电子技术教案——第十六单元时序逻辑电路（156—192）第十六单元时序逻辑电路（8学时——第49～56学时）主要内容：时序逻辑电路的分析与设计教学重点：时序逻辑电路的分析与设计方法教学难点：时序逻辑电路的设计教学方法：启发式教学、探究式教学教学手段：实验、理论、实际应用相结合第一部分知识点一、时序电路概述时序电路的状态及输出是与时间顺序有关的，由组合电路和存储电路（多为触发器）组成，1、特点任意时刻的输出，不仅与该时刻的输入有关、还与电路原来的状态有关。2、分类按逻辑功能分为计数器、寄存器等，按触发器工作分为同步电路和异步电路，按电路输出信号特性分为Mealy型（输出与输入及电路现态有关）和Moore型（输出仅与电路现态有关）电路。二、时序电路的分析1、分析步骤（1）写出电路的时钟方程（各触发器的CP表达式）、输出方程（各输出端表达式）及驱动方程（各触发器的触发信号表达式）。（2）求出电路的状态方程（各触发器的状态表达式）（3）计算得出电路工作状态表（4）画状态图及时序图（5）分析电路功能2、分析举例分析时序电路（1）时钟方程CP0=CP1=CP2=CP156电子技术教案——第十六单元时序逻辑电路（156—192）输出方程驱动方程、，、，、（2）状态方程将J、K代入JK触发器特征方程得各触发器状态方程：、、（3）计算得到状态表现态次态输出Y00000101001110010111011100101110111100001010011011110111（4）画状态图及时序图（5）逻辑功能这是一个有六个工作状态的同步工作电路，属Moore型电路。（6）有效态和无效态有效态：被利用的状态；157电子技术教案——第十六单元时序逻辑电路（156—192）有效循环：由效态形成的循环（如上图中的循环a）；无效态：未被利用的状态；无效循环：无效态形成的循环（如上图中的b循环）；能自启动：虽存在无效态，但它们未形成循环，能够回到有效状态；不能自启动：无效态之间形成无效循环，无法回到有效状态。本电路存在无效循环，电路不能自启动。三、时序电路的设计1、设计的一般步骤（1）根据给定条件要求，确定逻辑变量、状态数目，建立原始状态图；（2）合并等价状态（输入相同时、输出相同且转换的状态也相同的状态叫等价状态），得最简状态图；（3）用最少位数的二进制码表示状态，得到编码后的状态图；（4）选择触发器，求时钟方程、输出方程（一般利用卡诺图）、状态方程（一般用卡诺图）；（5）变换状态方程，使之与所选择触发器的特征方程一致，得到驱动方程；（6）作逻辑电路图（7）将无效态带入状态方程，检查电路能否自启动，若不能自启动，应从新设计或利用触发器的预置端强行将无效态预置到有效态。2、设计举例例1：设计一串行数据检测电路。要求：连续输入3个或3个以上1时输出为1，否则为0。（1）根据给定条件要求，确定逻辑变量、建立原始状态图用X表示输入、Y表示输出，可用4个状态S0、S1、S2、S3表示电路不同状态，其中，S0表示初态，S1、S2、S3分别表示连续输入1个1、2个1、3个及3个以上1时电路的状态，得到原始状态图：（2）合并等价状态，得最简状态图显然S2、S3等价，合并后的状态图为：（3）用最少位数的二进制码表示状态，得到编码后的状态图三个状态可用两位二进制编码表示：分别用00、01、11来表示S0、S1、S2158电子技术教案——第十六单元时序逻辑电路（156—192）有了编码状态图，剩余问题便容易解决。（4）选择触发器，求时钟方程、输出方程、状态方程选用2个CP上升沿触发（也可选择下降沿触发）的J、K触发器。让二者同步工作（也可异步工作），则：CP0＝CP1＝CP。利用卡诺图得到输出方程：Y＝XQ1n利用次态卡诺图得到状态方程：Q1n+1＝XQ0nQ0n+1＝X（5）变换状态方程，使之与所选择触发器的特征方程一致，得到驱动方程JK触发器特征方程为变换Q1n+1、Q0n+1，使之与一致：（加上了约束项——为了式子简单。不加也行）比较得驱动方程：J1=XQ0n、K1=—X，J0=X、K0=—X（6）作逻辑电路图159电子技术教案——第十六单元时序逻辑电路（156—192）（7）将无效态带入状态方程，检查电路能否自启动将无效状态10代入输出方程Y=Q1nQ0n和状态方程Q1n+1＝XQ0n、Q0n+1＝X，得到：电路能自启...
