第六章时序逻辑电路典型例题分析

第六章时序逻辑电路典型例题分析第一部分：例题剖析触发器分析例1在教材图6.1所示的基本RS触发器电路中，若R、S的波形如图P6.1（a）和（b），试分别画出对应的Q和Q端的波形。解：基本RS触发器，当R、S同时为0时，输出端Q、Q均为1，当R=0、S=1时，输出端Q为0、Q为1，当R=S=1时，输出保持原态不变，当R=1、S=0时，输出端Q为1、Q为0，根据给定的输入波形，输出端对应波形分别见答图P6.1（a）和（b）。需要注意的是，图（a）中，当R、S同时由0（见图中t1）变为1时，输出端的状态分析时不好确定（见图中t2），图中用虚线表示。例2在教材图6.2.3（a）所示的门控RS触发器电路中，若输入S、R和E的波形如图P6.2（a）和（b），试分别画出对应的输出Q和Q端的波形。解：门控RS触发器，当E=1时，实现基本RS触发器功能，即：R=0（R=1）、S=1（S=0），输出端Q为1、Q为0；R=1（R=0）、S=0（S=1）输出端Q为0、Q为1；当E=0时，输出保持原态不变。输出端波形见答图P6.2。例3在教材图6.2.5所示的D锁存器电路中，若输入D、E的波形如图P6.3（a）和（b）所示，试分别对应地画出输出Q和Q端的波形。解：D锁存器，当E=1时，实现D锁存器功能，即：Qn+1=D，当E=0时，输出保持原态不变。输出端波形见答图P6.3。例4在图P6.4（a）所示的四个边沿触发器中，若已知CP、A、B的波形如图（b）所示，试对应画出其输出Q端的波形。设触发器的初始状态均为0。解：图中各电路为具有异步控制信号的边沿触发器。图（a）为边沿D触发器，CP上升沿触发，Q1n+1=A，异步控制端SD接信号C（RD=0），当C=1时，触发器被异步置位，输出Qn+1=1；图（b）为边沿JK触发器，CP上升沿触发，Q2n+1=AQ2n+BQ2n，异步控制端RD接信号C（SD=1），当C=0时，触发器被异步复位，输出Qn+1=0；图（c）为边沿D触发器，CP下降沿触发，Q3n+1=A，异步控制端SD接信号C（RD=1），当C=0时，触发器被异步置位，输出Qn+1=1；图（d）为边沿JK触发器，CP下降沿触发，Q4n+1=AQ4n+BQ4n，异步控制端RD接信号C（SD=0），当C=1时，触发器被异步复位，输出Qn+1=0。对应输出波形见答图P6.4所示。例5边沿触发器电路如图P6.5（a）所示。试根据图（b）中CP、A的波形，对应画出输出Q1和Q2的波形。解：电路是带异步控制信号的触发器电路，当Q2=1时，Q1n+1=0。Q1是边沿JK触发器，Q1n+1=Q1n，CP下降沿触发；Q2是边沿D触发器，Q2n+1=Q1n，A信号的上升沿触发。输出端波形见答图P6.5。例6试分析图P66由边沿触发器组成的电路。列出状态转换表、画出状态转换图，说明功能。解：列出驱动方程：J1=K1=1，J2=K2=AQ1n，写出状态方程：Q1n+1=Q1n，Q2n+1=AQ1nQ2n，写出输出方程：Y=AQ2nQ1n+AQ2nQ1n设初态，求次态，列出真值表：当A=0时，四进制加法计数器；当A=1时，四进制减法计数器。计数器分析及脉冲波形的产生与整形例1．同步四位二进制加法计数器T4161功能表如图，分析以下电路为几进制计数器。解：CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数T4161功能表T41611CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRDCP&CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数T4161功能表T41611CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRDCP&T41611CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRDCP&例2．用74LS161同步四位二进制加法计数器构成的计数电路如图，试分析说明为几进制计数。解：例3．同步四位二进制可逆计数器T4191电路及功能表如下，分析电路为几进制计数器，如何工作，画出状态转换图。CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数74LS161功能表1CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRD1174LS16111&CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数CPRDLDS1S2工作状态0清零10预置数1101保持(包括C的状态)110保持1111计数74LS161功能表1CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRD1174LS16111&1CS1S2CPQ3Q2Q1Q0D3D2D1D0LDRD1174LS16111&SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表1MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT419111&SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表1MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT419111&1MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT419111&4.结果为N=7进制计数器。例4．同步四位二进制可逆计数器T4191电路及功能表如下，分析电路为几进制计数器，如何工作，画出状态转换图解：1.由功能表和电路可知：当M=0时为加法计数，且LD与CP无关。2.LD=Q3Q2Q1，当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=1110（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=0010。（异步置数）1.由功能表和电路可知：当M=1时为减法计数，且LD与CP无关。2.LD=Q2Q0，当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=0101（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=1100。（异步置数）3.有效状态循环图：1.由功能表和电路可知：当M=1时为减法计数，且LD与CP无关。2.LD=Q2Q0，当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=0101（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=1100。（异步置数）3.有效状态循环图：1100101110101001010101100111100011001011101010010101011001111000SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT41911&SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT41911&MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT41911&3.有效状态循环图：00100011010001010110011110001110110111001011101010013.有效状态循环图：001000110100010101100111100011101101110010111010100100100011010001010110011110001110110111001011101010014.结果为N=12进制计数器。例5：同步四位二进制可逆计数器T4191电路及功能表如下，分析电路为几进制计数器，如何工作，画出状态转换图。解：1.由功能表和电路可知：当M=0时为加法计数，且LD与CP无关。4.结果为N=12进制计数器。例6：由JK边沿触发器构成的同步时序逻辑电路如图,试分析电路,写出驱动方程、状态方程、输出方程，画出状态表、状态方程及状态转换图，说明电路的逻辑功能。MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT419111&MSCP0CP1Q3Q2Q1Q0D3D2D1D0C/BLDCPT419111&SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表SLDMCP工作状态010加法计数011减法计数0预置数11保持T4191功能表当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=1111（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=0011。（异步置数）2.LD=C，当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=1111（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=0011。（异步置数）当计数器输出为Q3Q2Q1Q0=1111（过渡态）时，LD=0，此时计数器的输出立即被置为Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0=0011。（异步置数）2.LD=C，2.LD=C，3.有效状态循环图：00110100010101100111100011111110110111001011101010013.有效状态循环图：00110100010101100111100011111110110111001011101010010011010001010110011110001111111011011100101110101001CJ1Q1K1Q1J2Q2K2Q2J3Q3K3Q3CP&CJ1Q1K1Q1J2Q2K2Q2J3Q3K3Q3CP&时钟方程CP1=CP2=CP3=CP同步时序电路。驱动方程J1=Q3J2=Q3Q1J3=Q1K1=Q3Q2K2=Q3Q1K3=Q2Q1输出方程C=Q3Q2Q1时钟方程CP1=CP2=CP3=CP同步时序电路。驱动方程J1=Q3J2=Q3Q1J3=Q1K1=Q3Q2K2=Q3Q1K3=Q2Q1输出方程C=Q3Q2Q1解：例7：分析时序电路，画出状态转换图，说明电路的逻辑功能。解：第一步写出时钟方程、驱动方程及状态方程：第二步：状态转换图结论：三位移位寄存器例8由555定时器构成的单稳态触发电路如下图，已知Ui和Uc的波形。（10分）1、画出U0的波形。2、估算脉宽Tw的值。状态方程Q1n+1=Q3nQ1n+Q3nQ2nQ1n=Q3n+Q2nQ1nQ2n+1=Q3nQ1nQ2n+Q3nQ1nQ2n=Q2nQ1n+Q3nQ1nQ3n+1=Q1nQ3n+Q2nQ1nQ3n=Q1n+Q3nQ2n状态方程Q1n+1=Q3nQ1n+Q3nQ2nQ1n=Q3n+Q2nQ1nQ2n+1=Q3nQ1nQ2n+Q3nQ1nQ2n=Q2nQ1n+Q3nQ1nQ3n+1=Q1nQ3n+Q2nQ1nQ3n=Q1n+Q3nQ2n状态转换表Q3nQ3nQ3nQ1n+1Q1n+1Q1n+1C0001000001011001011000110100100101011011101111011状态转换图Q3nQ2nQ1n001101011111010100100000C=1结论：同步六进制计数器，能自启动状态转换表Q3nQ3nQ3nQ1n+1Q1n+1Q1n+1C0001000001011001011000110100100101011011101111011状态转换表Q3nQ3nQ3nQ1n+1Q1n+1Q1n+1C