1、时序逻辑电路习题时序逻辑电路习题一、时序逻辑电路的基本概念一、时序逻辑电路的基本概念 二、一般时序逻辑电路的分析和设计二、一般时序逻辑电路的分析和设计三、寄存器和移存器三、寄存器和移存器四、计数器四、计数器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器一、时序逻辑电路的基本概念一、时序逻辑电路的基本概念 1.定义定义 2.结构特点结构特点 (1)电路由组合电路和存储电路构成，含记忆元件电路由组合电路和存储电路构成，含记忆元件；(2)电路中含有从输出到输入的反馈回路；电路中含有从输出到输入的反馈回路；3.功能描述功能描述 状态转移表；状态转移图；功能表；状态转移表；状态转移图；
2、功能表；表达式表达式；卡诺图；电路图；波形图卡诺图；电路图；波形图 节目录节目录标题区标题区二、一般时序逻辑电路的分析和设计二、一般时序逻辑电路的分析和设计1.1.分析步骤分析步骤 组合电路、存储电路组合电路、存储电路 (1)(1)分析电路结构分析电路结构 输入信号输入信号X、输出信号、输出信号Z (2)(2)写出四组方程写出四组方程 时钟方程时钟方程 各触发器的激励方程各触发器的激励方程 节目录节目录标题区标题区各触发器的次态方程各触发器的次态方程 电路的输出方程电路的输出方程(3)(3)作状态转移表、状态转移图或波形图作状态转移表、状态转移图或波形图(4)(4)电路的逻辑功能描述电路的逻辑
3、功能描述 作状态转移表时，先列草表，再从初态作状态转移表时，先列草表，再从初态(预置状预置状态或全零状态态或全零状态)按状态转移的顺序整理。按状态转移的顺序整理。节目录节目录标题区标题区2.设计步骤设计步骤 (1)根据要求，建立原始状态转移表（或图）；根据要求，建立原始状态转移表（或图）；输入输入/出变量个数；出变量个数；状态间的转换关系（输入条件、输出要求）状态间的转换关系（输入条件、输出要求）状态个数；状态个数；节目录节目录标题区标题区(2)化简原始状态转移表（状态简化或状态合并）；化简原始状态转移表（状态简化或状态合并）；进行顺序比较，作隐含表进行顺序比较，作隐含表作状态对图作状态对图进
4、行关联比较进行关联比较作最简状态转移表作最简状态转移表a.a.列出所有的等价对。列出所有的等价对。b.b.列出最大等价类。列出最大等价类。c.c.进行状态合并，并列出最简状态表。进行状态合并，并列出最简状态表。节目录节目录标题区标题区(4)(4)选定触发器类型并根据二进制状态转移表（选定触发器类型并根据二进制状态转移表（或称编码后的状态转移表）设计各触发器的激或称编码后的状态转移表）设计各触发器的激励函数和电路的输出函数；励函数和电路的输出函数；(6)(6)作逻辑电路图作逻辑电路图。(3)进行状态编码（也称状态分配）；进行状态编码（也称状态分配）；(5)(5)自启动性检查自启动性检查；节目录节
5、目录标题区标题区三、寄存器和移存器三、寄存器和移存器1.寄存器和移存器电路结构特点寄存器和移存器电路结构特点2.MSI移存器的功能及其典型应用移存器的功能及其典型应用(1)74194的简化符号、功能表的简化符号、功能表(2)用用74194实现串并行转换实现串并行转换四、计数器四、计数器1.1.由由SSI构成的二进制计数器的一般结构构成的二进制计数器的一般结构(1)同步计数器同步计数器(2)异步计数器异步计数器节目录节目录标题区标题区2.2.MSI二进制、十进制计数器二进制、十进制计数器 3.3.任意进制计数器任意进制计数器 (1)用触发器和逻辑门设计任意进制计数器用触发器和逻辑门设计任意进制计
6、数器(2)用用MSIMSI计数器构成任意进制计数器计数器构成任意进制计数器 (3)采用采用 MSIMSI任意进制计数器任意进制计数器 复复0 0法（利用复位端）法（利用复位端）置数法（利用置数控制端，并行输入端）置数法（利用置数控制端，并行输入端）a.a.置最小数法置最小数法 b.b.预置预置0 0法法 c.c.置最大数法置最大数法 节目录节目录标题区标题区五、序列码发生器和顺序脉冲发生器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器1.1.序列码发生器结构类型序列码发生器结构类型 2.2.计数型序列码发生器的设计（计数型序列码发生器的设计（已知序列码）已知序列码）3.3.移存型序列码发生器的设计（移存型序
7、列码发生器的设计（已知序列码）已知序列码）4.4.顺序脉冲发生器的构成顺序脉冲发生器的构成(1)(1)输出端较多时：采用计数器和译码器输出端较多时：采用计数器和译码器(2)(2)输出端较少时：采用环形计数器输出端较少时：采用环形计数器节目录节目录标题区标题区六、习题讲解六、习题讲解6.1 分析图所示时序电路。分析图所示时序电路。解：解：(1)分析电路结构分析电路结构(2)写出四组方程写出四组方程 触发器的激励方程触发器的激励方程 触发器的次态方程触发器的次态方程 节目录节目录标题区标题区12JX X12KX X11212nnnnnQJQKQCPX X QX X QCP 电路的输出方程电路的输出
8、方程 12121212nnnnZX X QX X QX X QX X Q节目录节目录标题区标题区(3)作状态转移表作状态转移表(4)电路逻辑功能：一位二进制全加器，本位和电路逻辑功能：一位二进制全加器，本位和由由Z端子输出端子输出，进位由，进位由JKFF的的Q端输出。端输出。6.2 试作出试作出101101序列检测器的状态图。该同步电序列检测器的状态图。该同步电路有一根输入线路有一根输入线X X，一根输出线，一根输出线Z Z，对应于输入，对应于输入序列序列101101的最后一个的最后一个“1”“1”，输出，输出Z=1Z=1，其余情况，其余情况下输出为下输出为“0”“0”。(1)101序列可以重
9、叠，例如：序列可以重叠，例如：(2)101序列不可以重叠，例如：序列不可以重叠，例如：X：010101101 Z：000101001X：0101011010 Z：0001000010节目录节目录标题区标题区(1)(1)解：解：输入变量为输入变量为X X、输出变量为、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题题6.2(1)6.2(1)的示意图的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设设X X恰为恰为101101。状态个数的确定；状态个数的确定；节目录节目录标题区标题区 状态间的转换关系状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/
10、01/1题题6.2(1)6.2(1)的状态转移图的状态转移图10101X/Z节目录节目录标题区标题区题题6.2(1)6.2(1)的原始状态转移图的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录节目录标题区标题区(2)(2)解：解：输入变量为输入变量为X X、输出变量为、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题题6.2(2)6.2(2)的示意图的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设设X X恰为恰为101101。状态个数的确定；状态个数的确定；节目录节目录标题区标题区 状态间的转换
11、关系状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题题6.2(2)6.2(2)的状态转移图的状态转移图10101X/Z节目录节目录标题区标题区题题6.2(2)6.2(2)的原始状态转移图的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录节目录标题区标题区n+1n+121Q Q21A Q Q串行数据检测器，连续输入串行数据检测器，连续输入4 4个个或或4 4个以上的个以上的1 1时，输出为时，输出为1 1，否，否则为则为0 0可逆二进制计数器，可逆二进制计数器，A A0 0时做时做加计数，加计数，A A1 1时做
12、减计数时做减计数nnnn3210Q Q Q Qn+1n+1n+1n+13210QQQQ2D电路图略。检查自启动略，能自启动。电路图略。检查自启动略，能自启动。2M Q10Q Q21n+1n+1n+10QQQ电路图略。不能自启动。电路图略。不能自启动。例：设计一例：设计一“011”“011”序列检测器，每当输入序列检测器，每当输入011011码时，对应最码时，对应最后一个后一个1 1，电路输出为，电路输出为1 1。选。选T T触发器触发器1 1、画出原始状态图与原始状态表、画出原始状态图与原始状态表输入端输入端X X：输出端输出端Z Z：当当X X出现出现011011序列时，序列时，Z=1Z=1
13、；否则；否则Z=0Z=0ABCD1/00/00/01/10/00/01/01/0XS n01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Zn2 2、状态简化、状态简化XS n01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0原始状态表原始状态表XS n01ABCB/0A/0B/0C/0B/0A/13 3、状态编码、状态编码00011011ABCQ1Q0-两个触发器状态两个触发器状态XQ1nQ0n0 00 10 11 001/000/001/010/001/000/14 4、确定触发器类型，编写状态表，求函数。、确定触发器类型，编写状态表，求函数。触发器类型触发器
14、类型：选选T T触发器触发器 编写状态表：编写状态表：现现 入入Xn现现 态态Q1n Q0n现驱动入现驱动入T1 T0次次 态态Q1n+1Q0n+1现输出现输出Zn0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 0111 1）填）填X=0X=0与与X=1X=1时时电路的现态与次态，电路的现态与次态，及相应的现输出及相应的现输出2 2）填写相应的）填写相应的1 1、0 0的状态的状态根据现态与次态根据现态与次态决定决定T T值值同：同：T=0T=0不同：不同：T=1T=13 3）填）填1 1、0 0的卡诺的卡诺图，求函数的表
15、达式图，求函数的表达式状态转换表状态转换表01Z=XQ Q表达式为：表达式为：110T=Q+XQ000T=XQ+XQQ Q1 1Q Q0 0取取1111组合的状态未使用，在卡诺图中暂按无关项处理组合的状态未使用，在卡诺图中暂按无关项处理01Z=XQ Q（保证（保证Z Z只有一个只有一个1 1输出）输出）110T=Q+XQ000T=XQ+XQ5 5、画逻辑电路图、画逻辑电路图01Z=XQ Q6 6、检查自启动、检查自启动0011 101 1现现 入入Xn现现 态态Q1n Q0n现驱动入现驱动入T1 T0次次 态态Q1n+1Q0n+1现输出现输出Zn0000 00 11 01110 00 11 0
16、0000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 011全功能状态转换表全功能状态转换表11100100000110110/00/00/00/01/01/01/01/1例：设计一个模可变的同步递增计数器。当控制信号例：设计一个模可变的同步递增计数器。当控制信号0 0时为三进制计数器；时为三进制计数器；时为四进制计数器。时为四进制计数器。1 1、列原始状态图、列原始状态图设设 输入控制端：输入控制端：输出端：输出端：1 1（三进制计数器的进位输出端）（三进制计数器的进位输出端）2 2（四进制计数器的进位输出端）（四进制计数器的进位输出端）00011011X/Z1，Z20/0
17、0/00/11/01/12 2、选触发器类型，求函数、选触发器类型，求函数触发器类型：触发器类型：D个数：个数：2 21/01/0X01 1现现 入入X现现 态态Q1 Q0现驱动入现驱动入D1 D0次次 态态 Q1 Q00000 00 11 011110 00 10 11 00 001100 1000000现输出现输出Z1 Z200000110101 D=QQ+Q Q X1000 D=Q Q+Q X01 1000000011 Z=Q Q X 210Z=Q Q X输出：输出：0010 11 0001 01 01 100113 3、画出逻辑图、画出逻辑图10101 D=QQ+Q Q X 1000D
18、=Q Q+Q X011 Z=Q Q X 210Z=Q Q X4 4、画出全状态图、画出全状态图000110110/00/00/11/11/01/01/00/0电路是一个自启动电路，完成设计要求电路是一个自启动电路，完成设计要求例：设计一个咖啡产品包装线上用的检测逻辑电路。正例：设计一个咖啡产品包装线上用的检测逻辑电路。正常工作状态下，传送带顺序送出成品，每三瓶一组，装常工作状态下，传送带顺序送出成品，每三瓶一组，装入一个纸箱中，如图示。每组含两瓶咖啡和一瓶咖啡伴入一个纸箱中，如图示。每组含两瓶咖啡和一瓶咖啡伴侣，咖啡的顶盖为棕色，咖啡伴侣顶盖为白色。要求在侣，咖啡的顶盖为棕色，咖啡伴侣顶盖为白
19、色。要求在传送带上的产品排列次序出现错误时逻辑电路能发出故传送带上的产品排列次序出现错误时逻辑电路能发出故障信号，同时自动返回初始状态。障信号，同时自动返回初始状态。首先需要得到区别两种瓶盖颜色的信号。可以采用光电首先需要得到区别两种瓶盖颜色的信号。可以采用光电检测电路，利用棕、白两色瓶盖对入射光的反射率不同，检测电路，利用棕、白两色瓶盖对入射光的反射率不同，在光接收器的输出得到两种不同的输出信号。假定检测在光接收器的输出得到两种不同的输出信号。假定检测到棕色瓶盖时输出为到棕色瓶盖时输出为A=1,B=0,A=1,B=0,检测到白色瓶盖时输出为检测到白色瓶盖时输出为A=0,B=1,A=0,B=1
20、,没有检测到瓶盖时，光电检测器接收不到反射没有检测到瓶盖时，光电检测器接收不到反射光，光，A=0,B=0A=0,B=0。以故障为输出变量，用。以故障为输出变量，用Y Y表示，正常工作表示，正常工作时时Y=0,Y=0,有错误时有错误时Y=1Y=1。设电路开始处于初始状态为设电路开始处于初始状态为S S0 0。不需化简不需化简令：令：S S0 0 00 00 S S1 1 01 01S S2 2 10 10选选D D触发器触发器Q1Q0-两个触发器状态两个触发器状态经化简后，得：经化简后，得：D0=Q1n+1=Q0A+Q1AB D1=Q0n+1=Q1Q0A+Q0AB YQ1B+Q1A 画出逻辑图：略画出逻辑图：略 进行自启动检查：初态若为进行自启动检查：初态若为1111，则分为，则分为4 4种情况考虑种情况考虑AB=00 则：则：Q1n+1=1，Q0n+1=1，Y=0AB=01 则：则：Q1n+1=0，Q0n+1=0，Y=1 AB=10 则：则：Q1n+1=1，Q0n+1=0，Y=1 AB=11 则：则：Q1n+1=X，Q0n+1=X，Y=X 可见在输入为可见在输入为0000时，电路的次态不能回到有效循环时，电路的次态不能回到有效循环中去，所以，此电路不具有自启动功能。中去，所以，此电路不具有自启动功能。
