第二十一二次課任意進制計數(shù)器的構(gòu)成時序邏輯電路設(shè)計學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第二十一二次課任意進制計數(shù)器的構(gòu)成時第二十一二次課任意進制計數(shù)器的構(gòu)成時序序(sh x)邏輯電路設(shè)計邏輯電路設(shè)計第一頁，共89頁。2 若已有N進制計數(shù)器（如74LS161)，現(xiàn)在(xinzi)要實現(xiàn)M進制計數(shù)器計數(shù)器NMNM 任意進制計數(shù)器只能用已有的計數(shù)器芯片通過外電路(dinl)的不同連接方式實現(xiàn)，即用組合電路(dinl)產(chǎn)生復(fù)位、置位信號得到任意進制計數(shù)器。【 】內(nèi)容回顧第1頁/共89頁第二頁，共89頁。3 在N進制計數(shù)(j sh)器的順序計數(shù)(j sh)過程中，若設(shè)法使之跳過（NM）個狀態(tài)，就可以得到M進制計數(shù)(j sh)器了，其方法有置零法（復(fù)位法）和置數(shù)法（置位法）。計數(shù)器

2、置數(shù)法置零法【 】內(nèi)容回顧第2頁/共89頁第三頁，共89頁。4 置零法適用于有置零（有異步和同步）輸入端的(dund)計數(shù)器，如異步置零的有74LS160、161、191、190、290,同步置零的有74LS163、162，其工作原理示意圖如圖所示。計數(shù)器異步清零暫態(tài)【 】內(nèi)容回顧第3頁/共89頁第四頁，共89頁。5 a. 置零法（復(fù)位(f wi)法）基本思想是：計數(shù)器從全0狀態(tài)S0開始計數(shù)，計滿M個狀態(tài)后產(chǎn)生清零信號，使計數(shù)器恢復(fù)到初態(tài)S0，然后(rnhu)再重復(fù)上述過程。異步清零SM狀態(tài)進行譯碼產(chǎn)生置零信號并反饋到異步清零端( )，使計數(shù)器立即返回S0狀態(tài)。 SM狀態(tài)只在極短的瞬間出現(xiàn)，通

3、常稱它為“過渡態(tài)”。DR 暫態(tài)10ns左右(zuyu)【 】內(nèi)容回顧第4頁/共89頁第五頁，共89頁。6異步復(fù)位(f wi)法（異步置零） 適用于異步清0的集成計數(shù)器，當(dāng)滿足清0條件(tiojin)時，立即清0。 計數(shù)到M時，清0， 寫SM=（ ）2，全部Q為1的端相與非 DR 利用異步復(fù)位端 ，跳過多余狀態(tài)，實現(xiàn)任意進制計數(shù)。DR 【 】內(nèi)容回顧第5頁/共89頁第六頁，共89頁。7【例】用74160實現(xiàn)(shxin)7進制計數(shù)器。置零法，M=7，在SM=S7=0111處反饋(fnku)清零。CLK計數(shù)輸入1進位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3)(012

4、 QQQRD第6頁/共89頁第七頁，共89頁。8【例】用74161實現(xiàn)(shxin)12進制計數(shù)器。置零法，M=12，在SM=S12=1100處反饋(fnku)清零。CLK計數(shù)輸入1進位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D3)(23 QQRD第7頁/共89頁第八頁，共89頁。9計數(shù)器01011000001第8頁/共89頁第九頁，共89頁。10 有預(yù)置數(shù)功能的計數(shù)器可用此方法(fngf)構(gòu)成M進制計數(shù)器。但注意74LS161(160)為同步預(yù)置數(shù)，74LS191(190)為異步預(yù)置數(shù)。 置數(shù)法的原理是通過給計數(shù)器重復(fù)置入某個(mu )數(shù)值的方法跳過（NM）個狀態(tài)

5、，從而獲得M進制計數(shù)器的。計數(shù)器利用 端重復(fù)置入某個數(shù)值，跳過多余狀態(tài)（N-M個），實現(xiàn)任意進制計數(shù)。DL 第9頁/共89頁第十頁，共89頁。11計數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種情況(qngkung):（現(xiàn)有N進制計數(shù)器，構(gòu)成M進制）取前M種狀態(tài)(zhungti)取前M種狀態(tài)置零取0000（M-1）2個狀態(tài)(以具有同步預(yù)置數(shù)端 的集成計數(shù)器為例)DL 第10頁/共89頁第十一頁，共89頁。12【例】用74160實現(xiàn)(shxin)7進制計數(shù)器(置數(shù)法)。(1)置數(shù)法（取前M種狀態(tài)(zhungti)），CLK計數(shù)輸入1進位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3)(12

6、 QQDL00000 SM=7，在SM-1=S6=0110處反饋(fnku)置零。第11頁/共89頁第十二頁，共89頁。13計數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用(yngyng)可以分三種情況:（現(xiàn)有N進制計數(shù)器，構(gòu)成M進制）取前M種狀態(tài)(zhungti)取后M種狀態(tài)(zhungti)取后M種狀態(tài)取(N-M)2(N-1)2個狀態(tài)?？刹捎眠M位輸出端置最小數(shù)(N-M)2法(以具有同步預(yù)置數(shù)端 的集成計數(shù)器為例)DL 第12頁/共89頁第十三頁，共89頁。14【例】用74160實現(xiàn)(shxin)7進制計數(shù)器(置數(shù)法)。(2)置數(shù)法（取后M種狀態(tài)(zhungti)），CLK計數(shù)輸入11Q0Q1Q2Q3EPCLK74160

7、ETRDLDCD0D1D2D3)( CDLM=7，在進位輸出端處反饋(fnku)置最小數(shù)數(shù)SN-M=S10-7=S3=00111第13頁/共89頁第十四頁，共89頁。15計數(shù)器置數(shù)法的應(yīng)用可以分三種(sn zhn)情況:（現(xiàn)有N進制計數(shù)器，構(gòu)成M進制）取前M種狀態(tài)(zhungti)取中間(zhngjin)M種狀態(tài)取后M種狀態(tài)取中間M種狀態(tài)取(i)2(i+M-1)2共M個狀態(tài)(以具有同步預(yù)置數(shù)端 的集成計數(shù)器為例)DL 第14頁/共89頁第十五頁，共89頁。16 選定循環(huán)初態(tài)Si，確定i，寫i=（ ）2，D3D2D1D0 判定循環(huán)末態(tài)Si+M-1 寫i+M-1=（ ）2，將Si+M-1 全部Q為

8、1的端相與非DL 同步(tngb)預(yù)置數(shù)法 :第15頁/共89頁第十六頁，共89頁。17【例】用74161實現(xiàn)(shxin)12進制計數(shù)器。(2) 置數(shù)法（i=1），CLK計數(shù)輸入11進位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D300011 S)(23 QQDLM=12，在SM+i-1=S12=1100處反饋(fnku)置1。第16頁/共89頁第十七頁，共89頁。18【例】用74161實現(xiàn)(shxin)12進制計數(shù)器。(2) 置數(shù)法（i=3），CLK計數(shù)輸入11進位輸出1Q0Q1Q2Q3EPCLK74161ETRDLDCD0D1D2D300113 S)(123 Q

9、QQDLM=12，在SM+i-1=S14=1110處反饋(fnku)置1。第17頁/共89頁第十八頁，共89頁。19進進制制計計數(shù)數(shù)器器為為時時，10,)(003 QQDLA計數(shù)器解：置位信號(xnho)為)(DL01303QQAQQQAY預(yù)置(y zh)數(shù)為D3D2D1D00000EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161111AY進位輸出CLK進進制制計計數(shù)數(shù)器器為為時時，12,)(1013 QQQDLA第18頁/共89頁第十九頁，共89頁。20基本要求：掌握74160、 74161各管腳的功能；掌握用74160 、74161實現(xiàn)不同(b tn)進制的方法。作業(yè)

10、(zuy)：P349思考題和習(xí)題6-12題、6-13題、6-14題、6-16題第19頁/共89頁第二十頁，共89頁。21（1）M=M1M2，即M分解為M1 M2 ，可采用串行進位方式/并行進位方式。（以兩片級聯(lián)為例） 串行進位方式 : 以低位片的進位輸出信號作為高位片的時 鐘輸入信號。兩片始終同時處于計數(shù)狀態(tài). 并行進位方式 : 以低位片的進位輸出信號作為高位片的控 制信號（使能），兩片的CLK同時接計數(shù)輸入。整體清0方式整體置數(shù)方式串行進位方式并行進位方式如果要求實現(xiàn)(shxin)的進制M超過單片計數(shù)器的計數(shù)范圍時， 必須將多片計數(shù)器級聯(lián)，才能實現(xiàn)(shxin)M進制計數(shù)器。2. MN的情況

11、(qngkung)第20頁/共89頁第二十一頁，共89頁。22 首先將兩片N進制計數(shù)器按串行進位方式或并行進位方式聯(lián)成NN M 進制計數(shù)器，再按照MN的置零法和置數(shù)法構(gòu)成M進制計數(shù)器。此方法(fngf)適合任何M進制（可分解和不可分解）計數(shù)器的構(gòu)成。第21頁/共89頁第二十二頁，共89頁。23【例】用74160實現(xiàn)(shxin)100進制計數(shù)器。(1) 并行(bngxng)進位，M=100=10*10。CLK計數(shù)輸入進位輸出111C1 2 3 4 5 61112 131415 16177 89 10Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74

12、160ETRDLDCD0D1D2D3第22頁/共89頁第二十三頁，共89頁。24【例】用74160實現(xiàn)(shxin)100進制計數(shù)器。(2) 串行進位(jnwi)，M=100=10*10。CLK計數(shù)輸入？思考：為什么(shn me)進位端要加一個反相器？不加會有什么(shn me)結(jié)果？111Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D31第23頁/共89頁第二十四頁，共89頁。25CLK1 2 3 4 5 61112 131415 16177 89 101819 2021C為什么進位端要加一個(y )反相器

13、？不加會有什么結(jié)果？C 第24頁/共89頁第二十五頁，共89頁。26【例】用74160實現(xiàn)(shxin)24進制計數(shù)器。整體(zhngt)置零法進位輸出COM=24，在SM=S24=0010 0100處反饋(fnku)清零。CLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311第25頁/共89頁第二十六頁，共89頁。27CLKCO1 23456181920 212223 24第26頁/共89頁第二十七頁，共89頁。28【例】用74160實現(xiàn)(shxin)24進制計數(shù)器。整體(zhngt)置數(shù)法進位

14、輸出COCLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311 i=0, M=24，在Si+M-1=S23=0010 0011處反饋(fnku)置零。第27頁/共89頁第二十八頁，共89頁。29【例】用74160實現(xiàn)(shxin)24進制計數(shù)器。整體(zhngt)置數(shù)法進位輸出COCLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311 i=2, M=24，在Si+M-1=S25=0010 0101處反

15、饋(fnku)置零。1第28頁/共89頁第二十九頁，共89頁。30【例】用74160實現(xiàn)(shxin)63進制計數(shù)器。整體(zhngt)置零法進位輸出M=63，在SM=S63=0110 0011處反饋(fnku)清零。CLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311第29頁/共89頁第三十頁，共89頁。31【例】用74160實現(xiàn)(shxin)63進制計數(shù)器。整體(zhngt)置數(shù)法進位輸出CLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPC

16、LK74160ETRDLDCD0D1D2D311 i=0, M=63，在Si+M-1=S62=0110 0010處反饋(fnku)置零。第30頁/共89頁第三十一頁，共89頁。32【例】用74160實現(xiàn)(shxin)63進制計數(shù)器。整體(zhngt)置數(shù)法進位輸出CLK計數(shù)輸入1Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3EPCLK74160ETRDLDCD0D1D2D311 i=6, M=63，在Si+M-1=S68=0110 1000處反饋(fnku)置零。1第31頁/共89頁第三十二頁，共89頁。33解：用整體法先將兩片74LS161構(gòu)成(guchn

17、g)256進制（1616進制），該256進制計數(shù)器實際為二進制計數(shù)器(28),計數(shù)器注意(zh y)！故若由74LS161構(gòu)成53進制計數(shù)器，先要將53化成二進制數(shù)碼，再根據(jù)整體置數(shù)法或整體置零法實現(xiàn)53進制。第32頁/共89頁第三十三頁，共89頁。34253 余 1 K0262 余 0 K1132 余 1 K262 余 0 K332 余 1 K41轉(zhuǎn)換(zhunhun)過程：(53)D=( )B例：11 0101商為02 余 1 K40第33頁/共89頁第三十四頁，共89頁。35解：若由74LS161構(gòu)成53進制計數(shù)器，其構(gòu)成的256進制實際為二進制計數(shù)器(28),故先要將53化成(hu c

18、hn)二進制數(shù)碼計數(shù)器（53)D（110101)B（0011 0101)B（1）整體(zhngt)置零法實現(xiàn)53進制。（M=53）BDSR）（0101001153 第34頁/共89頁第三十五頁，共89頁。36利用整體(zhngt)置零法由74LS161構(gòu)成53進制加法計數(shù)器如圖所示。實現(xiàn)(shxin)從0000 0000到0011 0100的53進制計數(shù)器十進制數(shù)53對應(yīng)(duyng)的二進制數(shù)為0011 0101 1 0 1 01 1 0 0BDSR）（0101001153 第35頁/共89頁第三十六頁，共89頁。37解：若由74LS161構(gòu)成(guchng)53進制計數(shù)器，其構(gòu)成(guch

19、ng)的256進制實際為二進制計數(shù)器(28),故先要將53化成二進制數(shù)碼計數(shù)器（53)D（110101)B（0011 0101)B（2）整體(zhngt)置數(shù)法實現(xiàn)53進制。(M=53)作為初態(tài)作為初態(tài)選定選定00000000)1(0 SB5201000011）（SDL第36頁/共89頁第三十七頁，共89頁。38利用(lyng)整體置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進制加法計數(shù)器如圖所示。EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS1611CLK計數(shù)脈沖1由74LS161構(gòu)成的53進制加法計數(shù)器實現(xiàn)(shxi

20、n)從0000 0000到0011 0100的53進制計數(shù)器十進制數(shù)53對應(yīng)(duyng)的二進制數(shù)為0011 0101 0 0 1 01 1 0 0B5201000011）（SDL第37頁/共89頁第三十八頁，共89頁。39解：若由74LS161構(gòu)成(guchng)53進制計數(shù)器，其構(gòu)成(guchng)的256進制實際為二進制計數(shù)器(28),故先要將53化成二進制數(shù)碼計數(shù)器（53)D（110101)B（0011 0101)B（2）整體(zhngt)置數(shù)法實現(xiàn)53進制。(M=53)作為初態(tài)作為初態(tài)選定選定00100000)2(2 SBSDL）（0110001154 第38頁/共89頁第三十九頁

21、，共89頁。40利用整體(zhngt)置數(shù)法由74LS161構(gòu)成53進制加法計數(shù)器如圖所示。實現(xiàn)(shxin)從0000 0010到0011 0110的53進制計數(shù)器十進制數(shù)54對應(yīng)(duyng)的二進制數(shù)為0011 0110 1 0 1 01 1 0 0BSDL）（0110001154 EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS1611CLK計數(shù)脈沖1由74LS161構(gòu)成的53進制加法計數(shù)器1第39頁/共89頁第四十頁，共89頁。41DC1QQDC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3移位寄存器型

22、計數(shù)器電路的一般結(jié)構(gòu)反 饋 邏 輯 電 路D0QQQ其反饋(fnku)電路的表達式為 移位(y wi)寄存器型計數(shù)器的結(jié)構(gòu)可表示為圖所示的框圖形式。),.,(1100nQQQFD計數(shù)器環(huán)形(hun xn)計數(shù)器是反饋函數(shù)中最簡單的一種，其D0=Q3第40頁/共89頁第四十一頁，共89頁。421.環(huán)形(hun xn)計數(shù)器（P305） 電路如圖所示，將移位寄存器首尾相接，則在時鐘脈沖信號(xnho)作用下，數(shù)據(jù)將循環(huán)右移。計數(shù)器第41頁/共89頁第四十二頁，共89頁。43計數(shù)器注：此電路有幾種無效循環(huán)，而且一旦脫離有效循環(huán)，則不會自動進入(jnr)到有效循環(huán)中，故此環(huán)形計數(shù)器不能自啟動，必須 將

23、電路置到有效循環(huán)的某個狀態(tài)中。 第42頁/共89頁第四十三頁，共89頁。44DC1QQDC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3能自啟動的環(huán)形計數(shù)器電路反饋邏輯電路QQQ計數(shù)器 23312201121000)(QDQQDQQDQQQQDQ其狀態(tài)方程為第43頁/共89頁第四十四頁，共89頁。45計數(shù)器有效(yuxio)循環(huán)1.環(huán)形計數(shù)器結(jié)構(gòu)簡單，不需另加譯碼電路(dinl)；2.環(huán)形計數(shù)器的缺點是沒有充分利用電路(dinl)的狀態(tài)。n位移位寄存器組成的環(huán)形計數(shù)器只用了n個狀態(tài)，而電路(dinl)共有2n個狀態(tài)。 23312201121000)(QDQQDQQDQQQQDQ第44頁/共89頁第

24、四十五頁，共89頁。46環(huán)形(hun xn)計數(shù)器的特點優(yōu)點: 電路結(jié)構(gòu)(jigu)簡單缺點: 沒有充分利用電路(dinl)的狀態(tài)用n位移位寄存器組成的環(huán)形計數(shù)器只用了n個狀態(tài)第45頁/共89頁第四十六頁，共89頁。47計數(shù)器其狀態(tài)(zhungti)轉(zhuǎn)換圖為此電路(dinl)不能自啟動！2. 扭環(huán)形(hun xn)計數(shù)器第46頁/共89頁第四十七頁，共89頁。48)(3210 QQQD其中計數(shù)器DC1QQDC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3可以自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器電路QQQ第47頁/共89頁第四十八頁，共89頁。49計數(shù)器DC1QQDC1QDC1QDC1QCLKQ1Q2Q0Q3可以自

25、啟動的扭環(huán)形計數(shù)器電路QQQ第48頁/共89頁第四十九頁，共89頁。50計數(shù)器a. n位移位寄存器構(gòu)成(guchng)的扭環(huán)型計數(shù)器的有效循環(huán)狀態(tài)為2n個，比環(huán)形計數(shù)器提高了一倍;b. 在有效循環(huán)狀態(tài)中，每次轉(zhuǎn)換狀態(tài)只有一個觸發(fā)器改變狀態(tài)，這樣在將電路狀態(tài)譯碼時不會出現(xiàn)競爭冒險現(xiàn)象;c. 雖然扭環(huán)型計數(shù)器的電路狀態(tài)的利用率有所提高，但仍有(2n2n )個狀態(tài)沒有利用。扭環(huán)型計數(shù)器的特點(tdin)第49頁/共89頁第五十頁，共89頁。51在數(shù)字(shz)信號的傳輸和數(shù)字(shz)系統(tǒng)的測試中，有時會用到一組特定的串行數(shù)字(shz)信號，如00010111（時間順序為由左而右）等，這種串行數(shù)字(

26、shz)信號叫做序列信號。序列信號發(fā)生器是能夠循環(huán)產(chǎn)生一組或多組序列信號的時序電路，它可以用計數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)，也可采用帶反饋邏輯電路的移位寄存器構(gòu)成。六、計數(shù)器的應(yīng)用(yngyng) 2.序列(xli)信號發(fā)生器 iiimDY 70第50頁/共89頁第五十一頁，共89頁。5200010111（時間(shjin)順序為由左而右）0, 176534210DDDDDDDD第51頁/共89頁第五十二頁，共89頁。530, 176532410DDDDDDDD序列信號(xnho)輸出為 00110111第52頁/共89頁第五十三頁，共89頁。54序列(xli)信號發(fā)生器(計數(shù)器的應(yīng)用）EPETCLK

27、D0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2YS74LS151JC1KQQ11Y1CLKY第53頁/共89頁第五十四頁，共89頁。55序列(xli)信號發(fā)生器(計數(shù)器的應(yīng)用）EPETCLKD0D1D2D3RDLDCQ1Q2Q3Q074LS161D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2YS74LS151JC1KQQ11Y1CLKY第54頁/共89頁第五十五頁，共89頁。56六、計數(shù)器的應(yīng)用(yngyng) 3. 用計數(shù)器實現(xiàn)(shxin)數(shù)字頻率計第55頁/共89頁第五十六頁，共89頁。57六、計數(shù)器的應(yīng)用(yngyng) 3. 用計數(shù)

28、器實現(xiàn)(shxin)數(shù)字頻率計第56頁/共89頁第五十七頁，共89頁。58基本要求：掌握74160、 74161各管腳的功能；掌握用74160 、74161實現(xiàn)(shxin)不同進制的方法。作業(yè)(zuy)：P350 思考題和習(xí)題6-12題、6-13題、6-14題、6-16題第57頁/共89頁第五十八頁，共89頁。59同步(tngb)時序邏輯電路的設(shè)計方法步驟(bzhu)：一 、邏輯抽象(chuxing)，得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表1.分析給定的邏輯問題，確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)。通常取原因（或條件）作為輸入邏輯變量，取結(jié)果作輸出邏輯變量；2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個電路

29、狀態(tài)的含義，并將電路狀態(tài)順序編號；3.按照題意列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表或畫出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。6.4 時序邏輯電路的設(shè)計方法第58頁/共89頁第五十九頁，共89頁。60 若兩個電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同樣的一個(y )狀態(tài)去，則稱這兩個狀態(tài)為等價狀態(tài)。等價狀態(tài)可以合并，這樣設(shè)計的電路狀態(tài)數(shù)少，電路越簡。同步時序邏輯電路的設(shè)計(shj)方法三、 狀態(tài)分配(狀態(tài)分配也叫狀態(tài)編碼)a.確定觸發(fā)器的數(shù)目n ；b.確定電路的狀態(tài)數(shù)M ，應(yīng)滿足2n1M2n;c.進行狀態(tài)編碼，即將電路的狀態(tài)和觸發(fā)器狀態(tài)組合對應(yīng)起來。第59頁/共89頁第六十頁，共89頁。61a. 選定觸發(fā)器的類型；b. 由

30、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表）和選定的狀態(tài)編碼、觸發(fā)器的類型，寫出電路的狀態(tài)方程、驅(qū)動(q dn)方程和輸出方程。五 、根據(jù)(gnj)得到的方程式畫出邏輯圖六、 檢查設(shè)計的電路(dinl)能否自啟動若電路不能自啟動，則應(yīng)采取下面措施：a. 通過預(yù)置數(shù)將電路狀態(tài)置成有效循環(huán)狀態(tài)中；b. 通過修改邏輯設(shè)計加以解決。同步時序邏輯電路的設(shè)計方法第60頁/共89頁第六十一頁，共89頁。62同步時序邏輯電路(lu j din l)的設(shè)計方法第61頁/共89頁第六十二頁，共89頁。63【例1】 用JK觸發(fā)器設(shè)計(shj)一個六進制同步計數(shù)器。 (1)原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換(zhunhun)圖 （邏輯抽象）S0S1S2S5

31、S4S3000001(2)狀態(tài)(zhungti)分配nnM221 3 n取二進制自然碼順序得到狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。000001010101100011000001根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)定狀態(tài)，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。該狀態(tài)圖不需化簡。第62頁/共89頁第六十三頁，共89頁。64000001010101100011000001(3)求方程(fngchng)Q2Q1Q00001111001 XXX/X 100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X 填次態(tài)卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖第63頁/共89頁第六十四頁，共89頁。65Q2Q1Q00001111001 XXX/X 100/0101

32、/0000/1011/0001/0010/0XXX/X Q2Q1Q00001111001 X 110000X 022012QQQQQQ Q2*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖第64頁/共89頁第六十五頁，共89頁。66Q2Q1Q00001111001 XXX/X 100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X Q2Q1Q00001111001 X 000101X 010112QQQQQQ Q1*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖第65頁/共89頁第六十六頁，共89頁。67Q2Q1Q00001111001 XXX/X 100/0101/0000/1011/000

33、1/0010/0XXX/X Q2Q1Q00001111001 X 010110X 00QQ Q0*的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖第66頁/共89頁第六十七頁，共89頁。68Q2Q1Q00001111001 XXX/X 100/0101/0000/1011/0001/0010/0XXX/X Q2Q1Q00001111001 X 001000X 02QQC C的卡諾圖Q2*Q1*Q0*/C的卡諾圖第67頁/共89頁第六十八頁，共89頁。6902QQC 022 ,01QKQQJ 0101 ,2QKQQJ 1 , 100 KJQKQJQ: 根據(jù)根據(jù)選用(xunyng)J、K觸發(fā)器022012Q

34、QQQQQ 010112QQQQQQ 00QQ 第68頁/共89頁第六十九頁，共89頁。701, 100 KJ02QQC 022,01QKQQJ 0101,2QKQQJ (4)畫邏輯圖1JC11KC11KFF1FF0Q0Q1CLKC11KFF2CQ21J1J第69頁/共89頁第七十頁，共89頁。71(5)檢查(jinch)自啟動將無效狀態(tài)110和111分別(fnbi)代入狀態(tài)方程和輸出方程，得110 111 00000因為(yn wi)000是有效狀態(tài)，所以電路能自啟動。00000101010110001100000111011100第70頁/共89頁第七十一頁，共89頁。72該電路的輸入變量

35、為X， 代表輸入串行序列，輸出變量為Z，表示(biosh)檢測結(jié)果。【例2】 試用(shyng)JK觸發(fā)器完成“111”序列檢測器設(shè)計。若輸入三個連續(xù)的1輸出為1，否則輸出為0。(P319)建立(jinl)原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表S0： 初始狀態(tài)， 表示電路還沒有收到1或連續(xù)的1。 S1： 表示電路收到了一個1的狀態(tài)。 S2： 表示電路收到了連續(xù)兩個1的狀態(tài)。 S3： 表示電路收到了連續(xù)三個或三個以上1的狀態(tài)。 第71頁/共89頁第七十二頁，共89頁。73輸入(shr)X輸出Z 000000001000110設(shè)電路(dinl)開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入(shr)1時，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S

36、1，并輸出0；若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。電路無論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計數(shù)。S0S1S2S31/0X/Z1/01/11/10/00/00/00/0畫原始狀態(tài)圖第72頁/共89頁第七十三頁，共89頁。74S0S1S2S31/0X/Z1/01/11/10/00/00/00/0 若兩個(lin )電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出，并且轉(zhuǎn)換到同樣的一個狀態(tài)去，則稱這兩個(lin )狀態(tài)為等價狀態(tài)。S 2， S 3為等價(dngji)態(tài)S0

37、S1S21/0X/Z1/01/10/00/00/0狀態(tài)(zhungti)化簡第73頁/共89頁第七十四頁，共89頁。75S00/0S10/0X/ZS21/01/10/01/0S0S1S21/0X/Z1/01/10/00/00/0狀態(tài)(zhungti)化簡第74頁/共89頁第七十五頁，共89頁。76狀態(tài)(zhungti)分配該時序電路共有三個狀態(tài)，采用(ciyng)兩個JK觸發(fā)器，取S0=00, S1=10，S2=11。填次態(tài)卡諾圖000/0100/0X/Z111/01/10/01/0XQ1Q00001111001 11/1 00/010/0XX/X00/000/0XX/X 11/0 Q1*Q0

38、*/C的卡諾圖第75頁/共89頁第七十六頁，共89頁。77求狀態(tài)方程和輸出(shch)方程XQ1Q00001111001 11/1 00/010/0XX/X00/000/0XX/X 11/0 00010111XQZXQQXQQXQQXQ XKXQJXKXJ 01011,第76頁/共89頁第七十七頁，共89頁。78檢查(jinch)自啟動010/01/10010111/0X/ZQ1Q00/00/01/10/01/000010111XQZXQQXQQXQQXQ 第77頁/共89頁第七十八頁，共89頁。79畫出邏輯圖XKXQJXKXJ 01011,1JC11K1JC11KFF0ZFF1Q1Q0CLK

39、X00010111XQZXQQXQQXQQXQ 第78頁/共89頁第七十九頁，共89頁。80 在前面的同步時序電路設(shè)計中，電路的自啟動檢查是在最后一步進行的，如果不能自啟動，還要返回來從新修改設(shè)計。如果在設(shè)計過程(guchng)中能夠考慮自啟動的問題，就可以省略檢查自啟動這一步驟了。例設(shè)計(shj)一七進制計數(shù)器，要求它能夠自啟動。已知該計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖所示。解：由所給的狀態(tài)圖得出電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表所示001100010101110111011/0/0/0/0/0/0/1321QQQ/C七進制計數(shù)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖第79頁/共89頁第八十頁，共89頁。81時序(sh x)邏輯電路的自啟動設(shè)計Q1Q2Q33*Q2*Q1*Q0011001000011010011001111111101