數(shù)字系統(tǒng)與邏輯設(shè)計(jì)--第五章(D)

1、電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院三、狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配）三、狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配）作出最簡(jiǎn)狀態(tài)表以后，同步時(shí)序電路所需的作出最簡(jiǎn)狀態(tài)表以后，同步時(shí)序電路所需的狀態(tài)數(shù)狀態(tài)數(shù)r就就確定了，從而電路所需要的確定了，從而電路所需要的記憶元件數(shù)記憶元件數(shù)K也就定了，且也就定了，且2K-1r 2K。狀態(tài)編碼狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配狀態(tài)分配）：）：對(duì)狀態(tài)表中各個(gè)用字符表對(duì)狀態(tài)表中各個(gè)用字符表示的狀態(tài)分別給予一個(gè)二進(jìn)制代碼。示的狀態(tài)分別給予一個(gè)二進(jìn)制代碼。對(duì)最簡(jiǎn)狀態(tài)表中各狀態(tài)給以對(duì)最簡(jiǎn)狀態(tài)表中各狀態(tài)給以不同的編碼不同的編碼，所得到的，所得到的下一狀下一狀態(tài)方程及輸出方程的復(fù)雜程度是不相同的態(tài)方

2、程及輸出方程的復(fù)雜程度是不相同的，最后實(shí)現(xiàn)的組，最后實(shí)現(xiàn)的組合合電路的復(fù)雜程度也是不同的電路的復(fù)雜程度也是不同的。狀態(tài)編碼算法很多，目前。狀態(tài)編碼算法很多，目前還沒(méi)有一個(gè)算法能證明自己所得到的結(jié)果是最好的。還沒(méi)有一個(gè)算法能證明自己所得到的結(jié)果是最好的。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院相鄰法狀態(tài)編碼的規(guī)則相鄰法狀態(tài)編碼的規(guī)則對(duì)于初始狀態(tài)，應(yīng)該分配一個(gè)非常容易在電路開(kāi)始工作對(duì)于初始狀態(tài)，應(yīng)該分配一個(gè)非常容易在電路開(kāi)始工作時(shí)就進(jìn)入的代碼。一般情況下，時(shí)就進(jìn)入的代碼。一般情況下，將初始狀態(tài)分配為全將初始狀態(tài)分配為全0的代碼的代碼，因?yàn)橹灰顾械挠|發(fā)器都復(fù)位，就進(jìn)入全，因?yàn)橹灰?/p>

3、使所有的觸發(fā)器都復(fù)位，就進(jìn)入全0的初始狀態(tài)。的初始狀態(tài)。1、行相鄰規(guī)則行相鄰規(guī)則：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上狀：當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上狀態(tài)態(tài)在相同輸入的情況下具有相同的下在相同輸入的情況下具有相同的下一狀態(tài)一狀態(tài)時(shí)，它們的代碼盡可能安排為時(shí)，它們的代碼盡可能安排為相鄰代碼相鄰代碼。兩個(gè)代碼中只有一個(gè)變量取值兩個(gè)代碼中只有一個(gè)變量取值不同，其余變量均為相同。不同，其余變量均為相同。a /0b /0a /0c /0a /0d /0a /0d /1電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院相鄰法狀態(tài)編碼的規(guī)則相鄰法狀態(tài)編碼的規(guī)則2、列相鄰規(guī)則列相鄰規(guī)則：對(duì)于每一個(gè)現(xiàn)在狀對(duì)于每一個(gè)現(xiàn)在狀態(tài)在相鄰輸入組合

4、之下的下一狀態(tài)不態(tài)在相鄰輸入組合之下的下一狀態(tài)不同同，給這些下一狀態(tài)以相鄰編碼。給這些下一狀態(tài)以相鄰編碼。3、輸出相鄰規(guī)則輸出相鄰規(guī)則：若兩個(gè)或兩個(gè)以：若兩個(gè)或兩個(gè)以上狀態(tài)上狀態(tài)在同一輸入組合下具有相同的在同一輸入組合下具有相同的輸出輸出，應(yīng)給予，應(yīng)給予相鄰編碼相鄰編碼。以上以上相鄰原則相鄰原則的優(yōu)先順序的優(yōu)先順序從高到低從高到低為為行相鄰行相鄰、列相鄰列相鄰、輸出相鄰輸出相鄰。a /0b /0a /0c /0a /0d /0a /0d /1電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.1a /0b /0a /0c /0a /0d /0a /0d /1狀態(tài)對(duì)狀態(tài)對(duì)行相鄰行

5、相鄰列相鄰列相鄰輸出相鄰輸出相鄰總計(jì)總計(jì)ab112ac112ad123bc11bd11cd22一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是統(tǒng)計(jì)每一個(gè)狀態(tài)對(duì)對(duì)統(tǒng)計(jì)每一個(gè)狀態(tài)對(duì)對(duì)相鄰編碼的需求數(shù)量相鄰編碼的需求數(shù)量，在，在數(shù)量相等數(shù)量相等的情況的情況下，下，先考慮行相鄰先考慮行相鄰，其次是列相鄰其次是列相鄰?？梢?jiàn)，可見(jiàn)，ad給予相鄰編碼的優(yōu)先級(jí)最給予相鄰編碼的優(yōu)先級(jí)最高，其次為高，其次為cd，再其次是，再其次是ab和和ac。 00011110電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院三、狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配）三、狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配）在借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模電路設(shè)計(jì)時(shí)，狀態(tài)在借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行大規(guī)模電路設(shè)

6、計(jì)時(shí)，狀態(tài)編碼與編碼與EDA工具和源代碼風(fēng)格有關(guān)。用高級(jí)工具和源代碼風(fēng)格有關(guān)。用高級(jí)語(yǔ)言描述的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)編碼很難確定，除語(yǔ)言描述的狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)編碼很難確定，除非你指定了狀態(tài)編碼。通常在資源豐富，時(shí)非你指定了狀態(tài)編碼。通常在資源豐富，時(shí)間寬余時(shí)我們并不關(guān)心編碼方式。間寬余時(shí)我們并不關(guān)心編碼方式。 電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.1a /0b /0a /0c /0a /0d /0a /0d /100011110 0 0 0 0 00 0 0 1 0 00 0 1 0 0 00 0 1 1 0 00 1 0 0 0 10 1 0 1 1 10 1 1 0 1 0

7、1 1 1 1 1 00狀態(tài)轉(zhuǎn)移表狀態(tài)轉(zhuǎn)移表最簡(jiǎn)狀態(tài)表最簡(jiǎn)狀態(tài)表 下一狀態(tài)下一狀態(tài)輸出輸出輸入輸入X Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1Z電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.1選用選用JK觸發(fā)器觸發(fā)器nnnnXQQXQQ11011nnnnnQQXQQXQ010110nnQXQZ01 0 0 0 0 00 0 0 1 0 00 0 1 0 0 00 0 1 1 0 00 1 0 0 0 10 1 0 1 1 10 1 1 0 1 01 1 1 1 1 00X Q1nQ0nQ1n+1Q0n+1Z電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.1nn

8、nnXQQXQQ11011nnnnnQQXQQXQ010110nnQXQZ01nXQJ01XK 1nQXJ10nQXK10電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.1的仿真波形的仿真波形4個(gè)個(gè)1出出14個(gè)個(gè)1出出11110出出01110出出0輸出輸出0電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求原原始始狀狀態(tài)態(tài)圖圖狀狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移表表下下一一狀狀態(tài)態(tài)方方程程輸出方程輸出方程激勵(lì)方程激勵(lì)方程邏邏輯輯圖圖最最簡(jiǎn)簡(jiǎn)狀狀態(tài)態(tài)表表狀態(tài)狀態(tài)化簡(jiǎn)化簡(jiǎn)狀態(tài)狀態(tài)編碼編碼選定觸發(fā)選定觸發(fā)器類型器類型自啟動(dòng)自啟動(dòng)檢查檢

9、查邏輯邏輯抽象抽象仿仿真真電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.2例例5.4.2 設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)飲料售貨機(jī)，只準(zhǔn)使用設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)飲料售貨機(jī)，只準(zhǔn)使用1元硬幣元硬幣購(gòu)買飲料，飲料價(jià)格為購(gòu)買飲料，飲料價(jià)格為1.5元，一次最多同時(shí)購(gòu)買兩瓶元，一次最多同時(shí)購(gòu)買兩瓶飲料，當(dāng)硬幣投入足夠數(shù)量后（滿飲料，當(dāng)硬幣投入足夠數(shù)量后（滿2元或元或3元），需按元），需按確認(rèn)鍵后送出飲料和找回余款。如果操作中延遲確認(rèn)鍵后送出飲料和找回余款。如果操作中延遲1分分鐘沒(méi)有再投幣且沒(méi)有按確認(rèn)鍵，系統(tǒng)自動(dòng)按輸入確認(rèn)鐘沒(méi)有再投幣且沒(méi)有按確認(rèn)鍵，系統(tǒng)自動(dòng)按輸入確認(rèn)處理。請(qǐng)畫(huà)出原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表。處理。

10、請(qǐng)畫(huà)出原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表。 解：解：兩個(gè)輸入變量?jī)蓚€(gè)輸入變量投幣信號(hào)投幣信號(hào)X確認(rèn)信號(hào)確認(rèn)信號(hào)Y投入一枚硬幣為投入一枚硬幣為X=1，否則，否則X=0。按確認(rèn)鍵為按確認(rèn)鍵為Y=1，否則，否則Y=0。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.2A：初始狀態(tài)：初始狀態(tài)B：記憶已收到：記憶已收到1元錢(qián)元錢(qián)C：記憶已收到：記憶已收到2元錢(qián)元錢(qián)4個(gè)輸出變量：個(gè)輸出變量：給飲料信號(hào)給飲料信號(hào)Z1Z2找錢(qián)信號(hào)找錢(qián)信號(hào)Z3給出給出2瓶、瓶、1瓶和瓶和0瓶飲料分瓶飲料分別為別為Z1Z2 =11、01和和00。找找5毛錢(qián)為毛錢(qián)為Z3=1，否則，否則Z3=0。AB10/000000/00

11、00C10/000001/011001/000100/000110/110000/0110XY/Z1Z2Z3Z4投入一枚硬幣為投入一枚硬幣為X=1，否則，否則X=0。按確認(rèn)鍵為按確認(rèn)鍵為Y=1，否則，否則Y=0。退幣信號(hào)退幣信號(hào)Z4退回已投入的硬幣為退回已投入的硬幣為Z4=1，否則，否則Z4=0。01/000011/1100A狀態(tài)下輸入不狀態(tài)下輸入不會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)11的情況的情況電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.2的原始狀態(tài)表的原始狀態(tài)表0 0 /AB10/000000/0000C10/000001/011001/000100/000110/110000/011

12、0XY/Z1Z2Z3Z401/000011/1100XYSnA/00000 11 11 0ABCA/0000B/0000A/0001 A/0001C/0000A/0110A/0110A/1100A/1100 /Sn+1/Z1Z2Z3Z4電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3例例5.4.3 設(shè)計(jì)一個(gè)可變模值的同步計(jì)數(shù)器，當(dāng)控制信設(shè)計(jì)一個(gè)可變模值的同步計(jì)數(shù)器，當(dāng)控制信號(hào)號(hào)C0時(shí)，實(shí)現(xiàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)M7計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)，當(dāng)C1時(shí)，實(shí)現(xiàn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)M5計(jì)計(jì)數(shù)，且在最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)電路輸出數(shù)，且在最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)電路輸出“1”。解：解：一個(gè)輸入變量一個(gè)輸入變量控制信號(hào)控制信號(hào)C輸出信號(hào)輸出

13、信號(hào)ZC0時(shí)，時(shí)，M7，C1時(shí)，時(shí)，M5。在最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)在最后一個(gè)狀態(tài)時(shí)Z=1，否則，否則Z=0。一個(gè)輸出變量一個(gè)輸出變量電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3的狀態(tài)圖的狀態(tài)圖S00/0S11/00/01/00/01/00/0S2S3S4S5S61/00/00/00/11/1C/ZS00/0S11/00/01/00/01/00/0S2S3S4S5S61/00/00/00/11/1000001011110101010100電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表S00/0S11/00/01/00/01/00/

14、0S2S3S4S5S61/00/00/00/11/1000001011110101010100CQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1ZQ2nQ2n+10 0 0 00 0 10 1 10 0 0 10 0 1 11 1 00 1 1 01 0 10 1 0 10 1 00 0 1 01 0 00 1 0 00 0 01 0 0 00 0 11 0 0 10 1 11 0 1 11 1 01 0 01 1 1 01 1 0 00 0 0000000100001C=0時(shí)時(shí)111狀態(tài)沒(méi)有用到，狀態(tài)沒(méi)有用到， C=1時(shí)時(shí)111、101和和010狀狀態(tài)沒(méi)有用到。態(tài)沒(méi)有用到。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電

15、子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3CQ2nQ1nQ0n00 01 11 1000011110CQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1ZQ2nQ2n+10 0 0 00 0 10 1 10 0 0 10 0 1 11 1 00 1 1 01 0 10 1 0 10 1 00 0 1 01 0 00 1 0 00 0 01 0 0 00 0 11 0 0 10 1 11 0 1 11 1 01 0 01 1 1 01 1 0 00 0 000000010000111111 C=0時(shí)時(shí)111狀態(tài)沒(méi)有用到，狀態(tài)沒(méi)有用到， C=1時(shí)時(shí)111、101和和010狀狀態(tài)沒(méi)有用到，作卡諾圖時(shí)處理為任意項(xiàng)。態(tài)沒(méi)有用到

16、，作卡諾圖時(shí)處理為任意項(xiàng)。Q2n+1nnnnnQQQQQ212112選用選用JK觸發(fā)器觸發(fā)器電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3nnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQCQQQQQQQQQQQQQ0120121210101011212112)(nnnnnnnnnnQQKQQCQQJQKQJQKQJ1201212001011212nnnQQQZ012能自啟動(dòng)能自啟動(dòng)1/01/0電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3nnnnnnnnnnQQKQQCQQJQKQJQKQJ1201212001011212nnnQQQZ012電

17、路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.4.3的仿真波形的仿真波形M=7M=5M=5M=7S00/0S11/00/01/00/01/00/0S2S3S4S5S61/00/00/00/11/1000001011110101010100電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院5.2.5 異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異步時(shí)序邏輯電路的分析方法C CP P0 01 18 87 76 65 54 43 32 29 9Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2000000001001010010011011100100101101110110111111三位二進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器

18、三位二進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器低位低位tpdtpdtpdM=8Q Q2 2Q Q1 1Q Q0 0CP1CP2電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器的構(gòu)成規(guī)律加計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)：Ji=Ki=1，CP0=CP外外，CPi=Qi-1。減計(jì)數(shù)減計(jì)數(shù)：Ji=Ki=1，CP0=CP外外，CPi=Qi-1。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院5.2.3 異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘來(lái)自不同的時(shí)鐘異步時(shí)序電路中，各個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘來(lái)自不同的時(shí)鐘脈沖源，脈沖源，各觸發(fā)器狀態(tài)是否改變各觸發(fā)器狀

19、態(tài)是否改變，首先取決于它們的首先取決于它們的時(shí)鐘輸入是否有效時(shí)鐘輸入是否有效。只有在時(shí)鐘有效時(shí)，才考慮。只有在時(shí)鐘有效時(shí)，才考慮JK、D等輸入信號(hào)的控制作用。因此，在分析和設(shè)計(jì)異步等輸入信號(hào)的控制作用。因此，在分析和設(shè)計(jì)異步時(shí)序電路時(shí)時(shí)序電路時(shí)應(yīng)應(yīng)注意時(shí)鐘是否有效注意時(shí)鐘是否有效。只有那些只有那些有有效時(shí)鐘觸發(fā)沿作用的觸發(fā)器才需要用特有有效時(shí)鐘觸發(fā)沿作用的觸發(fā)器才需要用特征方程去計(jì)算它的次態(tài)征方程去計(jì)算它的次態(tài)，而，而沒(méi)有有效時(shí)鐘觸發(fā)沿的觸沒(méi)有有效時(shí)鐘觸發(fā)沿的觸發(fā)器將保持原來(lái)的狀態(tài)不變發(fā)器將保持原來(lái)的狀態(tài)不變。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異

20、步時(shí)序邏輯電路的分析方法1、把、把CP引入觸發(fā)器的特征方程：引入觸發(fā)器的特征方程：CPQCPQKQJQnnnn)(1CPQCPDQnn1JK觸發(fā)器：觸發(fā)器：D觸發(fā)器：觸發(fā)器：注意注意：CP不是一個(gè)電平邏輯變量。不是一個(gè)電平邏輯變量。CP=1僅表僅表示時(shí)鐘輸入端示時(shí)鐘輸入端有有有效的時(shí)鐘脈沖邊沿有效的時(shí)鐘脈沖邊沿到達(dá)到達(dá)；CP=0表示表示沒(méi)有沒(méi)有有效的時(shí)鐘脈沖邊沿有效的時(shí)鐘脈沖邊沿到達(dá)到達(dá)，觸觸發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變發(fā)器保持原來(lái)的狀態(tài)不變。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異步時(shí)序邏輯電路的分析方法2、確定各級(jí)觸發(fā)器的、確定各級(jí)觸發(fā)器的CP是否有效

21、：是否有效：如果如果CPi=CP外外，由于外部時(shí)鐘總是有效的，此時(shí)，由于外部時(shí)鐘總是有效的，此時(shí)CPi=1。如果第如果第i 級(jí)觸發(fā)器的輸出作為第級(jí)觸發(fā)器的輸出作為第j 級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘，那么只有第級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘，那么只有第i 級(jí)級(jí)觸發(fā)器的輸出產(chǎn)生觸發(fā)器的輸出產(chǎn)生有效跳變有效跳變時(shí)，第時(shí)，第j 級(jí)觸發(fā)器才有有效時(shí)鐘沿。級(jí)觸發(fā)器才有有效時(shí)鐘沿。分析步驟：分析步驟：1、按邏輯圖、按邏輯圖從第一級(jí)開(kāi)始分析從第一級(jí)開(kāi)始分析；2、由邏輯圖寫(xiě)出輸出方程和激勵(lì)方程；、由邏輯圖寫(xiě)出輸出方程和激勵(lì)方程；3、寫(xiě)出各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)方程；、寫(xiě)出各級(jí)觸發(fā)器的狀態(tài)方程；電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院

22、異步時(shí)序邏輯電路的分析方法異步時(shí)序邏輯電路的分析方法一般異步計(jì)數(shù)器的一般異步計(jì)數(shù)器的CP0=CP外外，可以直接寫(xiě)出第一，可以直接寫(xiě)出第一級(jí)觸發(fā)器的下一狀態(tài)方程，并在狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填級(jí)觸發(fā)器的下一狀態(tài)方程，并在狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填入入Q0n+1的值。的值。根據(jù)根據(jù)Q0n、 Q0n+1的狀態(tài)和觸發(fā)器的有效時(shí)鐘邊沿，的狀態(tài)和觸發(fā)器的有效時(shí)鐘邊沿，可以得到以可以得到以Q0為為CP的觸發(fā)器的觸發(fā)器Qi的狀態(tài)方程，并在的狀態(tài)方程，并在狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填入狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填入Qin+1的值。的值。不斷重復(fù)上一步，直到寫(xiě)出每一級(jí)觸發(fā)器的下一狀不斷重復(fù)上一步，直到寫(xiě)出每一級(jí)觸發(fā)器的下一狀態(tài)方程，并在狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填入每一級(jí)觸發(fā)器

23、的態(tài)方程，并在狀態(tài)轉(zhuǎn)移表中填入每一級(jí)觸發(fā)器的Qn+1的值。的值。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.2.5 J0=K0=1nQJ31K1=1J2=K2=1J3=Q1nQ2nK3=10010CPQQnn 11311CPQQQnnn312313CPQQQQnnnn0101010110100000000011110 0010000 0001110001112212CPQQnn1010nnQQC03CP0=CP外外CP1=Q0CP3=0CP2=1電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院例例5.2.4Q Q3 3n nQ Q0 0n nQ Q1 1n nQ Q

24、2 2n nQ Q3 3n+1n+1Q Q2 2n+1n+1Q Q1 1n+1n+1Q Q0 0n+1n+10 0 0 00 0 0 01 1 1 11 1 1 11 1 1 01 1 1 01 1 0 11 1 0 11 1 0 01 1 0 01 0 1 11 0 1 11 0 1 01 0 1 01 0 0 11 0 0 11 0 0 01 0 0 00 1 1 10 1 1 10 1 1 00 1 1 00 1 0 10 1 0 10 1 0 00 1 0 00 0 1 10 0 1 10 0 1 00 0 1 00 0 0 10 0 0 10 0 0 00 0 0 00 0 0 10

25、 0 0 10 0 1 00 0 1 00 0 1 10 0 1 10 1 0 00 1 0 00 1 0 10 1 0 11 0 0 01 0 0 00 1 1 10 1 1 10 1 1 00 1 1 01 0 0 11 0 0 10 0 0 00 0 0 01 0 1 11 0 1 10 1 0 00 1 0 01 1 0 11 1 0 10 1 0 00 1 0 01 1 1 11 1 1 11 10 05 54 43 32 26 69 9/ /1 18 87 71010121214148421碼十進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器碼十進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器能自啟動(dòng)能自啟動(dòng)11/113/115/1Q3Q2Q1

26、Q0nnQQC03C C0 00 00 00 00 00 00 00 00 01 10 01 10 01 10 01 1電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院5.4.2 采用小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)異步計(jì)數(shù)器采用小規(guī)模集成器件設(shè)計(jì)異步計(jì)數(shù)器關(guān)鍵是確定各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘關(guān)鍵是確定各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘CPi從哪里來(lái)，有兩條原則：從哪里來(lái)，有兩條原則：1、CPi要足夠要足夠，當(dāng)觸發(fā)器要翻轉(zhuǎn)時(shí)，必須有一個(gè)有效的時(shí)，當(dāng)觸發(fā)器要翻轉(zhuǎn)時(shí)，必須有一個(gè)有效的時(shí)鐘沿到來(lái)。鐘沿到來(lái)。當(dāng)觸發(fā)器的當(dāng)觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)次數(shù)翻轉(zhuǎn)次數(shù)=有效有效CP沿出現(xiàn)的次數(shù)沿出現(xiàn)的次數(shù)時(shí)，時(shí)，2、在、在CPi足夠的前提下，使該級(jí)觸發(fā)器實(shí)際

27、得到的足夠的前提下，使該級(jí)觸發(fā)器實(shí)際得到的有效時(shí)有效時(shí)鐘沿盡可能地少鐘沿盡可能地少，以使輸入電路簡(jiǎn)單。，以使輸入電路簡(jiǎn)單。JK觸發(fā)器：觸發(fā)器：D觸發(fā)器：觸發(fā)器：J=K=1QD 電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)選取各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘選取各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘CPi的方法：的方法：逐級(jí)向前尋找法逐級(jí)向前尋找法第一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘一般選用外部時(shí)鐘第一級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘一般選用外部時(shí)鐘CP外外，對(duì)于其它各級(jí)觸，對(duì)于其它各級(jí)觸發(fā)器，盡可能用發(fā)器，盡可能用Qi-1作為第作為第i級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘CPi的輸入，若的輸入，若Qi-1不能用，就試選

28、不能用，就試選Q i-2 ，若還不夠用，就再往前級(jí)找，直到選用，若還不夠用，就再往前級(jí)找，直到選用外加時(shí)鐘。外加時(shí)鐘。注意注意：不可能每級(jí)的時(shí)鐘都取自外加時(shí)鐘不可能每級(jí)的時(shí)鐘都取自外加時(shí)鐘。因?yàn)闆](méi)有有效時(shí)鐘邊沿的觸發(fā)器的狀態(tài)是不可能變化的，因?yàn)闆](méi)有有效時(shí)鐘邊沿的觸發(fā)器的狀態(tài)是不可能變化的，而且與觸發(fā)器輸入信號(hào)的取值無(wú)關(guān)。而且與觸發(fā)器輸入信號(hào)的取值無(wú)關(guān)。修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，凡是沒(méi)有有效時(shí)鐘邊沿作用的觸發(fā)器的下凡是沒(méi)有有效時(shí)鐘邊沿作用的觸發(fā)器的下一狀態(tài)可按任意項(xiàng)處理一狀態(tài)可按任意項(xiàng)處理，這樣做可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，而在實(shí)際中，這樣做可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，而在實(shí)際中又不會(huì)引起觸發(fā)器狀態(tài)的變化。又不會(huì)引起觸

29、發(fā)器狀態(tài)的變化。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院異步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)步驟異步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)步驟1、根據(jù)計(jì)數(shù)器的模、根據(jù)計(jì)數(shù)器的模M確定觸發(fā)器的個(gè)數(shù)確定觸發(fā)器的個(gè)數(shù)K；2、根據(jù)碼型要求作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表；、根據(jù)碼型要求作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表；5、求各級(jí)觸發(fā)器的下一狀態(tài)方程和激勵(lì)方程；、求各級(jí)觸發(fā)器的下一狀態(tài)方程和激勵(lì)方程；3、根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表確定各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)、根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表確定各級(jí)觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)CPi；4、由各級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表的下一狀態(tài)；、由各級(jí)的時(shí)鐘信號(hào)修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表的下一狀態(tài)；6、檢查自啟動(dòng)和畫(huà)邏輯圖。、檢查自啟動(dòng)和畫(huà)邏輯圖。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)

30、院電子工程學(xué)院例例5.4.4設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)8421BCD碼二碼二-十十進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器。進(jìn)制異步加計(jì)數(shù)器。M=10K=4CP0=CP修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表修改狀態(tài)轉(zhuǎn)移表CP1=Q0CP2=Q1CP3=Q0由于由于Q0和和Q2的的翻轉(zhuǎn)次數(shù)翻轉(zhuǎn)次數(shù)=有效時(shí)鐘數(shù)有效時(shí)鐘數(shù)，則，則D0=Q0n， D2=Q2n，因此只需要修改，因此只需要修改Q3n+1 和和Q1n+1 。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院求激勵(lì)方程求激勵(lì)方程nnnQQQ1311空格是沒(méi)用到的狀態(tài)，空格是沒(méi)用到的狀態(tài)，處理為任意項(xiàng)。處理為任意項(xiàng)。nQD0011nQ101001DnQD22電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院

31、電子工程學(xué)院求激勵(lì)方程求激勵(lì)方程和輸出方程和輸出方程133211222111311000nnnnnnnnnnQDQ QQDQQDQQQDQnnQQZ03電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院檢查自啟動(dòng)檢查自啟動(dòng) 10101000010101110111100110101212131314141515能自啟動(dòng)能自啟動(dòng)Q3Q2Q1Q0CP0=CPCP1=Q0CP2=Q1CP3=Q0nQD00nQD22電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院畫(huà)邏輯圖畫(huà)邏輯圖133211222111311000nnnnnnnnnnQDQ QQDQQDQQQDQnnQQZ03電路中心電

32、路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院十進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真波形十進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真波形異步十進(jìn)值計(jì)數(shù)器異步十進(jìn)值計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)值計(jì)數(shù)器同步十進(jìn)值計(jì)數(shù)器電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院8421碼十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器碼十進(jìn)制減計(jì)數(shù)器異步異步同樣模值的計(jì)數(shù)器，異步的比同樣模值的計(jì)數(shù)器，異步的比同步的電路簡(jiǎn)單，但速度慢，同步的電路簡(jiǎn)單，但速度慢，且設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。且設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。同步同步電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院異步計(jì)數(shù)器的優(yōu)缺點(diǎn)異步計(jì)數(shù)器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：比同步計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。：比同步計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：1、工作速度慢，且設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。、工作速度慢，且設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜。2、在電路狀態(tài)譯碼時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)、在電路狀態(tài)譯碼時(shí)存在競(jìng)爭(zhēng)-冒險(xiǎn)現(xiàn)象。冒險(xiǎn)現(xiàn)象。異步計(jì)數(shù)器的應(yīng)用：用得很少，一般用在異步計(jì)數(shù)器的應(yīng)用：用得很少，一般用在簡(jiǎn)單的頻率發(fā)生器簡(jiǎn)單的頻率發(fā)生器和和分頻器分頻器中。中。電路中心電路中心 張?jiān)伱窂堅(jiān)伱?電子工程學(xué)院電子工程學(xué)院小小 結(jié)結(jié)時(shí)序邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)：任何時(shí)刻的輸出不僅與時(shí)序邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)：