對口單招《電子線路》中的時序邏輯電路分析

呂小紅

摘 要：《電子線路》是對口單招中多個專業(yè)必修的一門課程，時序邏輯電路分析又是要求重點掌握和必考的內(nèi)容。教師要通過例題，讓學(xué)生了解時序邏輯電路功能分析的常用步驟和方法。

關(guān)鍵詞： 對口單招；時序電路；功能分析

日前梳理教學(xué)知識點，翻開學(xué)生錯題集，發(fā)現(xiàn)不管是電子電工專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)還是計算機(jī)應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生，在《電子線路》一書時序邏輯電路的分析一章的學(xué)習(xí)中都碰到了很大的困難。較多的學(xué)生在分析電路的功能時總會不知所措，而歷年單招高考中時序邏輯電路的分析是要求重點掌握的，也是必考的。

時序邏輯電路的特點是，電路在某一時刻的輸出不僅與當(dāng)前輸入各變量的狀態(tài)組合有關(guān)，還與電路原來的輸出狀態(tài)有關(guān)，因此它具有記憶功能。從電路結(jié)構(gòu)上看，時序電路主要由組合邏輯電路和存儲電路組成，根據(jù)存儲電路中各觸發(fā)器狀態(tài)變化的特點，時序電路又分為同步時序和異步時序兩類。在同步電路中，所有觸發(fā)器的變化都是在同一個時鐘信號作用下同時發(fā)生的；而在異步電路中，各觸發(fā)器的時鐘信號不是同一個，觸發(fā)器的變化也不是同時發(fā)生的，而是有先有后的。本文就針對同步和異步時序電路，根據(jù)自己的教學(xué)，總結(jié)出一個完整的解題思路，希望能幫助讀者提高時序電路的解題分析能力。時序邏輯電路分析的一般步驟如下。

（1）看清電路。根據(jù)給定的電路，看清它的組成部分（幾個觸發(fā)器、什么類型的觸發(fā)器），找出各觸發(fā)器的時鐘信號、輸入信號和輸出信號。

（2）寫出方程。①寫出時鐘方程。同步時序電路各時鐘方程是一樣的；異步時序電路各觸發(fā)器的時鐘脈沖是獨立的，在分析電路時，特別要仔細(xì)。②寫出輸入方程，也稱驅(qū)動方程。比如是JK觸發(fā)器，找J和K的信號源；D觸發(fā)器，找D的信號源，T觸發(fā)器找T的信號源。③將各觸發(fā)器的輸入方程代入其特征方程，并進(jìn)行計算，即可得到簡化后的各觸發(fā)器的狀態(tài)方程。

（3）畫出時序圖，轉(zhuǎn)換成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。

（4）描述時序電路的功能。一般由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖分析時序電路的功能比較直觀，由它進(jìn)行文字概括電路的功能比較容易。

例1：時序電路如圖，各觸發(fā)器的初態(tài)均為0。說明電路的邏輯功能。（2011年電子電工專業(yè)高考題）

解：電路分析如下：本例電路由3個JK觸發(fā)器組成，受同一個CP下降沿控制，是屬于同步時序電路。時鐘方程：CP0=CP1=CP2=CP下降沿有效，輸入方程：J0=K0=1，J1=K1=Q0n，J2=K2=Q0n Q1n，JK觸發(fā)器的特征方程：Qn+1=JQn+KQn，將各輸入方程代入特征方程并化簡，得狀態(tài)方程：Q0 （n+1）=J0Q0n+K0Q0n=1Q0n+1Q0n=Q0n，Q1 （n+1）=J1Q1n +K1Q1n =Q0n Q1n +Q0nQ1n ，Q2 （n+1）=J2Q2n +K2Q2n =Q0n Q1n Q2n+（Q0n+Q1n ）Q2n。根據(jù)題意各觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，逐步計算出各個有效脈沖下觸發(fā)器的狀態(tài)，依次畫出時序圖，整理成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析可知，電路來8個脈沖循環(huán)一次，并且在CP脈沖的作用下，8種狀態(tài)是按遞減的規(guī)律變化的，所以該電路是一個同步八進(jìn)制減法計數(shù)器。

例2：時序邏輯電路如圖，各觸發(fā)器的初始狀態(tài)都為0，問電路實現(xiàn)了什么邏輯功能？（2011年機(jī)電專業(yè)高考題）

解：電路分析如下：本例電路由3個JK觸發(fā)器組成，各個觸發(fā)器的時鐘信號不是由同一時鐘脈沖提供的，是屬于異步時序電路。時鐘方程：CP0=CP下降沿有效，CP1=Q0下降沿有效，CP2=CP下降沿有效。輸入方程：J0=Q2n，K0=1，J1=K1=1，J2=Q0nQ1n，K2=1, JK觸發(fā)器的特征方程：Qn+1=JQn+KQn，將各輸入方程代入特征方程并化簡，得狀態(tài)方程：Q0（n+1）=J0Q0n+K0Q0n=Q2nQ0n+1Q0n=Q2nQ0n，Q1 （n+1）=J1Q1n+K1Q1n=1Q1n+1Q1n=Q1n,Q2（n+1）=J2Q2n

+K2Q2n=Q0n Q1nQ2n。根據(jù)題意，各觸發(fā)器的初始狀態(tài)為0，逐步計算出各個有效脈沖下觸發(fā)器的狀態(tài)，依次畫出時序圖，整理成狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的分析可知，電路來5個脈沖循環(huán)一次，并且在時鐘脈沖的作用下，5種狀態(tài)是按遞增的規(guī)律變化的，所以該電路是一個異步五進(jìn)制加法計數(shù)器。

通過兩道例題，我們可以從解題步驟上看到，不管是同步時序電路還是異步時序電路，在分析電路的功能時采用的分析步驟是一樣的，兩者的方法是可以統(tǒng)一的。只要你看清時鐘信號、輸入信號，牢記各類觸發(fā)器的特征方程式，就可以通過代入、計算得到每次時鐘脈沖作用下對應(yīng)觸發(fā)器的輸出狀態(tài)，從而依次畫出時序圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，最后歸納總結(jié)出電路的功能。

（昆山第一中等專業(yè)學(xué)校）