二、米里型同步时序电路的状态图

状态图是一种反映同步时序电路状态转移规律 和输入、输出取值关系的有向图。在状态图中， 每一个状态用一个圆圈表示，圈内用字母或数 字表示状态的名称，用带箭头的直线或弧线表 示状态转移关系，并把引起这一转移的输入条 件和相应的输出标注在有向线段的旁边。

Mealy型电路状态图的形式如图4.3所示。
一、摩尔型同步时序电路的状态表 摩尔型电路的状态表的格式如表4．3所示。
表4 ．3
原态 (P)
摩尔型同步时序电路状态表
次态(P(n+1)) 输入(X) 输出 (Y)
P
P(n+1)
Y
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考虑到摩尔型电路的输出Y仅与电路的原态P有 关，为了清晰起见，将输出单独作为一列，其 值完全由原态确定,而次态P(n+1)与Mealy型电路 状态表中一样，由输入的组合和现态共同确定； 该表的读法是：当电路处于状态P时，输出为Y； 若输入为 X ，在时钟脉冲 CP 的作用下，电路进 入次态P(n+1)。
第四章

时序逻辑电路

4.1 概 述 4.2 时序逻辑电路的结构及类型 4.3 状态表和状态图 4.4 时序逻辑电路的分析与设计 4.5 常用的时序逻辑电路 本章小节
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4．1

概
述
数字逻辑电路一般分为组合逻辑电路和时序逻 辑电路，通过第二章的学习，我们知道组合逻 辑电路的特点是其稳定输出仅与该时刻电路的 输入状态有关；而时序逻辑电路(简称时序电路) 是其稳定输出不仅与该时刻的输入状态有关， 而且还与过去的输入状态有关的逻辑电路。所 以在时序电路中，除了有反映现在输入状态的 组合电路之外，还应包含能记忆过去状态的存 贮电路。
状态表和状态图
概述 4.3.1 米里（Mealy）型状态表和状态图 4.3.2 摩尔（Moore）型状态表和状态图
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4．3

状态表和状态图
同步 时 序电 路 又可 分 为 米 里 （ Mealy ）型 和 摩尔 （Moore）型两大类。 米里型电路的输出状态不仅与电路的状态有关，同 时还与外输入有关，其输出函数Y可表示为：
图 4.3
米里型电路状态图
图 4.4 例题4.1的状态图
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状态图非常直观，从图上可以清楚地看到状态 的转移条件和方向。 图4.4画出了例题 4.1电路的状态图，从图上可 以看出，当电路处于状态D时，若输入X=0，则 输出Y=1，在时钟脉冲作用下，电路的状态由D 转移到B。

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4.3.2
摩尔（Moore）型状态表和状态图
Yi=fi（X1，…，Xn，P1，…，Pr） i=1，…，m

(4-3-1)
摩尔型电路的输出状态仅与电路的状态有关而与外 输入（或没有外输入）无关，其输出函数 Y 可表示 为： Yi=fi（P1，…，Pr） i=1，…，m (4-3-2)
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上面的表达式虽然能够描述同步时序电路的逻 辑功能，但不能清楚地表达其输入、输出、原 态及次态之间的转移关系，为次我们引入状态 表和状态图，状态表和状态图也是我们分析和 设计时序电路的重要工具。
A B C D
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由表4.2可知，若电路的初始状态为A，当输入 X=1时，其输出Y=1，在时钟脉冲CP的作用下， 电路进入次态D；如接着X由1变为0，则输出为 1，在下一个时钟脉冲CP的作用下，电路进入 次态B，若再输入X=0，则输出仍为1，在再下 一个时钟脉冲CP的作用下，电路进入次态还是 B。依次类推，可得其余的输出和电路的状态。 特别应该注意的是，在此电路的原态与现态是 对某一时刻而言的，该时刻的次态即为下一时 刻的原态。
(a) 同步时序电路的结构框图 图 4.2
(b) 异步时序电路的结构框图 时序逻辑电路
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由于时序电路与组合逻辑电路在结构和性能上 不同，因此在研究方法上两者也有所区别，组 合逻辑电路的分析和设计所用到的工具主要是 真值表，而时序电路的分析和设计所用到的工 具主要是状态表和状态图。
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4．3

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时序电路分为同步时序电路和异步时序 电路两大类。本章重点是系统讨论同步 时序电路的分析和设计方法。对于异步 时序电路，主要讨论脉冲异步时序电路 的分析。
4.2
4.2.1 4.2.2

时序逻辑电路的结构及类型
时序逻辑电路的结构 时序逻辑电路的类型
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4.2.1

时序逻辑电路的结构
(4-2-1) (4-2-2)
4-2-1式称为输出函数，4-2-2式称为控制函数或 激励函数。 时序电路的组合逻辑部分用来产生电路的输出和 激励，存储器件部分用来记忆电路过去的输入情 况。

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4.2.2

时序逻辑电路的类型
时序电路按其工作方式又可分为同步时序电路 和异步时序电路两大类，其结构分别如图4.2(a) 和(b)所示。


例4.1 某同步时序电路，有一个输入X，一 个输出Y，四个状态，即P2P1为00、01、10、11， 分别记为A、B、C、D，其状态表如表4.2所示。
表 4.2 某米里（Mealy）型同步时序电路的状态表
原态 （P） 次态/输出（P(n+1)/Y）
X=0 C/0 B/1 A/0 B/1
X=1 D/1 A/1 D/1 C/1
时序电路一般由组合逻辑、存储器件和反馈回 路三部分构成，如图4.1所示。
图 4.1
时序逻辑电路的结构框图
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其中 X1，…，Xn为外部输入，Y1，…，Ym为外部输 出；P1，…，Pr为内部输入，W1，…，Wr为内部输 出。它们之间的逻辑关系一般表示为：
Yi=fi（X1，…，Xn，P1，…，Pr） i=1，…，m Wj=gj（X1，…，Xn，P1，…，Pr） j=1，…，r
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4.3.1
米里（Mealy）型状态表和状态图
一、米里型同步时序电路的状态表 表4.1所示为米里型同步时序电路的状态表。
表 4.1 米里型同步时序电路的状态表
次态/输出（P(n+1)/Y） 输入(X) 原态 （P）
Pபைடு நூலகம்
P(n+1)/Y
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表格的上方从左到右列出输入X1，…，Xn的全 部组合，表格左边从上到下列出电路的全部状 态P，表格的中间列出对应不同输入组合和原 态下的次态P(n+1)和输出Y；表格的读法是：处 于状态P的时序电路，当输入为X时，其输出为 Y，在时钟脉冲CP的作用下，电路进入次态 P(n+1)。 下面我们通过一个例题来详细说明米里型同步 时序电路的状态表。