玩转数字电子技术：深度解析时序逻辑电路
时序逻辑电路是比较重要的内容,里面的知识点在很多地方都会应用到,比如强化学习领域经常要用到下一个状态对当前状态产生的影响,所以这块"硬骨头"一定要啃下来
- 分析与设计
- 计数器
- 计数器的应用
- 寄存器
- 移位寄存器的应用
1. 分析与设计
同步时序逻辑电路的分析方法
时序逻辑电路的分析，就是从给定的时序电路的逻辑电路图出发，分析得
到其逻辑功能。具体讲，就是确定电路的输入和现态如何决定了电路的输出和次态，从而得到电路的状态迁移规律。对于同步时序逻辑电路，其中的触发器在统一的时钟信号的控制下工作，电路分析过程比较简单。
- 判断
根据给定的逻辑电路图，判断其为同步时序，还是异步时序，如果是同
步时序，就按照下面的步骤具体分析。 - 读图
阅读电路图，明确电路中采用了何种触发器，以及输入、输出变量的情
况；随后，根据电路的连接形式，得到电路的输出方程（输出由输入和现态决定的函数），以及触发器的激励方程（触发器的激励信号由输入和现态决定的函数）。 - 带入
已知触发器类型，可知其特征方程的标准形式，将上一步中得到的激励
方程带入触发器的特征方程，得到电路中各个触发器对应的状态方程。
此时就得到了电路对应的逻辑表达式，包括输出方程、状态方程（次态
由输入和现态决定的函数）。 - 计算
根据上一步得到的表达式，得到状态表，一般按照真值表的结构列写即
可，也就是电路的真值表。当然，列写时最好用整体分析的方法，在分析困
难时，可能需要带入计算。 - 转换
将电路的状态表（真值表）转换为状态图。 - 总结
分析电路的状态图上表达出的状态迁移关系，从而总结得到电路的逻辑
功能，同时，这里一般还需要判断电路的安全性如何。
[例] 分析如图所示电路,说明电路功能
首先判断这是一个同步时序逻辑电路接着就是读图,得到电路的输出方程（输出由输入和现态决定的函数）,以及触发器的激励方程（触发器的激励信号由输入和现态决定的函数）,并将激励
方程带入触发器的特征方程:
接着再写出真值表:
根据状态表画出状态图:
画状态图时,要做好标注(白框)
最后总结功能,这是一个不具有自启动能力的六进制计数器(计时钟脉冲CLK个数)
因为有6个状态即6个CLK,所以它是六进制计数器
另外,状态图里还有一个两状态循环,这是小循环,一般来说,我们只考虑大循环
"自启动"与"自校正"
这里要谈的其实是时序逻辑电路的安全性研究
时序逻辑电路的“自启动能力”与“自校正能力”的实质是一样的。实质在于:无效状态是形成循环，还是迁移回到有效循环中。
同步时序逻辑电路的设计方法
时序逻辑电路的设计，就是从给定的逻辑功能入手，通过一系列的设计过
程，最终得到电路的实现方案，即逻辑电路图。
当然，最终得到的时序电路也分两种，即同步时序电路和异步时序电路。一
般来讲，完成相同的逻辑功能，异步时序电路的整体结构要比同步时序电路简单一些，但是，其设计过程也明显较后者复杂，难以掌握。
组合逻辑电路的设计过程，基本可看做分析的逆过程，类似的，同步时序电路的设计过程和分析过程之间，也有互逆的特点。
基本流程
- 逻辑抽象
根据逻辑要求，进行逻辑抽象，明确该电路的状态量的含义，并确定输
入、输出变量和状态数；
根据电路的逻辑功能，明确状态迁移关系，从而建立原始状态图。
此过程中，重点在于找到电路的状态量，理解其含义。 - 状态化简
在原始状态图中，若两个电路状态在相同的输入条件下，得到相同的次
态结果和输出结果（即状态迁移关系相同），就称这两个状态为等价状态。
显然，等价状态是可以合并的，合并后，得到该电路的最简状态图。
3.状态编码
根据最简状态图中，状态的数量，确定需要使用的触发器的数量，并用二进制代码表示各个状态，即对状态进行编码。至此，最初的设计要求已完全数学化，得到了一个完全数学化的状态图。
设最简状态图中，状态个数为M ，需要使用的触发器个数为 n，则两者
数量关系上满足：
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