第五講一般時序邏輯電路的設計方法問題1：什么是時序邏輯電路的分析？給定時序電路，找出它的邏輯功能

問題2：時序邏輯電路分析步驟？⑴從給定的邏輯圖寫出每個觸發器的激勵方程(或稱為驅動方程）⑵將驅動方程代入觸發器的特性方程，得到每個觸發器的狀態方程。⑶根據邏輯圖寫出電路的輸出方程。⑷根據狀態方程及輸出方程列狀態轉移表，狀態轉換圖。(5)找出它的邏輯功能。邏輯電路CP脈沖輸入信號狀態變量輸出變量變化規律問題3：什么是時序電路設計?求出實現這一邏輯功能的電路，結果應力求簡單。電路最簡的標準小規模集成電路：觸發器和門電路最少，輸入端數目也最少。中、大規模集成電路：數目最少、種類最少、連線最少。給出具體邏輯問題問題4：同步時序邏輯電路的設計方法？1.進行邏輯抽象，確定輸入、輸出變量；2.建立原始狀態圖，對多余狀態進行合并；3.確定觸發器數目n；

2n－1≤N≤2n4.列狀態表（畫卡諾圖），求狀態方程；5.觸發器選型；6.根據驅動方程和輸出方程畫邏輯圖；7.檢查電路的自啟動能力。一、同步時序電路設計二、邏輯電路自啟動設計？1.順序脈沖發生器的設計2.序列信號發生器的設計三、特殊時序電路設計一、同步時序邏輯電路的設計例1設計一個串行數據檢測器，對它的要求是，連續輸入3個或3個以上的1時，電路輸出1，其它輸入情況下，電路輸出0。1.進行邏輯抽象，確定輸入變量和輸出變量。設該電路的輸入變量為X，代表輸入串行序列，輸出變量為Z，表示檢測結果。根據設計命題的要求，可分析出輸入X和輸出Z之間的關系為：X

011011111011Z

0000001110002.建立原始狀態轉換圖狀態是指需要記憶的信息或事件，用字母或符號表示該電路必須記住以下幾件事：初始狀態;收到了一個1；連續收到了兩個1；連續收到了三個1,四個狀態，規定：

S0：初始狀態，表示電路沒有收到1之前的狀態。

S1：表示電路收到了一個1的狀態。

S2：表示電路連續收到了2個1的狀態。

S3：表示電路連續收到了3個1的狀態。

S0S1S3S21/00/01/01/11/10/00/00/0Q1Q0X/Y３.等價狀態合并若分別以Si和Sj為初始狀態，加入相同的輸入，電路產生相同的輸出，并轉換到相同的次態，則稱Si和Sj是等價狀態或等價狀態對，記作［Si，Sj］。凡是相互等價的狀態都可以合并成一個狀態。此例中，S2和S3是等價狀態。則可把原始狀態轉換圖簡化為：S0S1S21/00/01/01/10/00/0Q1Q0X/YS0S1S2

SnSn+1/ZX0S0/0S0/0S0/01S1/0S2/0S2/1４、確定觸發器的數目，給狀態編碼。1）確定觸發器的數目2）編碼給狀態編碼，將邏輯功能問題轉化為時序問題,再通過設計時序電路，實現所需邏輯功能可選：兩位觸發器的輸出Q1Q0有00、01、10、11四種狀態，000110S0S1S2代表：狀態數M=3，21<3<22用兩個觸發器即將狀態S用編碼代替S0S1S2

SnSn+1/ZX0S0/0S0/0S0/01S1/0S2/0S2/1分解卡諾圖，寫狀態方程Q1n+1=XQ1+XQ0５.填次態/輸出卡諾圖Q0n+1=XQ1Q0Z=XQ100/000/0XX/X00/001/0

10/0XX/X10/100011110XQ1Q00100X001X100011110Q1Q0Q1n+1X0100X010X000011110Q1Q0Q0n+1X0100X000X100011110Q1Q0XZ01Sn+1/Z卡諾圖Q1n+1Q0n+1/Z６.確定觸發器類型，寫驅動方程和輸出方程。用JK觸發器，則狀態方程化為：Q1n+1=(XQ0)Q1+XQ1驅動方程：J1=XQ0，K1=XJ0=XQ1，K0=1輸出方程：Y=XQ1Q0n+1=(XQ1)Q0+1Q0Q1n+1=XQ1+XQ0Q0n+1=XQ1Q0Z=XQ1狀態方程輸出方程驅動方程：J1=XQ0，K1=XJ0=XQ1，K0=1輸出方程：Y=XQ1７.根據驅動方程和輸出方程畫邏輯圖Q1Q0&YCP11JC11K&1JC11K&X00011110Q1Q0X/Y1/00/01/01/11/10/00/00/0狀態轉換圖表明，電路可以自啟動。８.檢查電路的自啟動能力自學P316例6.4.1十三進制計數器的設計P323例6.4.3自動售飲料機的邏輯電路設計二、時序邏輯電路的自啟動設計000001110100011110

X00/000/0xx/x00/001/010/0xx/x10/1次態為任意項的狀態是無效狀態。如左圖中的11狀態為無效狀態。若使全部無效狀態的次態為有效狀態，則此電路必能自啟動。000001110100011110

X00x001x1000001110100011110

X00x010x0檢查該指定次態是否屬于有效循環，便知該電路是否能夠自啟動。時序邏輯電路設計過程中，可以有意指定無效狀態的次態為有效狀態，即可直接設計出能夠自啟動的電路卡諾圖化簡中，任意項被包括在卡諾圈中相當于取值為1，反之為0。即化簡時已為無效狀態指定了次態。X=1時，11的次態為10三、特殊時序邏輯電路的設計特殊時序電路設計？順序脈沖發生器的設計序列信號發生器的設計1.順序脈沖發生器的設計順序脈沖發生器？能給出一組在時間上有一定先后順序的脈沖信號的電路作用：用這組脈沖形成所需要的各種控制信號。電路組成：用移位寄存器構成用計數器和譯碼器構成1）用移位寄存器構成環形計數器工作在每個狀態中只有一個1的循環狀態時它就是一個順序脈沖發生器1DC1FF1Q11DC1FF2Q21DC1FF3Q31DC1FF4Q4D1CP初始狀態為Q1Q2Q3Q4=1000輸出波形如下：CP23456781910Q1Q2Q3Q4優點：結構簡單缺點：觸發器數目多，設計自啟動反饋電路2）用計數器和譯碼器組合實現（1）由計數器與譯碼器直接構成電路：時序圖：缺點：存在競爭冒險現象當Q2Q1Q0：001010P0=Q2’Q1’Q0’若Q0先翻轉為0，而Q1還未翻轉為1，存在競爭出現了冒險現象,使P0=1什么時候會有競爭冒險現象?CP的順序觸發器現態Q2n

Q1n

Q0n0O001O012O1030114100510161107111二個觸發器同時翻轉三個觸發器同時翻轉以P0為例分析只有Q2Q1Q0=000時P0=1若Q0、Q1先翻轉為0，而Q2后翻轉為1，也出現了冒險現象,使P0=1（2）由計數器與譯碼器構成，加選通信號控制電路：時序圖：選通信號控制端工作原理：CP=0時計數器不工作，譯碼器工作，克服了競爭冒險現象CP上升沿時計數器工作，狀態開始變化，譯碼器不工作，CP=1時譯碼器不工作，計數器有足夠時間翻轉；（3）由扭環形計數器與譯碼器構成扭環形計數器輸出狀態變化時不會同時有兩個觸發器翻轉避免了競爭冒險現象000010000001111011001111001101111DC1FF1Q11DC1FF2Q21DC1FF3Q31DC1FF4Q4D1CP由扭環形計數器與譯碼器構成電路2.序列信號發生器電路的設計用計數器和數據選擇器組成用帶反饋的移位寄存器構成一組特定的串行數字信號稱為序列信號，產生序列信號的電路稱為序