数字电子技术 ch06-3

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6.3,同步时序逻辑电路的设计,6.3.1,设计同步时序逻辑电路的一般步骤,6.3.2,同步时序逻辑电路设计举例,6.3,同步时序逻辑电路的设计,同步时序逻辑电路的设计是分析的逆过程,其任务是根据实际逻辑问题的要求，设计出能实现给定逻辑功能的电路。,6.3.1,设计同步时序逻辑电路的一般步骤,同步时序电路的设计过程,(1,),根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表,(2),状态化简,-,求出最简状态图,；,合并等价状态，消去多余状态的过程称为状态化简,等价状态,：,在相同的输入下有相同的,输出，并转换到同一个次态去的两个,状态称为等价状态。,明确电路的输入条件和相应的输出要求，分别确定输入变量,和输出变量的数目和符号。,找出所有可能的状态和状态转换之间的关系。,根据原始状态图建立原始状态表。,(3),状态编码（状态分配）；,(4),选择触发器的类型,(6),画出逻辑图并检查自启动能力。,给每个状态赋以二进制代码的过程。,根据状态数确定触发器的个数，,(5),求出电路的激励方程和输出方程,；,（,M:,状态数,;n:,触发器的个数）,2,n,-1,M,2,n,例,1,用,D,触发器设计一个,8421 BCD,码同步十进制加计数器。,8421,码同步十进制加计数器的状态表,0,0,0,0,1,0,0,1,9,1,0,0,1,0,0,0,1,8,0,0,0,1,1,1,1,0,7,1,1,1,0,0,1,1,0,6,0,1,1,0,1,0,1,0,5,1,0,1,0,0,0,1,0,4,0,0,1,0,1,1,0,0,3,1,1,0,0,0,1,0,0,2,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,次,态,现,态,计数脉冲,CP,的顺序,6.3.2,同步时序逻辑电路设计举例,0,0,0,0,1,0,0,1,9,1,0,0,1,0,0,0,1,8,0,0,0,1,1,1,1,0,7,1,1,1,0,0,1,1,0,6,0,1,1,0,1,0,1,0,5,1,0,1,0,0,0,1,0,4,0,0,1,0,1,1,0,0,3,1,1,0,0,0,1,0,0,2,0,1,0,0,1,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,次,态,现,态,计数脉冲,CP,的顺序,(2),确定激励方程组,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,1,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,0,1,0,1,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,激励信号,D,3,、,D,2,、,D,1,、,D,0,是触发器,初态的函数,D,3,、,D,2,、,D,1,、,D,0,、,是触发器,初态还是次态的函数？,画出各触发器激励信号的卡诺图,画出完全状态图,电路具有自启动能力,(3),画出逻辑图，并检查自启动能力,画出逻辑图,例2:,设计一个串行数据检测器。电路的输入信号,X,是与时钟脉冲同步的串行数据,，,其时序关系如下图所示。输出信号为,Z,；,要求电路在,X,信号输入出现,110,序列时，输出信号,Z,为,1,，否则为,0,。,a,初始状态,;,b A,输入,1,后,;,c A,输入,11,后,;,d A,输入,110,后。,2.,）定义输入 输出逻辑状态和每个电路状态的含义；,1,.,）确定输入、输出变量及电路的状态数,:,输入,变量：,A,状态数：,4,个,输出,变量：,Z,解,:(1,),根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表,2.,状态化简,列出原始状态转换表,现态,次态,/,输出,A=0,A=1,a,a,/0,b,/0,b,a,/0,c,/0,c,d/1,c/0,d,a/0,b/0,现态,次态输出,A=0,A=1,a,a/0,b,/0,b,a,/0,c/0,c,a/1,c,/0,a,b,c,0/0,1/0,0/0,1/0,1/0,0/1,3,、,状态,分配,令,a,=00,，,b,=01,，,c,=11,，,现态,Q,1,Q,0,Q,1,n+1,Q,0,n+1,Y,A=0,A=1,00,00,/0,01,/0,01,00,/0,11,/0,11,00,/1,11,/0,4,、,选择触发器的类型,触发器个数,:,两个。,类型：采用,对,CP,下降沿敏感的,JK,触发器。,a,b,c,0/0,1/0,0/0,1/0,1/0,0/1,5.,求激励方程和输出方程,现态,Q,1,Q,0,Q,1,n+1,Q,0,n+1,Y,A=0,A=1,00,00,/0,01,/0,01,00,/0,11,/0,11,00,/1,11,/0,J=,X,K=1,J=1,K=,X,J=,X,K=0,J=0,K=,X,状态转换真值表及激励信号,K,0,J,0,K,1,J,1,激励信号,Y,A,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,1,0,0,1,0,1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,1,1,0,1,0,1,1,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,0,卡诺图化简得,激励方程,输出方程,6.,根据激励方程和输出方程画出逻辑图,并检查自启动能力,激励方程,输出方程,当,=10,时,10,00,01,11,0/0,1/0,0/0,1/0,1/0,0/1,0/1,1/1,输出方程,能自启动,检查自启动能力和输出,A,=0,=00,A,=1,=11,输出方程,修改电路,例,；,用,D,触发器设计状态变化满足下状态图的时序逻辑电路,1,、列出原始状态表,原始状态表,f,/1,a,/0,g,f,/1,g,/0,f,f,/1,a,/0,e,f,/1,e,/0,d,d,/0,a,/0,c,d,/0,c,/0,b,b,/0,a,/0,a,A=,1,A=,0,次态,/,输出,（,S,n,+1,/,Y,）,现态,（,S,n,）,f,/1,a,/0,g,f,/1,g,/0,f,f,/1,a,/0,e,f,/1,e,/0,d,d,/0,a,/0,c,d,/0,c,/0,b,b,/0,a,/0,a,A=,1,A=,0,次态,/,输出,（,S,n,+1,/,Y,）,现态,（,S,n,）,第一次化简状态表,f,/1,e,/,0,f,f,/1,a,/0,e,f,/1,e,/0,d,d,/0,a,/0,c,d,/0,c,/0,b,b,/0,a,/0,a,A=,1,A=,0,次态,/,输出,（,S,n,+1,/,Y,）,现态,（,S,n,）,2,、状态表化简,011/1,000/0,100,011/1,100/0,011,011/0,000/0,010,011/0,010/0,001,001/0,000/0,000,A=,1,A=,0,次态,/,输出,（,S,n,+1,/,Y,）,现态,（,S,n,）,已分配状态的状态表,2,、状态编码,a=000;b=001;c=010;d=011;e=100,最后简化的状态表,d,/1,a,/0,e,d,/1,e,/0,d,d,/0,a,/0,c,d,/0,c,/0,b,b,/0,a,/0,a,A=,1,A=,0,次态,/,输出（,S,n,+1,/,Y,）,现态,（,S,n,）,三种状态分配方案,状态,方案,1,自然二进制码,方案,2,格雷码,方案,3,“,一对一”,a,0 0 0,0 0 0,0 0 0 0 1,b,0 0 1,0 0 1,0 0 0 1 0,c,0 1 0,0 1 1,0 0 1 0 0,d,0 1 1,0 1 0,0 1 0 0 0,e,1 0 0,1 1 0,1 0 0 0 0,状态转换真值表,1,1,1,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,1,1,0,0,1,1,0,1,0,1,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,Y,(,D,0,),(,D,1,),(,D,2,),A,3,、求激励方程、输出方程,画出逻辑电路,画出完整的状态图，检查所设计的计数器能否自启动,.,