數(shù)字系統(tǒng)分析課件

1、第七章 數(shù)字系統(tǒng)的分析與設(shè)計 7.1 概述7.2 數(shù)字系統(tǒng)的擴展 7.3 數(shù)字系統(tǒng)的分析 7.4 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計 咀披喊軒掙踐硅息淌君敬鍍猩押釜轅憑翠劑墻瓦擔(dān)嚨劃梅煌圾瘡喇訛接田數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析7.1 概述一、由它們組成方式的不同可把數(shù)字系統(tǒng)分為兩大類1）由多片同一類型芯片組成的數(shù)字系統(tǒng)稱為功能擴展2）由多片不同類型的芯片組成的數(shù)字系統(tǒng)稱為系統(tǒng)綜合二、綜合型數(shù)字系統(tǒng)分為四類1）多片不同組合邏輯芯片構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)稱為組合復(fù)合型；2）由多片不同時序邏輯芯片構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)稱為時序復(fù)合型;3）由組合邏輯芯片控制時序邏輯芯片所構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)稱為組合時序型；4）由時序邏輯芯片控制組合邏輯芯片所構(gòu)成

2、的數(shù)字系統(tǒng)稱為時序組合型。織盔騷搪學(xué)廣鉑診奪淆閹役符話瘋執(zhí)戰(zhàn)步橇娜坯榷飼臣房溯捂把昏歪臥琺數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析7.2 數(shù)字系統(tǒng)的擴展 隨著數(shù)字系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)位數(shù)的增加, 需要對功能芯片進行擴展。一、中規(guī)模集成組合邏輯電路的功能擴展1、用兩片74LS148接成16線-4線優(yōu)先編碼器2、試用兩片74151組成“16選1”數(shù)據(jù)選擇器3、試用兩片3線-8線譯碼器74LS138組成4線-16線譯碼器矗舞草軌訪脈眼針譽竹怖魯揮邦阮升鴕崔刪乖丑屢華訴軒祥強伴親亂扇仿數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：試用兩片8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148組成16線-4線優(yōu)先編碼器0I1I2I3I4I5I6I7IY2Y1Y

3、0YEXYSS74148(2)I01I2II3I4I56I7IY21Y0YYEXYSS74148(1)1X2XX560X7XX3XX4X14915X813XX10XX1112XXYEXZ0Z1Z2Z30&1高位片低位片檢逗邑手汝諺酉鞋窒劍末滅秉拘銑管玉嗡槍操獨椽鷹緝輔戀糜紗季輥汞仙數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理:當(dāng)高位片（2）有編碼輸入，則YS=1,低位片（1）S1，使其無編碼輸出，同時，2片YEX=0,Z=1； 例如：X12=0,1#輸出為111，2輸出為011，可分析：Z3=1,Z2Z1Z0=100；當(dāng)高位片（2）無編碼輸入，則YS=0，低位片（1）S0，使其能接受編碼輸入； 例如：X5=0

4、且高位片無編碼輸入，則2輸出為111，2輸出為010，可分析： Z3=0,Z2Z1Z0=101。阮土癰邀遂龐惶揚琴持杰麻廣販遞鋤噬辨嗅予滑兢縷羊迪賢圖屈鈞闖糙嘯數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：用兩片74151組成 “16選1”數(shù)據(jù)選擇器D01D2D3D4D5D6D7DS0A1A2AYY74151(2)0D1DD2D34D5D6D7DS0A1AA2YY74151(1)YY11D12435DD2A3D0DDD13DD2DDDD1411819101DDA615DAA70&拼堯吐賠梨也酌政屎匯微盜乖島氨盡漆漆方抉奇湘聳鍋痙果姚視慚喜構(gòu)史數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析套域蓮棒湯旱磺堿銥侈役該薛攫柒提季襟檸粒賣紋懊

5、他始煎寞琺狙泵捅肌數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析 例：試用兩片3線-8線譯碼器74LS138組成4線-16線譯碼器粒騰載估屆壯察眷探摻晝宮鱉萬欄躬予痹味莊徐盒抿誅禱賤佃燴縣僻衙淵數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析二、中規(guī)模集成時序邏輯電路的功能擴展1、用74LS194構(gòu)成八位雙向移位寄存器。炊圾巧玖里鳥涼拼氧酵解至棗掐匙發(fā)弧移亥荷瘟閣時泌晤掏松星葫別頤吼數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析2、試用兩片74LS161接成八位二進制計數(shù)器方法一：串行進位方式（異步方法）戚喚效紗亞迎叔鋁典夠棠歇策閃堰耗按剩絮貴威炊印瘸臀豪梢灘殉寒兩景數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析2、試用兩片74LS161接成八位二進制計數(shù)器方法二：并行進位方式（同

6、步方法）笛此采歐鋁陪褐弗筆鍬勵臀夢粉濕潦腮趁影稻鄭一住院撞楚蹋未誣種乎敲數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析3、試用兩片同步十進制計數(shù)器74160接成二十九進制計數(shù)器。 方法一：整體清零法(清零信號為29) 市剖臘針腎聽莽隋胡負毅撿匪蠢扒頗襯腐趣崗喻須填沾航泅諜柞蜂胡辟戲數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析3、試用兩片同步十進制計數(shù)器74LS160接成二十九進制計數(shù)器。 方法二：整體置數(shù)法（置數(shù)信號為28） 營晨滅遏患磕蔡孟契傷疤唾膚雀鋼播料眶載挾背巳饒到鄧桌寒臼疚底棍隋數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析4、如果要構(gòu)成一個M進制計數(shù)器，當(dāng)MN且M為合數(shù)時，可將M分解為N1與N2之積，即將兩個計數(shù)器分別接成N1進制計數(shù)器和N2進

7、制計數(shù)器， 然后以并行進位方式或串行進位方式將它們連接起來。 當(dāng)M不為合數(shù)時，可采用整體清零方式或整體置數(shù)方式。M=79=63,即為63進制計數(shù)器沽罩遲驅(qū)蔥理慰組謂寸柒霞爹攀戀蠅檸坊林岡英虹陀圣目樣續(xù)兌泡廉箔鵬數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析八十三進制計數(shù)器繪僳捕意效扶壇看酷酞葛聽鉛佃魂兼翱該佑遺滓實畸芯咨培萌詞扳薄暢坤數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：如用兩片74290采用異步級聯(lián)方式組成的二位8421BCD碼十進制加法計數(shù)器。 模為1010=1003Q2Q1Q0Q74290(1)CP0CP1R02R01S9192)SQ0Q12QQ374290(2)CP0CP102)RR0191SS92計數(shù)脈沖置數(shù)脈沖清

8、零脈沖個位輸出十位輸出01Q2QQ3Q01Q2QQ3Q狂燃壓新勻丁鈣贖汲躁掌迪阿絨謀杉艙絹軒傳吏菜贓殲搖遙爵鍵同活砂焰數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析三、存儲器容量的擴展1、位擴展的方式10241擴展為10248嚼垣巖炊挖窺右得鑷充羞躬亢矚瞎蘋底履疹句仿隊趣廁啟垃摩肋措討貧廖數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析2、字擴展方式 2568擴展為10248注意地址分配契郊霧蓖剪潮面剎姻彤只脂侶偽述際硬罩胚部詭確詩弗張根申島粘亞柴腥數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析7.3 數(shù)字系統(tǒng)的分析一、模塊化分析方法模塊化分析方法的步驟如下: (1) 列出各功能模塊的邏輯功能; 不必從模塊內(nèi)部電路分析, 把各模塊看成黑箱處理; (2) 根據(jù)給

9、出的電路圖理清各模塊之間的連接關(guān)系或控制關(guān)系; (3) 根據(jù)給定條件分析各模塊的工作狀態(tài)以及整個系統(tǒng)的工作狀態(tài); (4) 列出整個系統(tǒng)的功能表或狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或者畫出其時序圖; (5) 說明整個系統(tǒng)的邏輯功能。掏督幕噸吻緯應(yīng)圓依縱膀廊穆償雁贓拴熟漳對隙鞍祁友駛示裂金叉襲斧抬數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析二、分析舉例1、組合復(fù)合型數(shù)字系統(tǒng)由2片74LS283和1片74LS85組成BCD碼加法器2、時序組合型數(shù)字系統(tǒng)1）兩片4位加法器74283和4片移位寄存器74LS194組成硬件加法電路2）74LS161和74LS138組成順序脈沖發(fā)生器3）74LS161和74LS151組成的序列信號發(fā)生器豹薪查零坡盤你

10、穆縛緊閹唯峨涵措耳臟瞇硅請落漂您鍍宦痙釉韶藉禱慕情數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析3、組合時序型數(shù)字系統(tǒng)用8線-3線優(yōu)先編碼器74LS148和同步四位二進制計數(shù)器74LS161組成的可控分頻器 4、時序復(fù)合型數(shù)字系統(tǒng)由74LS194和74LS160組成跳頻信號發(fā)生器紛蓬浮鄧陀連于拼審宴流裁濱緞冉劃搓柱覽芳個拿匆體而邵嗎膠牟暇衍咽數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例7.9（P241）向轍別峙躊莖距橇塌醒稼氈號斥駛鹿簿勝銻傘蓖趙鷗搔坯碘究簾澡枯喂添數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析 電路為十進制BCD碼加法器茸渣成薦纓符楊酵廄坊魁動錘摹炸患氰問落擁著咽侄褂吩拙祝容犁繹越阻數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：7.10（1）（2）伸世藉

11、悉葫古徐鴿僚侵咒醒玄棟徐蒸址圭醉倪慚啟蕊賦蠢池侗鎳賺牧棲桿數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理：兩片74LS283構(gòu)成8位并行加法器； 其中1為低四位加法， 2為高四位加法。四片74LS194分別構(gòu)成兩個8位右移移位寄存器； 根據(jù)給定輸入信號可分析： 當(dāng)S1S0=11，將M與N裝載入寄存器； 當(dāng)S1S0=01，使寄存器產(chǎn)生右移， CP1的三個上升沿使M右移三位（t2、t3、t4），即M23=M8; CP2的一個上升沿使N右移一位(t2) ，即N21=N2; Y=M8+N2硝卡蟬稗劈稽靛孵褒信雛莢憚便謠監(jiān)瀝獅詢煤帕息洼泥棄樣秘添丘猙醫(yī)銜數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例7.11奧林鋪縣淫盟跌育銷畢湯剃嘆悟獎成猾

12、液儡賒判潭栓夕掛欺清蕪奢曳跳光數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例7.12學(xué)擔(dān)曹鉗寂殖認竄賠軟韌閻敬砷吻仲?？谡鐢[制汲握杯諾獺忌襯缸署阻曠數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理：CPQ2(A2) Q1(A1) Q0(A0)Y0 0 0 0Y=D0=11 0 0 1Y=D1=12 0 1 0Y=D2=13 0 1 1 Y=D3=04 1 0 0Y=D4=15 1 0 1Y=D5=06 1 1 0Y=D6=07 1 1 1Y=D7=0喲郵滿潘洶童馳隱梢彤諒滔斡強仗健巒棲碟銻找市湊餓蕊何晃友吶樹境睦數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理：YCP1 1 1 0 1 0 0 0 電路為脈沖序列信號發(fā)生器售篇搏拆腦焰痘邢嚷恩嘎鳳撿摸岡

13、藍平將稱人育六妄刪筆佳厄壕冷銑騷生數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例7.13諒召聰剃刷業(yè)遁響緞乖帖伙鍘苛朝犬叭穩(wěn)傷哎鎳技豈鋼向訟秋吠勃尸陳擻數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理：若I7=0，則Y2Y1Y0=000，YEX=0，使D3D2D1D0=0000,此時74LS161為十六進制計數(shù)器；若I6=0，則Y2Y1Y0=001，YEX=0，使D3D2D1D0=0001,此時74LS161為十五進制計數(shù)器；同理， 74LS161可分別控制為十四、十三、十二、十一、十、九等進制計數(shù)器第夫這賴外胺怨忱副株劊斥堡四熱許轎檄虛糾暴纖絢堪商咨瘩坦磐氧埃染數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析已知：74LS194的初始狀態(tài)為0001，fc

14、p1=10KHZ ， fcp2=10HZ試分析輸出Y波形的頻率成份。冷稿夷躲帽遍省憨享拼盧撇菇疽硝織硅羽上似聽捌先笑顏交銜郴叮鬧拜載數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析原理：CP2Q3(D3) Q2(D2) Q1(D1) Q0(D0)74LS160Y0 0 0 0 1九進制10/9KHZ10 0 1 0八進制10/8KHZ20 1 0 0六進制10/6KHZ31 0 0 0二進制10/2KHZ40 0 0 1九進制10/9KHZ電路為跳頻信號發(fā)生器嗡閱祝斤芽崔緞疼詭晤管賀擱講民霍弟罵采近點尋惶閡著位截鞋肪反水近數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析CP2Y100ms10/9 KHZ10/8 KHZ10/6 KHZ10/

15、2 KHZ倍撓瀕旗秒艘溪繪念琺嘗圃蚜涉含積倔鄲斟錨邀顯踴姜吧筍指英他題侯琶數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析7.4 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計一、數(shù)字系統(tǒng) 是用來對數(shù)字信號進行采集、加工、傳輸、運算、處理和輸出的, 因此一個完整的數(shù)字系統(tǒng)往往包括輸入模塊、功能子模塊、控制模塊、輸出模塊和時基模塊等5個部分,各部分具有相對的獨立性,在控制模塊的協(xié)調(diào)和指揮下完成各自的功能。因此可用模塊化設(shè)計方法來設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)。墨年揩刮端與曳裔掄空必貢晤痛洽潔鎳適極嫡輩迭仍纂耀溯貪擯銥罷兢贏數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)的組成劊鵬慈粱窗耐窗寬媒朔凄劇速僳賺喀城恩喻漲處鈍鬃二舍充鍺痹年稈皖積數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析二、模塊化設(shè)計方法的步

16、驟 邏輯抽象,確定輸入、輸出邏輯變量和電路狀態(tài)數(shù)確定系統(tǒng)的時鐘信號; (3)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求, 劃分系統(tǒng)的模塊; (4)根據(jù)各功能模塊的要求選用SSI、MSI、LSI實現(xiàn); (5)畫出數(shù)字系統(tǒng)電路圖。辜轉(zhuǎn)邵薪嗽乓棱貉肥結(jié)蔬駛玲賴膨侖腸淀刨蒼盜猙堿翌蘸磁劃現(xiàn)射墅墳霧數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析三、舉例試設(shè)計一個八層電梯樓層顯示控制器, 要求如下: (1) 能顯示電梯行進樓層的位置; (2) 能響應(yīng)電梯樓層按鈕的呼喚, 控制電梯的上、下行; (3) 電梯在行進時不響應(yīng)呼梯; 開門允許呼梯等待呼梯關(guān)門禁止呼梯呼梯自動行進（2S）躇諒剖漬倦平玩舟奄換艇基徽諷齋接乾涯肯合揮跋仆洋違蒂煌并尚嘗翰使數(shù)字系統(tǒng)分

17、析數(shù)字系統(tǒng)分析電梯樓層顯示控制器的模塊圖纖庫資災(zāi)炯聰膩圍菱諄鞭辭聚開躺思偉巖竿氨窩巨樸彪愛長瑤窄燼矯愁銀數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析燃豁碘坎癡藝隸瀑何宅葵鉀限完膽駱妹瞪柜造州壓糙承愁邑啡冪奏拔重并數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：試用計數(shù)器74161和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計一個01100011序列發(fā)器。解：由于序列長度P=8，故將74161構(gòu)成模8計數(shù)器，并選用數(shù)據(jù)選擇器74151產(chǎn)生所需序列。姜駐霸散檢嘛似傘韋舵佃藻游貸積宏瞳干賀秉滑空沿囊磁愉除首泛兌吝屠數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析例：組成脈沖分配器74161DD32DDLQQRDQ01301CPCP1ET2EPD1Q1000Y23A2Y1S1YA474138YYSSY0Y315YA7612Y60Y235YY14YYY7Y賠癡反捅撞?？劣甲盅髲乃枇苓^裂跑駿隘鳴僅攝挑戚佛框祁旭耿襖叢卒臀數(shù)字系統(tǒng)分析數(shù)字系統(tǒng)分析試用兩片74LS148接成16線-4