Q1n1Q0n+1 01Q1Q0X 0 0 0 1 1 1 1 0 01 10 00 11 11 00 10 01 Z 0 0 1 0 Mealy型型Moore型型列表描述电路输出、次态与输入、列表描述电路输出、次态与输入、现态之间的关系现态之间的关系电路没有输入和输出时的状态表电路没有输入和输出时的状态表特殊特殊Moore型状态表，型状态表，Z也可以没有也可以没有11功能描述方法之三：功能描述方法之三：状态转移图状态转移图不同电
5、路画法不同：不同电路画法不同：1）Mealy电路电路 2）Moore电路电路 3）特殊）特殊Moore电路电路用图形来描述电用图形来描述电路输出、次态路输出、次态与输入、现态与输入、现态之间的关系之间的关系12箭头旁标注的是外输入箭头旁标注的是外输入X和外输出和外输出Z:Mealy型状态图型状态图13 X/Z000111101/00/00/01/11/01/00/0X/ZQ1Q0Moore型状态图00/001/010/111/101101100000001010011100注意注意：右图没有外输入和输出，时钟来后状态右图没有外输入和输出，时钟来后状态无条件转移，次态就是电路的输出无条件转移，次
6、态就是电路的输出14特殊Moore型状态图Q1Q0/ZXQ2Q1Q0功能描述方法之四：功能描述方法之四：时序图时序图以时序波形的形式描述电路状态、以时序波形的形式描述电路状态、输出输出Z与输入与输入X之间的关系。之间的关系。15三、时序电路的分析三、时序电路的分析16已知时序电路图，要求找出该已知时序电路图，要求找出该电路的功能电路的功能17分析电路的最终目的是甚么？分析电路的最终目的是甚么？1.根据逻辑图写出时序电路的根据逻辑图写出时序电路的和和各各 触发器触发器的的。2.2.根据已写出的激励方程和所用的触发器的根据已写出的激励方程和所用的触发器的 特征方程特征方程，写出各触发器的，写出各触
7、发器的。3.3.根据时序电路的状态方程和输出方程，建根据时序电路的状态方程和输出方程，建立状态转移表，进而可以画出状态图和时立状态转移表，进而可以画出状态图和时序波形图。序波形图。4.4.根据状态图或时序图分析电路的逻辑功能。根据状态图或时序图分析电路的逻辑功能。时序电路的分析方法时序电路的分析方法18分析步骤图示：分析步骤图示：19逻辑电路逻辑电路输出方程输出方程激励方程激励方程状态方程状态方程状态表状态表电路功能电路功能时序图时序图状态转移图状态转移图KJKJ=1&ZQ0Q1XCPFF1FF0例例1 分析下列时序逻辑电路的功能。分析下列时序逻辑电路的功能。20同步、同步、Mealy型型电路
8、电路输入输入：X、Q1、Q0输出输出：Z、Q1n+1、Q0n+1电路观察电路观察21011001QXKJKJ（1）求激励方程和输出方程：）求激励方程和输出方程：01QQXZ 101010111111)()(QQXQQXQQXQKQJQn0000010QQKQJQn解：解：（2）求状态方程：）求状态方程：22XQ1Q00100011110(a)10101001XQ1Q00100011110(b)00100111XQ1Q00100011110(c)00000001根据逻辑方程填Q1 、Q0 和Z的K图如图(a)、(b)、(c)所示：n+1n+123（3）列状态表：）列状态表：XQ1Q0Q1 Q0
9、/Zn+1n+1000111100101/010/000/011/011/100/010/001/0(d)将上述三表合并合并得Mealy标准状态表，如图(d)所示：2400011011Q1Q01/01/01/11/00/00/00/0X/Z0/025（4）画状态转移图：）画状态转移图：（5）逻辑功能分析：）逻辑功能分析：1.1.当外部输入当外部输入X=0 时，状态转移按时，状态转移按 0001 101100 循环变化，实现循环变化，实现模模 4 4 加法加法计数器计数器功能。功能。2.2.当外部输入当外部输入X=1 时，状态转移按时，状态转移按 0011 100100 循环变化，实现循环变化，
10、实现模模 4 4 减法减法 计数器计数器功能。功能。结论：结论：该电路是一个该电路是一个 同步模同步模4 4可逆计数器。可逆计数器。X-加加/减控制信号减控制信号Z-进进/借位输出借位输出26关于计数器关于计数器1.1.定义：有状态闭合环的时序电路定义：有状态闭合环的时序电路2.2.模与触发器的个数的关系模与触发器的个数的关系3.3.加法、减法、可逆计数器加法、减法、可逆计数器27Q2CPQ1FF1D1FF2D2FF0D0&Q0Z例例2 分析下列时序逻辑电路的功能。分析下列时序逻辑电路的功能。28同步、特殊同步、特殊Moore型型电路电路输入输入：Q2、Q1、Q0输出输出：Z、Q2n+1、Q1
11、n+1、Q0n+1电路观察电路观察29（1）求激励方程和输出方程：）求激励方程和输出方程：2QZ 解：解：（2）求状态方程：）求状态方程：3012012121100QDQDQQQQQQD12120111212110010QDQQDQQQQQQQDQnnn31（3）列状态表：）列状态表：（4）画状态转移图：）画状态转移图：32Q2Q1Q0/Z000/0001/1010/0111/1100/0101/1110/0011/1有效状态有效状态和和无效状态无效状态的概念的概念（5）逻辑功能分析：）逻辑功能分析：331.1.随着随着CPCP节拍的到来，电路在七个有效节拍的到来，电路在七个有效状态中循环变化
12、状态中循环变化2.2.输出输出Z Z 也在也在00101110010111七个数中循环。说七个数中循环。说 明该电路输出一个周期的数字序列信号明该电路输出一个周期的数字序列信号结论：结论：该电路是一个该电路是一个 序列信号发生器。序列信号发生器。3.3.电路是电路是可自启动可自启动的。的。什么是可自启动电路？什么是可自启动电路？时序电路中的所有时序电路中的所有经过数个经过数个CP脉冲后都能进入脉冲后都能进入，称电路为，称电路为34Q2Q1Q0/Z000/0001/1010/0111/1100/0101/1110/0011/1可自启动电路可自启动电路与与不可自启动电路不可自启动电路举例举例35关
13、于序列信号发生器关于序列信号发生器1.1.定义：定义：能输出一个周期序列的电路；能输出一个周期序列的电路；2.2.电路特点：电路特点：一一般无输入般无输入X，有输出，有输出Z，属于特殊属于特殊Moore型电路；型电路；3.3.结构：结构：实质是一个模为实质是一个模为N的计数器的计数器 加上一个组合电路构成。设周期序加上一个组合电路构成。设周期序 列中列中01的个数是的个数是N。36例例3 分析下列时序逻辑电路的功能。分析下列时序逻辑电路的功能。37KJKJ1&ZQ0Q1XCPFF1FF0同步、同步、Mealy型型电路电路输入输入：X、Q1、Q0输出输出：Z、Q1n+1、Q0n+1电路观察电路观
14、察38（1）求激励方程和输出方程：）求激励方程和输出方程：0XQZ 解：解：（2）求状态方程：）求状态方程：39XKXQJXKXJ0101100100001011111111XQQXQQKQJQXQQXQKQJQnn根据逻辑方程填Q1 、Q0 和Z的K图如图(a)、(b)、(c)所示：n+1n+140（3）列状态表：）列状态表：将上述三表合并合并得Mealy标准状态表，如图(d)所示：4142（4）画）画Mealy型电路的状态转移图：型电路的状态转移图：001011010/0X/Z Q1Q01/00/01/00/00/01/11/1（5）逻辑功能分析：）逻辑功能分析：431.01状态不在有效状
15、态环内，不考虑；状态不在有效状态环内，不考虑；3.Z1 出现在出现在X X连续输入三个连续输入三个1之后，输之后，输出出 代表了连续的三个代表了连续的三个1输入。输入。结论：结论：该电路是一个该电路是一个 111 序列检测器。序列检测器。2.电电路是路是可自启动可自启动的；的；1DC1FF21DC1FF11DC1FF0CP1Z1Z0Z2例例4 4 分析下列时序逻辑电路的功能。分析下列时序逻辑电路的功能。44同步、特殊同步、特殊Moore型型电路电路输入输入：Q2、Q1、Q0输出输出：三个：三个Z、Q2n+1、Q1n+1、Q0n+1 电路观察电路观察45（1）求激励方程和输出方程：）求激励方程和
16、输出方程：解：解：（2）求状态方程：）求状态方程：46120101010QDQDQQQQD22QZ 11QZ 00QZ 1212011110010QDQQDQQQDQnnnQ2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+100000100011110010110100111100000101010101001111047（3）列特殊）列特殊Moore型电路的状态表：型电路的状态表：000001010101Q2Q1Q0100110011111（4）画状态转移图：）画状态转移图：48123456CPQ0Q1Q249（5）画波形图：）画波形图：（6）逻辑功能分析：）逻辑功能分析：由以上分析可见，该电路在由以
17、上分析可见，该电路在CP 脉冲作用下，脉冲作用下，把宽度为把宽度为T T的脉冲以三次分配给的脉冲以三次分配给Q0、Q1和和Q2各端，故该电路是一个各端，故该电路是一个脉冲分配器脉冲分配器。由状态图和波形图可以看出，该电路每经过由状态图和波形图可以看出，该电路每经过三个时钟周期循环三个时钟周期循环一次，一次，并且该电路有自启并且该电路有自启动能力。动能力。50已学过的时序电路已学过的时序电路1）计数器）计数器2）序列发生器）序列发生器3）序列检测器）序列检测器4）脉冲分配器）脉冲分配器51四、时序电路的设计四、时序电路的设计5253时序电路设计的最终目的是甚么？时序电路设计的最终目的是甚么？已知
18、对待设计电路的要求，已知对待设计电路的要求，目标是画出目标是画出电路图，电路图，主要包含下列电路设计：主要包含下列电路设计：1）计数器电路）计数器电路 2）序列信号发生器）序列信号发生器 3）序列信号检测器）序列信号检测器54 一、计数器设计一、计数器设计设计要求设计要求二进制状态表二进制状态表电路图电路图输出函数输出函数激励函数激励函数各触发器各触发器的卡诺图的卡诺图计数器的设计步骤计数器的设计步骤55例例1 用用D或或JK触发器设计模触发器设计模5计数器。计数器。状态变化为：状态变化为：000001 011101110 解：解：1.电路无输入电路无输入X 和输出和输出Z，就是现态与次态，就
19、是现态与次态 的状态转换。电路是特殊的状态转换。电路是特殊Moore型的型的;2.从状态情况推测，触发器应有三个从状态情况推测，触发器应有三个;3.非完全描述，存在自启动问题。非完全描述，存在自启动问题。5657（1）根据题意列特殊）根据题意列特殊Moore型电路的状态表：型电路的状态表：Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010011101100101110110000111 这是三这是三个触发个触发器的现器的现态与次态与次态之间态之间的关系的关系（2）根据状态表，画次态卡诺图）根据状态表，画次态卡诺图,求次态与现态的函数关系：求次态与现态的函数关系：Q0Q2Q
20、10001111001Q2n1Q0Q2Q10001111001Q1n1212112QQQQQn1011QQQn58Q0Q2Q10001111001Q0n1210QQn（2）根据状态表，画次态卡诺图）根据状态表，画次态卡诺图,求次态与现态的函数关系（续）：求次态与现态的函数关系（续）：59 如选用如选用D触发器实现电路，注意到触发器实现电路，注意到D触发触发器如下的特征函数，对照可得激励函数：器如下的特征函数，对照可得激励函数：（3）根据所选触发器特征函数的特点，）根据所选触发器特征函数的特点，确定各触发器的激励函数。确定各触发器的激励函数。212DQn111DQn010DQn20QD 101Q
21、QD 21212QQQQD60（4）自启动检查）自启动检查 根据上述根据上述K图的画圈情况或函数表达式，图的画圈情况或函数表达式，检查无效状态的去向，画出完整状态图检查无效状态的去向，画出完整状态图Q2Q1Q0 11101000111000001110110061（5）非自启动电路变为自启动电路）非自启动电路变为自启动电路方法方法1：根据根据K图和图和有效状态的情况，酌情有效状态的情况，酌情改变改变K图的圈法，例子如下：图的圈法，例子如下：Q0Q2Q10001111001Q2n1212112QQQQQnQ0Q2Q10001111001Q2n1022112QQQQQn11101000111000
22、0011101100Q2Q1Q0 改变第一个改变第一个K图的圈法后的状态图如下，图的圈法后的状态图如下，可见电路已变为自启动的了。可见电路已变为自启动的了。63（6）重新确定激励函数，画电路图）重新确定激励函数，画电路图第一个第一个K图的圈法改变后的激励函数：图的圈法改变后的激励函数：Q2CPQ1FF1D1FF2D2FF0D0&1Q0&02212QQQQD20QD 101QQD 64Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010011101100101110110000111Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+100000100101101000001110110
23、0000101110110000111000方法方法2：直接确定无效状态的次态为有效状直接确定无效状态的次态为有效状态中的一个态中的一个，重新寻找激励函数。这种，重新寻找激励函数。这种方法简单但电路将稍微复杂。方法简单但电路将稍微复杂。如选用如选用JK触发器实现电路，由于触发器实现电路，由于JK触触发器的特征函数不同，求激励函数的方发器的特征函数不同，求激励函数的方法也稍有不同。法也稍有不同。用用JK触发器实现电路触发器实现电路66Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010011101100101110110000111已知三个已知三个JK触发器现态与次态之间的关
24、系触发器现态与次态之间的关系如下表所示：如下表所示：67Q0Q2Q10001111001Q2n1如选用如选用JK触发器触发器FF2的特征方程应是的特征方程应是：触发器触发器FF2的的K图是：图是：222212QKQJQn从从K图看图看Q2现态与次态的关系，现态与次态的关系，发现适当划分发现适当划分K图，求图，求J2和和K2非常方便。非常方便。68Q0Q2Q10001111001Q2n1对划分后的对划分后的K图分别图分别化简，得：化简，得：022112QQQQQn对比：对比：222212QKQJQn则有：则有：0212QKQJ6970Q0Q2Q10001111001Q0n1Q0Q2Q100011
25、11001Q1n11011QQQn1101KQJ020210QQQQQn2020QKQJ检查自启动检查自启动与画电路图略与画电路图略例例2 用用D或或JK触发器设计触发器设计模模7同步加同步加 法法计数器。计数器。71分析：分析：1.什么是同步加法计数器；什么是同步加法计数器；2.触发器的个数至少触发器的个数至少3个；个；3.无需输入无需输入X 和输出和输出Z，是一个，是一个 特殊特殊Moore电路；电路；4.非完全描述，有自启动问题。非完全描述，有自启动问题。Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001010010011011100100101101110110000111根
26、据题意，可列出状态表：根据题意，可列出状态表：画画K图图求激励求激励检查自检查自启动，启动，画电路画电路图等略图等略7273 二、序列信号发生器设计二、序列信号发生器设计复习关于序列信号发生器复习关于序列信号发生器1.1.定义：定义：能输出一个周期序列的电路；能输出一个周期序列的电路；2.2.电路特点：电路特点：一一般无输入般无输入X，有输出，有输出Z，属于特殊属于特殊Moore型电路；型电路；3.3.结构：结构：实质是一个模为实质是一个模为N的计数器加的计数器加 上一个组合电路构成。设周期序列中上一个组合电路构成。设周期序列中 01的个数是的个数是N。74设计思路设计思路1.根据要设计的序列
27、中的根据要设计的序列中的01个数个数N，先设计一个模值为先设计一个模值为N的计数器；的计数器；2.计数器中每个状态对应一个输出计数器中每个状态对应一个输出 的序列值；的序列值；3.根据上述要求，画状态表。根据上述要求，画状态表。75例例3 用用D触发器设计能产生触发器设计能产生01011的序的序 列发生器。列发生器。设计数器的状态变化设计数器的状态变化 为：为：000001 011101110 76 1.要发生的一个周期序列包含要发生的一个周期序列包含5个不同个不同 状态；状态；2.先设计一个模先设计一个模5的计数器，让每个有的计数器，让每个有 效状态对应一个序列中的状态数；效状态对应一个序列
28、中的状态数；所需触发器的个数至少所需触发器的个数至少3个；个；3.无需输入无需输入X，但有一个输出但有一个输出Z，是一，是一 个特殊个特殊Moore电路；电路；4.非完全描述，有自启动问题。非完全描述，有自启动问题。77题目分析题目分析78（1）根据题意，列状态表：）根据题意，列状态表：分析：分析：红线以左是要设计红线以左是要设计一个可自启动的模一个可自启动的模5计数器，前面已计数器，前面已经设计过了。这里经设计过了。这里只看输出与现态的只看输出与现态的关系。关系。（2）画输出）画输出Z的卡诺图：的卡诺图：Q0Q2Q10001111001 Z210QQQZ79（3）画电路图）画电路图Q2CPQ
29、1FF1D1FF2D2FF0D0&1Q0&1Z&80例例3 用用JK触发器设计能产生触发器设计能产生0110111的序列发生器。的序列发生器。分析：分析：1.要发生的一个周期序列包含要发生的一个周期序列包含7个不个不同同 状态；状态；2.先设计一个模先设计一个模7的计数器，让每个有的计数器，让每个有 效状态对应一个序列中的状态数，效状态对应一个序列中的状态数，题中没有限定状态；题中没有限定状态；3.无需输入无需输入X，但有一个输出但有一个输出Z，是一，是一 个特殊个特殊Moore电路；电路；4.非完全描述，有自启动问题。非完全描述，有自启动问题。8182根据题意，可列状态表：根据题意，可列状态
30、表：分析：分析：红线以左红线以左是要设计是要设计一个可自一个可自启动的模启动的模 7计数器计数器 其余部分其余部分略去略去 对于某些典型的同步时序电路，直对于某些典型的同步时序电路，直接从命题要求就可以列出状态编码表，接从命题要求就可以列出状态编码表，如计数器和序列发生器，如计数器和序列发生器，这类设计问题这类设计问题称为称为“给定状态时序电路的设计给定状态时序电路的设计”。83总总 结结给定状态时序电路的设计步骤给定状态时序电路的设计步骤一、从题意写出状态转换表；一、从题意写出状态转换表；二、从状态转换表写出各个状态次态的二、从状态转换表写出各个状态次态的K图图 和输出的和输出的K图；图；三
31、、化简，如用三、化简，如用JK则则要对要对K图分区，如用图分区，如用D 则不用；则不用；四、从化简后的状态方程中写出各个触发器四、从化简后的状态方程中写出各个触发器 的激励函数；的激励函数；五、检查自启动情况，需要时修改电路；五、检查自启动情况，需要时修改电路；六、画电路图。（六、画电路图。（设计的电路可能不唯一设计的电路可能不唯一）8485 三、非给定状态时序电路设计三、非给定状态时序电路设计 （以（以序列信号检测器序列信号检测器设计为例）设计为例）非给定状态非给定状态时序电路的设计步骤时序电路的设计步骤86设计要求设计要求二进制状态表二进制状态表电路图电路图输出函数输出函数激励函数激励函数
32、原始状态图原始状态图原始状态表原始状态表最简状态图最简状态图最简状态表最简状态表给定状态电路设计给定状态电路设计例例4 用用JK触发器设计触发器设计111序列序列检测检测器。器。1.电路的功能是连续输入电路的功能是连续输入3个或个或3个以上个以上 的的1时，电路输出时，电路输出1，否则输出，否则输出0；2.电路应该有一个输入电路应该有一个输入X，一个输出，一个输出Z，应有如下关系：应有如下关系：如如 X 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 则则 Z 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 3.难以确定到底需要几个触发器。难以确定到底需要几个触发器。87（1）根据题意进行）根
33、据题意进行状态设置状态设置 具体做法如下：具体做法如下：设：设：S0 初态，电路没有收到有效的初态，电路没有收到有效的1；S1 收到一个有效的收到一个有效的1；S2 收到两个有效的收到两个有效的1；S3 收到三个有效的收到三个有效的1。这些状态是需要电路记忆的事件这些状态是需要电路记忆的事件 88（2）根据状态设置建立状态图和状态表）根据状态设置建立状态图和状态表 S2S0S1S31/11/00/00/00/01/10/01/0X/Z Sn1 Z01 SX S0 S1 S2 S3 S0/0 S0/0 S0/0 S0/0 S1/0 S2/0 S3/1 S3/1 89（3）状态化简）状态化简 1.
34、状态设置时的重点是正确反映设计状态设置时的重点是正确反映设计要求，可能有多余的状态；要求，可能有多余的状态；2.多余状态导致电路复杂，需要化简。多余状态导致电路复杂，需要化简。3.化简的核心是要找所谓的化简的核心是要找所谓的等价状态等价状态。9091什么是状态的等价？什么是状态的等价？定义：定义：对两个状态对两个状态Si 和和Sj，如分别以之，如分别以之为初始状态，加入任意的输入，电路为初始状态，加入任意的输入，电路均产生相同的输出，称均产生相同的输出，称Si 和和Sj 等价。等价。等价的状态可以合并。等价的状态可以合并。判断状态表中两个状态等价的条件：判断状态表中两个状态等价的条件：1.相同
35、输入有相同的输出相同输入有相同的输出2.相同输入时次态等价，次态等价指：相同输入时次态等价，次态等价指：（1）次态相同）次态相同 或或 （2）次态交错）次态交错 或或 （3）次态互为隐含条件）次态互为隐含条件如何判断状态的等价？如何判断状态的等价？92判断状态等价的举例判断状态等价的举例 Sn1 Z01 SX S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S2/0 S5/1 S4/0 S5/1 S5/1 S7/1 S6/1 S3/0 S3/0 S1/0 S1/0 S3/0 S5/0 S5/0 S2S5 输出相同，次态也相同，输出相同，次态也相同，记记S2S5 S6S7 输出相同，在输出相同，在X0
36、时时次态交错，记次态交错，记S6S7 S1S3 输出相同，输出相同，X=1 时，时，次态交错；次态交错；X0 时，次态时，次态分别是分别是S2和和S4，S2和和S4是否是否等价又决定于等价又决定于S1和和S3，这是，这是互为隐含条件。记互为隐含条件。记S1S3，S2S4。由由S2S5 和和S2S4有有S2S4S5 Sn1 Z01 SX S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S2/0 S5/1 S4/0 S5/1 S5/1 S7/1 S6/1 S3/0 S3/0 S1/0 S1/0 S3/0 S5/0 S5/0 Sn1 Z01 SX S1 S2 S6 S2/0 S2/1 S6/1 S1/0
37、S1/0 S2/0 化简后的状态图为：化简后的状态图为：94 Sn1 Z01 SX S0 S1 S2 S3 S0/0 S0/0 S0/0 S0/0 S1/0 S2/0 S3/1 S3/1 Sn1 Z01 SX S0 S1 S2 S0/0 S0/0 S0/0 S1/0 S2/0 S2/1 举例中的状态化简：举例中的状态化简：95（4）状态分配）状态分配 状态分配是给以字母表示的状态赋以状态分配是给以字母表示的状态赋以合适的二进制代码，得到二进制的状态表。合适的二进制代码，得到二进制的状态表。1.分配时注意分配时注意状态个数状态个数、二进制位数二进制位数（触触 发器个数发器个数）之间的关系）之间的
38、关系;2.分配的原则仅供参考，可简单随意分配。分配的原则仅供参考，可简单随意分配。9697举例中化简后的状态分配：举例中化简后的状态分配：Sn1 Z01 SX S0 S1 S2 S0/0 S0/0 S0/0 S1/0 S2/0 S2/1 Q1n1Q0n+1 Z01Q1Q0X 0 0 0 1 1 0 00/0 00/0 00/0 01/0 10/0 10/1 设设 S000，S101，S21098状态分配的方案二：状态分配的方案二：Sn1 Z01 SX S0 S1 S2 S0/0 S0/0 S0/0 S1/0 S2/0 S2/1 Q1n1Q0n+1 Z01Q1Q0X 0 0 1 0 1 1 00
39、/0 00/0 00/0 10/0 11/0 11/1 设设 S000，S110，S211（5）确定激励函数与输出函数）确定激励函数与输出函数 将上述分配了二进制代码的状态将上述分配了二进制代码的状态表，一分为三，得到输出、次态与输表，一分为三，得到输出、次态与输入、现态之间的关系。入、现态之间的关系。这时的设计回到了给定状态电路这时的设计回到了给定状态电路设计方法。设计方法。99Q1 、Q0 和和 Z 的的 K 图分别如图分别如(a)(b)(c)所示：所示：n+1n+1100求激励方程和输出方程：求激励方程和输出方程：0XQZ 求状态方程：求状态方程：XKXQJXKXJ01011001000
40、01011111111XQQXQQKQJQXQQXQKQJQnn101自启动检查：电路可以自启动。自启动检查：电路可以自启动。KJKJ1&ZQ0Q1XCPFF1FF0102（6）画出电路图）画出电路图 时序电路的应用举例时序电路的应用举例 寄存器寄存器与与移位寄存器移位寄存器103 寄存器是计算机的主要部件之一，寄存器是计算机的主要部件之一，它用来暂时存放数据或指令。它用来暂时存放数据或指令。1.二拍接收四位数据寄存器二拍接收四位数据寄存器Q3Q2Q1Q0&QQDQQDQQDQQDA0A1A2A3CLR取数取数脉冲脉冲接收接收脉冲脉冲(CP)1042.移位寄存器移位寄存器 所谓所谓“移位移位”
41、，就是将寄存器所存各，就是将寄存器所存各位位 数据，在每个移位脉冲的作用下，向左数据，在每个移位脉冲的作用下，向左或向右移动一位。或向右移动一位。105 移位寄存器的分类：移位寄存器的分类：根据移位方向，常分成根据移位方向，常分成左移寄存器左移寄存器、右移寄存器右移寄存器 和和 双向移位寄存器双向移位寄存器三种：三种：寄存器寄存器左移左移(a)寄存器寄存器右移右移(b)寄存器寄存器双向双向移位移位(c)106Q3 CPQ2 FF2DFF3DFF1DQ1R0 单向移位寄存器举例单向移位寄存器举例FF0DQ0RiQ0Q1Q2Q3RD清清0 0 1.单向右移。单向右移。2.串入并出串入并出或或串入串
42、出串入串出107 根据移位数据的输入输出方式，根据移位数据的输入输出方式，又可将它分为如下四种电路：又可将它分为如下四种电路：串串行输行输入入串串行输行输出出 串串行输行输入入并并行输行输出出 并并行输行输入入串串行输行输出出 并并行输行输入入并并行输行输出出 移位寄存器的分类：移位寄存器的分类：108FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF串入串出串入串出串入并出串入并出并入串出并入串出并入并出并入并出109QQDQQDQQDQQD&A0A1A2A3SDRDCLRLOAD移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出数数 据据 预预 置置 3210存数存数脉冲脉冲清零清零脉冲
43、脉冲SD四位四位并入并入 串出串出的左的左移寄移寄存器存器110 单向移位寄存器举例单向移位寄存器举例 设设A3A2A1A0 1011，在存数脉冲作用下，在存数脉冲作用下，并行输入数据，使并行输入数据，使 Q3Q2Q1Q0 1011 。D0 0 0D1 Q Q0 0D2 Q Q1 1D3 Q Q2 21 0 1 11 0 1 10 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
44、 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0并入初态并入初态 Q3Q2Q1Q0 1011Q3Q2D1Q0D0移位移位脉冲脉冲CP0串行串行输出输出D2D3Q2Q3Q1Q0Q1左移过程左移过程111构成原理：既能左移又能右移。构成原理：既能左移又能右移。给移位寄存器设置一个控制端如给移位寄存器设置一个控制端如S S，令，令S S0 0 时时左移；左移；S S1 1时右移即可。时右移即可。集成组件集成组件74LS194就是这样的多功能移位寄存器。就是这样的多功能移位寄存器。双向移位双向移位寄存器寄存器112VCCQAQBQCQDS1S0CP16151413121110913456782QAQBQCQDCP S1S0CLRLDCBARABCDRLCLRGND74LS194右移右移串行串行输入输入左移左移串行串行输入输入并行输入并行输入工作方式工作方式控制控制113011110 00 11 01 1直接清零直接清零保保 持持右移右移(从从QA向右移动向右移动)左移左移(从从QD向左移动向左移动)并行同步置数并行同步置数 CLRCPS1 S0Q 的功能的功能 74LS194 功能表功能表114 关于关于74LS194 的具体应用下章讨论。的具体应用下章讨论。
