Moore型同步時序邏輯電路的設計與分析

1、實驗九 Moore型同步時序邏輯電路的分析與設計22920132203686 薛清文 周2下午實驗一實驗目的： 1. 同步時序邏輯電路的分析與設計方法2. D，JK觸發(fā)器的特性機器檢測方法。2. 掌握時序邏輯電路的測試方法。3. 了解時序電路自啟動設計方法。4. 了解同步時序電路狀態(tài)編碼對電路優(yōu)化作用。二 實驗原理：2、1. Moore同步時序邏輯電路的分析方法： 時序邏輯電路的分析，按照電路圖（邏輯圖），選擇芯片，根據(jù)芯片管腳，在邏輯圖上標明管腳號；搭接電路后，根據(jù)電路要求輸入時鐘信號（單脈沖信號或連續(xù)脈沖信號），求出電路的狀態(tài)轉換圖或時序圖（工作波形），從中分析出電路的功能。2. Moor

2、e同步時序邏輯電路的設計方法：（1） 分析題意，求出狀態(tài)轉換圖。（2） 狀態(tài)分析化簡：確定等價狀態(tài)，電路中的等價狀態(tài)可合并為一個狀態(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)轉換表，求出狀態(tài)方程、驅動方程。（6） 畫出時序電路圖。（7） 時序狀態(tài)檢驗，當N <2n時，應進行空轉檢驗，以免電路進入無效狀態(tài)不能啟動。（8） 功能仿真，時序仿真。3. 同步時序邏輯電路的設計舉例：試用D觸發(fā)器設421碼模5加法計數(shù)器。（1） 分析題意：由于是模5（4

3、21碼）加法計數(shù)器，其狀態(tài)轉換圖如圖1所示：（2） 狀態(tài)轉換化簡：由題意得該電路無等價狀態(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)轉換表，如表1.（7） 利用卡諾圖如圖2，求狀態(tài)方程、驅動方程。（8） 自啟動檢驗：將各無效狀態(tài)代入狀態(tài)方程，分析狀態(tài)轉換情況，畫出完整的狀態(tài)轉換圖，如圖3所示，檢查是否能自啟動。（9） 畫出邏輯圖，如圖4 所示。3、 實驗儀器：1. 示波器1臺。2. 函數(shù)信號發(fā)生器1臺。3. 數(shù)字萬用表1臺。4. 多功能電路實驗箱1臺；4、 實驗

4、內(nèi)容：一 模5（421碼）（基于D觸發(fā)器）加法計數(shù)器功能檢驗：按圖搭接電路，Cp接單脈沖信號P+，Q3Q2Q1分別接邏輯指示燈L3L2L1，接邏輯開關K12，、分別接邏輯開關K1、K2、K3；接通電源后利用使計數(shù)器復位后，加單脈沖，觀察計數(shù)器工作情況，寫出時序表。1 可通過脈沖發(fā)生器進入各種狀態(tài)。然后按單脈沖信號可觀察L3L2L1的亮暗來對比完整的狀態(tài)轉換圖是否正確。2 接入單脈沖，觀察信號燈指示情況。二 模5（421碼）（基于JK觸發(fā)器）加法計數(shù)器的設計：1. 由D觸發(fā)器分析得到狀態(tài)轉換圖得知化簡后沒有等價狀態(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，結合

5、功能表列出狀態(tài)轉換表 5畫出卡諾圖，化簡得到驅動方程6.經(jīng)過檢驗，無效狀態(tài)代入狀態(tài)方程后，可以自啟動7Multisim仿真Q1與CP Q2與CPQ3與CP六實驗過程中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象及解決方法1.仿真時出現(xiàn)問題：當有4個不同的信號需要同時對比波形時，出現(xiàn)波形偏移，無法確定基準點解決：采用外觸發(fā)源，使用Q3作為基準，使用三次雙蹤示波器觀察并作圖2.在卡諾圖中確定K3時，采用了D觸發(fā)器實驗中的結果，而未使用K3=X（任意值），為了保證設計的驅動方程能夠明確保證自啟動3. 遇到脈沖發(fā)生器按鈕不穩(wěn)定，點一下發(fā)出N多脈沖的情況，在老師指導下采用函數(shù)發(fā)生器發(fā)出1HZ方波代替，穩(wěn)定性驟增4. 關于Rd與Sd，必須將其準確置1，否則懸空時在實驗中和模擬時不一樣。七思考題與反饋1.若Rd與Sd懸空，會出現(xiàn)不穩(wěn)定的高電位，因為TTL的特性，懸空時為高電位，但是會受到實驗環(huán)境中的電磁波干擾，以致其不穩(wěn)定，會突然跳變2.在實驗過程中，遇到之前數(shù)電沒學懂的知識，比如Qn與驅動方程的關系，為何要這樣做，親自實踐后對于課本知識的感悟更深刻，記憶更牢固3.在同步時序邏輯電路中，加入時鐘信號但是電路并沒有按照設計時序變動。此時首先應該