Moore型同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)與分析

1、實(shí)驗(yàn)九 Moore型同步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)22920132203686 薛清文 周2下午實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1. 同步時(shí)序邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法2. D，JK觸發(fā)器的特性機(jī)器檢測方法。2. 掌握時(shí)序邏輯電路的測試方法。3. 了解時(shí)序電路自啟動(dòng)設(shè)計(jì)方法。4. 了解同步時(shí)序電路狀態(tài)編碼對(duì)電路優(yōu)化作用。二 實(shí)驗(yàn)原理：2、1. Moore同步時(shí)序邏輯電路的分析方法： 時(shí)序邏輯電路的分析，按照電路圖（邏輯圖），選擇芯片，根據(jù)芯片管腳，在邏輯圖上標(biāo)明管腳號(hào)；搭接電路后，根據(jù)電路要求輸入時(shí)鐘信號(hào)（單脈沖信號(hào)或連續(xù)脈沖信號(hào)），求出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時(shí)序圖（工作波形），從中分析出電路的功能。2. Moor

2、e同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法：（1） 分析題意，求出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。（2） 狀態(tài)分析化簡：確定等價(jià)狀態(tài)，電路中的等價(jià)狀態(tài)可合并為一個(gè)狀態(tài)。（3） 重新確定電路狀態(tài)數(shù)N，求出觸發(fā)器數(shù)n，觸發(fā)器數(shù)按下列公式求：2n-1<N <2n（N為狀態(tài)數(shù)、n為觸發(fā)器數(shù)）。（4） 觸發(fā)器選型（D、JK）。（5） 狀態(tài)編碼，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，求出狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程。（6） 畫出時(shí)序電路圖。（7） 時(shí)序狀態(tài)檢驗(yàn)，當(dāng)N <2n時(shí)，應(yīng)進(jìn)行空轉(zhuǎn)檢驗(yàn)，以免電路進(jìn)入無效狀態(tài)不能啟動(dòng)。（8） 功能仿真，時(shí)序仿真。3. 同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例：試用D觸發(fā)器設(shè)421碼模5加法計(jì)數(shù)器。（1） 分析題意：由于是模5（4

3、21碼）加法計(jì)數(shù)器，其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1所示：（2） 狀態(tài)轉(zhuǎn)換化簡：由題意得該電路無等價(jià)狀態(tài)。（3） 確定觸發(fā)器數(shù)：根據(jù)，2n-1<N <2n，n=3。（4） 觸發(fā)器選型：選擇D觸發(fā)器。（5） 狀態(tài)編碼：Q3、Q2、Q1按421碼規(guī)律變化。（6） 列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，如表1.（7） 利用卡諾圖如圖2，求狀態(tài)方程、驅(qū)動(dòng)方程。（8） 自啟動(dòng)檢驗(yàn)：將各無效狀態(tài)代入狀態(tài)方程，分析狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況，畫出完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖3所示，檢查是否能自啟動(dòng)。（9） 畫出邏輯圖，如圖4 所示。3、 實(shí)驗(yàn)儀器：1. 示波器1臺(tái)。2. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)。3. 數(shù)字萬用表1臺(tái)。4. 多功能電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)；4、 實(shí)驗(yàn)

4、內(nèi)容：一 模5（421碼）（基于D觸發(fā)器）加法計(jì)數(shù)器功能檢驗(yàn)：按圖搭接電路，Cp接單脈沖信號(hào)P+，Q3Q2Q1分別接邏輯指示燈L3L2L1，接邏輯開關(guān)K12，、分別接邏輯開關(guān)K1、K2、K3；接通電源后利用使計(jì)數(shù)器復(fù)位后，加單脈沖，觀察計(jì)數(shù)器工作情況，寫出時(shí)序表。1 可通過脈沖發(fā)生器進(jìn)入各種狀態(tài)。然后按單脈沖信號(hào)可觀察L3L2L1的亮暗來對(duì)比完整的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖是否正確。2 接入單脈沖，觀察信號(hào)燈指示情況。二 模5（421碼）（基于JK觸發(fā)器）加法計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)：1. 由D觸發(fā)器分析得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖得知化簡后沒有等價(jià)狀態(tài)2. 確定觸發(fā)器數(shù)為n=33. 列出JK觸發(fā)器功能表和特征方程4. 根據(jù)要求，結(jié)合

5、功能表列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 5畫出卡諾圖，化簡得到驅(qū)動(dòng)方程6.經(jīng)過檢驗(yàn)，無效狀態(tài)代入狀態(tài)方程后，可以自啟動(dòng)7Multisim仿真Q1與CP Q2與CPQ3與CP六實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及解決方法1.仿真時(shí)出現(xiàn)問題：當(dāng)有4個(gè)不同的信號(hào)需要同時(shí)對(duì)比波形時(shí)，出現(xiàn)波形偏移，無法確定基準(zhǔn)點(diǎn)解決：采用外觸發(fā)源，使用Q3作為基準(zhǔn)，使用三次雙蹤示波器觀察并作圖2.在卡諾圖中確定K3時(shí)，采用了D觸發(fā)器實(shí)驗(yàn)中的結(jié)果，而未使用K3=X（任意值），為了保證設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)方程能夠明確保證自啟動(dòng)3. 遇到脈沖發(fā)生器按鈕不穩(wěn)定，點(diǎn)一下發(fā)出N多脈沖的情況，在老師指導(dǎo)下采用函數(shù)發(fā)生器發(fā)出1HZ方波代替，穩(wěn)定性驟增4. 關(guān)于Rd與Sd，必須將其準(zhǔn)確置1，否則懸空時(shí)在實(shí)驗(yàn)中和模擬時(shí)不一樣。七思考題與反饋1.若Rd與Sd懸空，會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的高電位，因?yàn)門TL的特性，懸空時(shí)為高電位，但是會(huì)受到實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的電磁波干擾，以致其不穩(wěn)定，會(huì)突然跳變2.在實(shí)驗(yàn)過程中，遇到之前數(shù)電沒學(xué)懂的知識(shí)，比如Qn與驅(qū)動(dòng)方程的關(guān)系，為何要這樣做，親自實(shí)踐后對(duì)于課本知識(shí)的感悟更深刻，記憶更牢固3.在同步時(shí)序邏輯電路中，加入時(shí)鐘信號(hào)但是電路并沒有按照設(shè)計(jì)時(shí)序變動(dòng)。此時(shí)首先應(yīng)該