【嵌牛導讀】：學習數(shù)字邏輯這門課程的目的有兩個，第一是為了后續(xù)的電路設計，是硬件工程師的入門課程；第二則是為了更好地理解計算機的工作原理，為后續(xù)嵌入式開發(fā)、軟件開發(fā)等打下堅實的基礎。絕大部分人應該屬于后者，畢竟純粹的硬件開發(fā)工程師職位不多。時序電路是數(shù)字邏輯這門課的關鍵，因為引入了時間這一維度，理解掌握其功能特性的難度比組合邏輯要高，因此，很多童鞋可能學到這有點暈，這是正常現(xiàn)象。應對辦法也很簡單：熟記典型的幾個觸發(fā)器功能特征，多做幾個習題，對付考試和后續(xù)課程的理解綽綽有余。時序電路這門課程的要求是最終能夠進行簡單的電路設計（包括組合邏輯和時序邏輯），完成特定的功能。學會跑之前，要先學會走，也就是先看看別人的電路是怎么設計的，分析其規(guī)律，然后再嘗試設計簡單的電路。
【嵌牛鼻子】：數(shù)字電路、時序
【嵌牛提問】：許多人都說數(shù)電很難學，那我們該怎么來理解數(shù)電，快速高效地學好數(shù)電呢？
【嵌牛正文】:
分析原理
要對時序電路進行分析，需要先理解其結(jié)構(gòu)特征，時序電路的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖1:時序電路結(jié)構(gòu)特征
由圖1知，時序電路由組合變換電路、存儲電路和對外輸出組合電路三部分組成。一般情況下，稱存儲電路中保存的數(shù)據(jù)為時序電路的狀態(tài)；外部輸出Z有兩種形式，一種是Z只與電路的現(xiàn)態(tài)相關，稱為Moore型電路，一種是與電路的狀態(tài)和外部輸入相關，稱為Mealy型電路。
要分析時序電路，很多教材上要寫第一步做什么、第二步做什么之類的，這種方法很容易讓童鞋們死記硬背，誤入歧途，較為合理的方法應該是抓住時序電路的本質(zhì)，即是什么導致電路狀態(tài)發(fā)生改變？電路的狀態(tài)如何改變？電路的對外輸出是什么規(guī)律？這三個問題搞清楚了，畫出電路的狀態(tài)遷移圖，根據(jù)狀態(tài)遷移圖對其功能進行說明，簡單的分析就算完成了。
什么導致電路狀態(tài)發(fā)生改變？
答：激勵方程，即存儲電路的輸入（激勵就是輸入，在本課程中特指觸發(fā)器的輸入）
電路狀態(tài)如何改變？
答：次態(tài)方程，比如J-K觸發(fā)器和D觸發(fā)器等，這就需要大家熟記幾種典型的觸發(fā)器的功能特性。當然，后面還會提到一些典型的時序電路邏輯器件如計數(shù)器、移位器等，這也需要大家靈活理解并熟記。
電路對外的輸出是什么規(guī)律？
答：輸出方程，就是一個組合電路，比較簡單。
綜上，只要抓住這三個方程，電路分析不是什么難事，大家只要掌握這個規(guī)律，沒有分析不了的電路。
舉例說明
根據(jù)上面的原理，下面由簡單到難，分別舉兩個例子進行分析。
例1：試分析下圖所示時序電路，畫出X=101101的時序圖。
圖2:例1電路圖
顯然，這時一個同步的Mealy型電路（Z與輸入和X和D觸發(fā)器的狀態(tài)相關），分別寫出輸出方程、激勵方程和次態(tài)方程：
圖3: 例1的三個方程
由此，可以寫出電路的次態(tài)（狀態(tài)轉(zhuǎn)移）和輸出：
圖4: 例1的次態(tài)和輸出表
根據(jù)輸出表，畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和波形圖，分別入圖5和圖6所示：
圖5：例1的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
圖6：例1的波形圖
注：在畫波形圖時，一定要搞清楚哪是現(xiàn)態(tài)，哪是次態(tài)，輸出是和輸入和現(xiàn)態(tài)同步變化的（這里指的是理想情況），因此這里的D觸發(fā)器是上升沿時引起狀態(tài)變化，所以，要以CP從0跳變到1為界區(qū)分現(xiàn)態(tài)和次態(tài)
根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，很容易看出，例1中的功能為：當輸入為1時，電路狀態(tài)變化，且當處于0狀態(tài)時，輸入1，輸出為1，當處于1狀態(tài)時，輸入1，輸出為0；其它輸入（即0），電路狀態(tài)保持不變，且輸出為1.
例2: 分析下圖的邏輯功能
其中的D0的輸入為D00*D01
圖7: 例2的電路圖
這個電路的特點是：只有一個CP輸入，沒有其它輸入，也沒有輸出，只有電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。（另外，這四個D觸發(fā)器的狀態(tài)組成了電路的狀態(tài)）因此，這里只需要分析其激勵方程和狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程（D觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)移這里不再贅述）
這個電路中每個觸發(fā)器的激勵方程為：
圖8: 例2的激勵方程
對于這樣的電路，可以口述，假設Q3Q2Q1Q0初態(tài)為0000，當一個時鐘脈沖來臨時，Q3Q2Q1Q0轉(zhuǎn)換為：0001；再來一個時鐘脈沖則為：0011，類似進行分析，可以得到其轉(zhuǎn)換狀態(tài)為：
圖9: 例2的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表
類似這樣的電路在后續(xù)學習中非常常見，請大家熟悉，并且最好能直接口述或繪制其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
小結(jié)
對于時序電路分析，抓住核心的三個方程（根據(jù)情況），很容易繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和波形圖。
如有錯，請各位批評指正
