時(shí)序電路的設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求要求原始狀原始狀態(tài)圖態(tài)圖最簡(jiǎn)狀最簡(jiǎn)狀態(tài)圖態(tài)圖畫(huà)電畫(huà)電路圖路圖檢查電檢查電路能否路能否自啟動(dòng)自啟動(dòng)1246選觸發(fā)器，求時(shí)選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程5狀態(tài)狀態(tài)分配分配3化簡(jiǎn)時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)益，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。 000001010011 /0 110101100 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /Y nnnQQQ012/1狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)分配狀態(tài)分配已經(jīng)最簡(jiǎn)。已是二進(jìn)制狀態(tài)。選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，

2、求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：CPCPCPCP210輸出方程：nnQQY21Y的卡諾圖00011110000101000nnQQ12nQ0(a) 10nQ的卡諾圖00011110011011000nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖00011110001001101nnQQ12nQ0(c) 12nQ的卡諾圖00011110000011011nnQQ12nQ0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ212011210210

3、1100120102101不化簡(jiǎn)，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。 nnQQJ120、10K nQJ01、nnQQK021 nnQQJ012、nQK12 YFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21J C11K 1J C1 1K 1J C11K&Q0Q0&1&比較，得驅(qū)動(dòng)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ212011210210110012101電電路路圖圖nnnQKQJQ1檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)000121201121021011001210nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQ

4、QQQ將無(wú)效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見(jiàn)111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。典型的時(shí)序邏輯電路具有外部輸入變量典型的時(shí)序邏輯電路具有外部輸入變量X，所以設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)過(guò)程要復(fù)雜一些。過(guò)程要復(fù)雜一些。S0 0初始狀態(tài)或沒(méi)有收到初始狀態(tài)或沒(méi)有收到1 1時(shí)的狀態(tài)；時(shí)的狀態(tài)； 例例2 2 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器。該檢測(cè)器有一個(gè)輸入端設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器。該檢測(cè)器有一個(gè)輸入端X，它，它的功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)連續(xù)輸入三個(gè)的功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)連續(xù)輸入三個(gè)1 1（以及三個(gè)以（以及三個(gè)以上上1 1）時(shí)，該電路輸出）時(shí)，該電路輸出Y=1=1，否則輸出，否則輸出Y=0=0。 例如：

5、輸入例如：輸入X 101100111011110 輸入輸入Y 000000001000110 解：解： （1 1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài)）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定狀態(tài): :：S2 2連續(xù)收到兩個(gè)連續(xù)收到兩個(gè)1 1后的狀態(tài)；后的狀態(tài)；S1 1收到一個(gè)收到一個(gè)1 1后的狀態(tài)；后的狀態(tài)；S3 3連續(xù)收到三個(gè)連續(xù)收到三個(gè)1 1（以及三個(gè)以上（以及三個(gè)以上1 1）后的狀態(tài)。）后的狀態(tài)。 （3 3）狀態(tài)化簡(jiǎn)。）狀態(tài)化簡(jiǎn)。 觀察上圖觀察上圖可知，可知，S2和和S3是是等價(jià)狀態(tài)，所以將等價(jià)狀態(tài)，所以將S2和和S3合并，并用合并，并用S2表示，得簡(jiǎn)表示，得簡(jiǎn)化狀態(tài)圖化狀態(tài)圖:（2 2）根據(jù)題意可畫(huà)出）根據(jù)題意可畫(huà)出原

6、始狀態(tài)圖：原始狀態(tài)圖：S0S1S2S3X/YS0/00/00/01/01/01/11/10/0S2SS10X/YS0/00/01/01/00/01/1 （4 4）狀態(tài)分配。）狀態(tài)分配。 該電路有該電路有3個(gè)狀態(tài)，可以用個(gè)狀態(tài)，可以用2位二進(jìn)制代碼組合（位二進(jìn)制代碼組合（00、01、10、11）中的中的 三個(gè)代碼表示。本例取三個(gè)代碼表示。本例取S0=00、S1=01、S2=11。（5 5）選擇觸發(fā)器。）選擇觸發(fā)器。 本例選用本例選用2 2個(gè)個(gè)D觸發(fā)器。觸發(fā)器。1/00/01/00/00/0X/Y1/1Q1Q0000111圖6.5.9 例6.5.2編碼后的狀態(tài)圖（6 6）求出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸

7、出方程）求出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。列出列出D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表、觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表、畫(huà)出電路的次態(tài)和輸出卡諾圖。畫(huà)出電路的次態(tài)和輸出卡諾圖。由輸出卡諾圖可得電路的輸出方程：由輸出卡諾圖可得電路的輸出方程：根據(jù)次態(tài)卡諾圖和根據(jù)次態(tài)卡諾圖和D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：由各由各驅(qū)動(dòng)卡諾圖可得電路的驅(qū)動(dòng)方程：驅(qū)動(dòng)卡諾圖可得電路的驅(qū)動(dòng)方程：0Q0n1011000D0D=0100n1Q111QnX011X1Q110010X0n010010Q0nD01110D =X（7 7）畫(huà)邏輯圖。）畫(huà)邏輯圖。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，畫(huà)出邏輯圖根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，

8、畫(huà)出邏輯圖。（8）檢查能否自啟動(dòng)。）檢查能否自啟動(dòng)。0/01/0100/001Q1/10/0111/11/01X/Y0000/0QQ0C11DQC11DQX&CPQ1Y&如果使用JK觸發(fā)器，把狀態(tài)方程整理成如下形式： nnnnnnnXQQXQQXQQXQ110110010最后的激勵(lì)函數(shù)和輸出函數(shù)為 nnXQZXKXQJXKXJ101100,根據(jù)以上方程，畫(huà)出“111”序列檢測(cè)器的邏輯圖如下圖所示?！?11”序列檢測(cè)器邏輯圖 1JC11K1JC11K&FF1Z&FF0Q0Q11CPX例例3 設(shè)計(jì)一個(gè)能自啟動(dòng)的設(shè)計(jì)一個(gè)能自啟動(dòng)的3位環(huán)形計(jì)數(shù)器。要求它的有效循環(huán)狀位環(huán)

9、形計(jì)數(shù)器。要求它的有效循環(huán)狀態(tài)為態(tài)為100010 001 100電路的狀態(tài)電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和次轉(zhuǎn)換圖和次態(tài)卡諾圖如態(tài)卡諾圖如右圖：右圖：時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)可以通過(guò)修改卡諾圖化簡(jiǎn)方案的方法使電路具有自啟動(dòng)功能?？梢酝ㄟ^(guò)修改卡諾圖化簡(jiǎn)方案的方法使電路具有自啟動(dòng)功能。按照常規(guī)化簡(jiǎn)得：按照常規(guī)化簡(jiǎn)得： Q1n+1 = Q3n Q2n+1 = Q1n Q3n+1 = Q2n以上設(shè)計(jì)的電路不能自啟動(dòng)以上設(shè)計(jì)的電路不能自啟動(dòng)為保持移位寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，只允許修改第一位觸發(fā)器的輸為保持移位寄存器內(nèi)部結(jié)構(gòu)不變，只允許修改第一位觸發(fā)器的輸入。所以修改入。所以修改Q1, 得到修改后的次態(tài)卡諾圖如下：得到修改后的次態(tài)卡諾圖如下：修改后的狀態(tài)方程如下：修改后的狀態(tài)方程如下： Q1n+1 = Q1n