【正文】 組合電路的邏輯功能可以用輸出方程（表達式）、真值表和波形圖來表達。 Moore型電路的特殊情況是無外部輸出，而此時，電路的狀態(tài)可看作是電路的輸出。 2. 若按時序電路中輸出變量和輸入變量之間的關(guān)系來分 ， 可分為： Mealy（米利）型： 輸出是輸入與現(xiàn)態(tài)的函數(shù)。 異步時序電路： 無統(tǒng)一的時鐘脈沖 或沒有時鐘脈沖 ，任何輸入信號的變化都可能引起電路狀態(tài)的改變。 組合電路和時序電路的主要區(qū)別 )(nQ區(qū)別項 組合電路 時序電路 電路特性 輸出僅與當(dāng)前輸入有關(guān) 輸出與當(dāng)前輸入和現(xiàn)態(tài)有關(guān) 電路結(jié)構(gòu) 不含存儲元件 含存儲元件 函數(shù)描述 用輸出函數(shù)描述 用輸出函數(shù)和激勵函數(shù)描述 )1( ?nQ1?nQnQ7 輸出方程 : O＝ f1(I， S) 激勵方程 : E＝ f2(I， S) 狀態(tài)方程 : Sn+1＝ f3(E， Sn) 表達輸出信號與輸入信號、狀態(tài)變量的關(guān)系式 表達激勵信號與輸入信號、狀態(tài)變量的關(guān)系式 表達存儲電路從現(xiàn)態(tài)到次態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系式 激勵 輸出 狀態(tài) 輸入 k E C P m 組合電路 I O 存儲電路 S i j 8 時序電路可從不同的角度進行分類： 1. 若按電路中狀態(tài)改變的方式來分 ，可分為： 同步時序電路： 有統(tǒng)一的時鐘脈沖，只有在時鐘脈沖作用下，時序電路的狀態(tài)才能發(fā)生改變，時鐘脈沖起著同步的作用。并且，常稱電路當(dāng)前狀態(tài)為 現(xiàn)態(tài) ，用 或 表示（右上標(biāo)可?。?，將改變后的狀態(tài)稱為 次態(tài) ，用 或 表示。時鐘信號 起同步作用。 *電路存在反饋。 時序電路的 輸入端，同輸入信號共同決定 組合 電路的輸出。它是一種在任何時刻輸出不僅取決于該電路的輸入，而且還與電路過去輸入有關(guān)的邏輯電路。 正確理解時序可編程器件的原理及其應(yīng)用。1 6 . 時序邏輯電路的分析與設(shè)計 時序邏輯電路的基本概念 同步 時序邏輯電路的分析 同步 時序邏輯電路的設(shè)計 異步 時序邏輯電路的分析 若干典型的時序邏輯集成電路 時序邏輯可編程邏輯器件 2 教學(xué)基本要求 熟練掌握時序邏輯電路的分析方法 熟練掌握時序邏輯電路的描述方式及其相互轉(zhuǎn)換。 熟練掌握時序邏輯電路的設(shè)計方法 熟練掌握典型時序邏輯電路計數(shù)器、寄存器、移位寄存器的邏輯功能及其應(yīng)用。 3 時序邏輯電路的基本概念 時序邏輯電路的模型與分類 時序電路邏輯功能的表達 4 時序邏輯電路的模型與分類 時序電路由 組合電路 和 存儲電路 兩部分組成，并形成反饋回路。 時序電路具有以下兩個 特點： 1. 時序電路中的 存儲電路 （通常由觸發(fā)器組 成），具有 記憶過去輸入信號 的能力。 5 時序邏輯電路的模型 k E C P m 組合電路 I O 存儲電路 S i j *電路由組合電路和存儲電路組成。 結(jié)構(gòu)特征 : 外部輸出（輸出） 內(nèi)部輸出（激勵） 內(nèi)部輸入（狀態(tài)） 外部輸入（輸入） 6 組合邏輯部分用來產(chǎn)生電路的 輸出 和 “ 激勵 ” ；存儲元件則用來記憶電路以前時刻的輸入情況，并用 “ 狀態(tài) ” 表征。 “ 狀態(tài) ” 是同步時序電路的一個重要概念，它表示時序電路的過去屬性。 由此可見， 同步時序電路的輸出不僅與當(dāng)時的輸入有關(guān)，而且與過去的輸入情況（即現(xiàn)態(tài)）有關(guān)。即 存儲電路里所有觸發(fā)器有一個統(tǒng)一的時鐘源，它們的狀態(tài)在同一時刻更新 。 即電路的狀態(tài)更新不是同時發(fā)生的。 Moore（ 穆 爾）型： 輸出僅與電路的現(xiàn)態(tài)有關(guān)。 9 米利型和穆爾型時序電路 組合電路 I O 存儲電路 E S i j k m 組合電路 CP 或 CP 電路的輸出是輸入變量 A及觸發(fā)器輸出 Q Q0 的函數(shù)， 這類時序電路亦稱為米利型電路 米利型電路 10 組合電路 I O 存儲電路 E S i j k m CP 或 CP 組合電路 電路輸出僅僅取決于各觸發(fā)器的狀態(tài)，而不受電路當(dāng)時的輸入 信號影響或沒有輸入變量，這類電路稱為穆爾型電路 。 時序電路 的邏輯功能可以用 邏輯方程組、狀態(tài)表、狀態(tài)圖和時序圖 來表達。 三組方程、狀態(tài)表和狀態(tài)圖之間可直接實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。 從理論上講，有了輸出方程組、激勵方程組和狀態(tài)方程組，時序電路 的邏輯功能就可以被唯一地確定了。尤其是在設(shè)計時序電路時，往往很難根據(jù)給出的邏輯需求直接寫出這三組方程。 時序電路 功能的表達方法 12 時序電路的輸入、輸出、現(xiàn)態(tài)以及次態(tài)之間的關(guān)系 可用狀態(tài)表和狀態(tài)圖來描述。類似于組合電路中的真值表。 該表 讀作 ： 處于狀態(tài) y的同步時序電路，當(dāng)輸入為 X時，在時鐘脈沖作用下，電路進入次態(tài) 且輸出為 Z。電路輸入的全部組合共有兩個（ “ 0”和 “ 1”）。 從狀態(tài)表中可知：若電路的初始狀態(tài)為 A，當(dāng)輸入 X = 1 時，在時鐘脈沖的作用下，電路將進入次態(tài) C，且輸出 Z = 1。 進一步討論。 若電路的初態(tài)不同，則盡管輸入序列相同，狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列和 輸出響應(yīng)序列也將不同。 注： Moore型電路的當(dāng)前輸出由現(xiàn)態(tài)確定。即不論輸入如何變化，對一個給定的現(xiàn)態(tài)，總有相同的輸出。其狀態(tài)表格式如下 ： 17 如： 某 Moore型電路的狀態(tài)表如右所示： 當(dāng)電路處于Ａ態(tài)時，電路輸出為０；若Ｘ = 1（輸入），則在脈沖到來時，電路進入狀態(tài)Ｂ，此時，電路的輸出為１；若Ｘ＝１則電路將進入Ｃ狀態(tài)。 現(xiàn)態(tài) y 次態(tài) 輸出 X=0 X=1 A C B 0 B B C 1 C B A 0 )1( ?ny設(shè)電路的初態(tài)為Ｂ，輸入序列為： Ｘ：０１１０００１１ 則與每個輸入信號對應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和輸出響應(yīng)序列如下： 時鐘脈沖： １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 輸入序列Ｘ： ０ １ １ ０ ０ ０ １ １ y： Ｂ Ｂ Ｃ Ａ Ｃ Ｂ Ｂ Ｃ 狀態(tài)轉(zhuǎn)換 ： Ｂ Ｃ Ａ Ｃ Ｂ Ｂ Ｃ Ａ 序列 輸出序列Ｚ： １ １ ０ ０ ０ １ １ ０ 結(jié)論： 只要給定狀態(tài)表及電路的初始狀態(tài)，便可求出在輸入序列作用下電路的輸出響應(yīng)序列和狀態(tài)轉(zhuǎn)換序列。 是 一種 反映 同 步時序電路 狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)律及相應(yīng)輸入、輸出取值關(guān)系 的有向圖 。也可 分為： Mealy型 Moore型 兩種。如： ① Mealy型狀態(tài)圖 ，其形式如下所示： )1( ?nyyx/z 輸入條件 輸出 現(xiàn)態(tài) 次態(tài) A B D C 0/0 0/0 1/0 1/0 0/1 1/1 1/1 0/1 某 MEALY型電路的狀態(tài)圖 由左圖可知：若電路處于狀態(tài) B，則當(dāng)輸入X = 1 時，電路輸出 Z = 0。 如下所示： x zy zy n )1( ?現(xiàn)態(tài) 次態(tài) Moore 型狀態(tài)圖形式 輸出 21 如： 某 Moore 型狀態(tài)圖為 從狀態(tài)圖可看出，當(dāng)電路處于 A時，電路輸出為 0，此時 若輸入為 0，則電路將由 A狀態(tài)轉(zhuǎn)換到狀態(tài) C，且新的輸出值 為 0；若輸入為 1，則電路狀態(tài)將由 A轉(zhuǎn)換至 B，且新的輸出 值為 1。 它與狀態(tài)表一樣， 是分析和設(shè)計同步時序電路的重要工具 。如： 狀態(tài)圖與狀態(tài)表的轉(zhuǎn)換關(guān)系 現(xiàn) 態(tài) 次態(tài) /輸出 x=0 X=1 A B/1 C/0 B B/0 A/1 C A/0 C/0 A C B 0/1 1/1 0/0 1/0 0/0 1/0 23 1D C1 amp。 D0 Q0 FF0 Q0 amp。 24 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 nQ1 nQ0 11?nQ 10?nQY A 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 輸出方程 AY )( 10 ??A)(Q nnn 1010 ???A nn 011 ??狀態(tài) 方程組 (1) 根據(jù)方程組列出 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表 25 （ 2）將 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表 轉(zhuǎn)換為狀態(tài)表 0 1 / 0 0 0/ 1 1 1 1 1 / 0 0 0 / 1 1 0 1 0 / 0 0 0 / 0 0 0 0 1 / 0 0 0/ 1 0 1 狀態(tài)表 nn 01Y nn /1011 ??A=1 A=0 狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 nQ1 nQ0 11?nQ 10?nQY A 26 狀態(tài)表 0 1 / 0 0 0/ 1 1 1 1 1 / 0 0 0 / 1 1 0 1 0 / 0 0 0 / 0 0 0 0 1 / 0 0 0/ 1 0 1 nn 01Y nn /1011 ??A=1 A=0 1 0 1 1 00 01 0/0 1/0 0/1 1 0 1 1 00 01 1/0 0/1 1/0 0/1 1/0 (3)根據(jù)狀態(tài)表畫出狀態(tài)圖 狀態(tài)圖 27 CP A Q 0 Q 1 Y （ 4） 根據(jù)狀態(tài)表畫出 時序圖（ 波形圖 ） 時序邏輯電路的四種描述方式是可以相互轉(zhuǎn)換的。 28 時序邏輯電路的分析 分析同步時序邏輯電路的一般步驟 同步時序邏輯電路分析舉例 29 時序邏輯電路分析的任務(wù)： 分析時序邏輯電路在輸入信號的作用下，其狀態(tài)和輸出信號變化的規(guī)律，進而確定電路的邏輯功能。所以 ,分析過程主要是列出電路狀態(tài)表或畫出狀態(tài)圖、工作波形圖。 ４ .確定電路的邏輯功能。 （ 3） 狀態(tài)方程 : 將每個觸發(fā)器的驅(qū)動方程代入其特性方程得狀態(tài)方程 。 同步時序邏輯電路分析舉例 T 0 Q 0 Q 0 A CP 1 T C1 T 1 Q 1 Q 1 1 T C1 amp。 G 1 G 2 電路是由兩個 T 觸發(fā)器組成的同步時序電路。 32 (2) 根據(jù)電路列出三個方程組 激勵方程組 : T0=A T1=AQ0 輸出方程組 : Y=AQ1Q0 將激勵方程組代入 T觸發(fā)器的特性方程得 狀態(tài)方程組 : nnnn QTQTQTQ ????? 1nnnnnQ)AQ(AQ1011010?????? T 0 Q 0 Q 0 A CP 1 T C1 T 1 Q 1 Q 1 1 T C1 amp。 G 1 G 2 33 (3) 根據(jù)狀態(tài)方程組和輸出方程列出狀態(tài)表 Y =A Q1Q0 nn QAQ010 ???nnn Q)AQ(Q 1011 ???nn 01Y/ nn 1011 ??0 0 /