时序逻辑电路如何实现时序控制?
21ic 2024-06-13

数字电路根据逻辑功能的不同特点,可以分成两大类,一类叫组合逻辑电路(简称组合电路),另一类叫做时序逻辑电路(简称时序电路)。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入,与电路原来的状态无关。而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说,还与以前的输入有关。


时序逻辑电路是数字逻辑电路的重要组成部分,时序逻辑电路又称时序电路,主要由存储电路和组合逻辑电路两部分组成。它和我们熟悉的其他电路不同,其在任何一个时刻的输出状态由当时的输入信号和电路原来的状态共同决定,而它的状态主要是由存储电路来记忆和表示的。同时时序逻辑电路在结构以及功能上的特殊性,相较其他种类的数字逻辑电路而言,往往具有难度大、电路复杂并且应用范围广的特点。

在数字电路通常分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类,组合逻辑电路的有关内容在前面的章节里已经作了介绍,组合逻辑电路的特点是输入的变化直接反映了输出的变化,其输出的状态仅取决于输入的当前的状态,与输入、输出的原始状态无关,而时序电路是一种输出不仅与当前的输入有关,而且与其输出状态的原始状态有关,其相当于在组合逻辑的输入端加上了一个反馈输入,在其电路中有一个存储电路,其可以将输出的状态保持住,我们可以用下图的框图来描述时序电路的构成。从上面的图上可以看出,其输出是输入及输出前一个时刻的状态的函数,这时就无法用组合逻辑电路的函数表达式的方法来表示其输出函数表达式了,在这里引入了现态(Present state)和次态(Next State)的概念,当现态表示现在的状态(通常用Qn来表示),而次态表示输入发生变化后其输出的状态 (通常用Qn 1表示),那么输入变化后的输出状态表示为Qn 1=f(X,Qn)其中:X为输入变量。

时序逻辑电路应用很广泛,根据所要求的逻辑功能不同进行划分,它的种类也比较繁多。在具体的授课环节中,主要选取了应用较广、具有典型时序逻辑电路特征的三种逻辑器件进行比较详细地介绍。1.计数器一般来说,计数器主要由触发器组成,用以统计输入计数脉冲CP的个数。计数器的输出通常为现态的函数。计数器累计输入脉冲的最大数目称为计数器的“模”,用M表示。如M=6计数器,又称六进制计数器。所以,计数器的“模”实际上为电路的有效状态数。同步七进制加法计数器的逻辑图计数器的种类很多,特点各异。主要分类如下:按计数进制可分为:二进制计数器、十进制计数器、任意进制计数器。按计数增减可分为:加法计数器、减法计数器、加/减计数器,又称可逆计数器。按计数器中触发器翻转是否同步可分为:异步计数器和同步计数器。2.寄存器寄存器是存放数码、运算结果或指令的电路,移位寄存器不但可存放数码,而且在移位脉冲作用下,寄存器中的数码可根据需要向左或向右移位。寄存器和移位寄存器是数字系统和计算机中常用的基本逻辑部件,应用很广。一个触发器可存储一位二进制代码, n个触发器可存储n位二进制代码。因此,触发器是寄存器和移位寄存器的重要组成部分。对寄存器中的触发器只要求它们具有置0或者置1功能即可,无论是用同步结构的触发器,还是用主从结构或者边沿触发的触发器,都可以组成寄存器。3.顺序脉冲发生器顺序脉冲是指在每个循环周期内,在时间上按一定先后顺序排列的脉冲信号。产生顺序脉冲信号的电路称为顺序脉冲发生器。在数字系统中,常用以控制某些设备按照事先规定的顺序进行运算或操作。

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