數(shù)字電子技術(shù)時(shí)序邏輯電路習(xí)題1課件

1、數(shù)字電子技術(shù)時(shí)序邏輯電路習(xí)題1數(shù)字電子技術(shù)時(shí)序邏輯電路習(xí)題1數(shù)字電子技術(shù)時(shí)序邏輯電路習(xí)題1第六章 習(xí)題第六章 習(xí)題時(shí)序邏輯電路習(xí)題一、時(shí)序邏輯電路的基本概念 二、一般時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)三、寄存器和移存器四、計(jì)數(shù)器五、序列碼發(fā)生器和順序脈沖發(fā)生器一、時(shí)序邏輯電路的基本概念 1.定義 2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1) 電路由組合電路和存儲(chǔ)電路構(gòu)成，含記憶元件； (2)電路中含有從輸出到輸入的反饋回路； 3.功能描述 狀態(tài)轉(zhuǎn)移表；狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；功能表；表達(dá)式；卡諾圖；電路圖；波形圖 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)二、一般時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)1.分析步驟 組合電路、存儲(chǔ)電路 (1)分析電路結(jié)構(gòu) 輸入信號(hào)X、輸出信號(hào)Z (2

2、)寫出四組方程 時(shí)鐘方程 各觸發(fā)器的激勵(lì)方程 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)各觸發(fā)器的次態(tài)方程 電路的輸出方程 (3)作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或波形圖 (4)電路的邏輯功能描述 作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表時(shí)，先列草表，再?gòu)某鯌B(tài)(預(yù)置狀態(tài)或全零狀態(tài))按狀態(tài)轉(zhuǎn)移的順序整理。 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)2.設(shè)計(jì)步驟 (1) 根據(jù)要求，建立原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（或圖）； 輸入/出變量個(gè)數(shù)；狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系（輸入條件、輸出要求） 狀態(tài)個(gè)數(shù)；節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)(2) 化簡(jiǎn)原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（狀態(tài)簡(jiǎn)化或狀態(tài)合并）； 進(jìn)行順序比較，作隱含表作狀態(tài)對(duì)圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)比較作最簡(jiǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表a.列出所有的等價(jià)對(duì)。b.列出最大等價(jià)類。c.進(jìn)行狀態(tài)合并，并列出最簡(jiǎn)狀態(tài)表。節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)(4

3、)選定觸發(fā)器類型并根據(jù)二進(jìn)制狀態(tài)轉(zhuǎn)移表（或稱編碼后的狀態(tài)轉(zhuǎn)移表）設(shè)計(jì)各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和電路的輸出函數(shù)； (6)作邏輯電路圖。(3) 進(jìn)行狀態(tài)編碼（也稱狀態(tài)分配）； (5)自啟動(dòng)性檢查；節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)三、寄存器和移存器1.寄存器和移存器電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.MSI移存器的功能及其典型應(yīng)用(1) 74194的簡(jiǎn)化符號(hào)、功能表(2) 用74194實(shí)現(xiàn)串并行轉(zhuǎn)換四、計(jì)數(shù)器1.由SSI構(gòu)成的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的一般結(jié)構(gòu) (1)同步計(jì)數(shù)器 (2)異步計(jì)數(shù)器節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)2. MSI二進(jìn)制、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 3.任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (1)用觸發(fā)器和邏輯門設(shè)計(jì)任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (2)用MSI計(jì)數(shù)器構(gòu)成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 (3)采用 MS

4、I任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器 復(fù)0法（利用復(fù)位端） 置數(shù)法（利用置數(shù)控制端，并行輸入端） a.置最小數(shù)法 b.預(yù)置0法 c.置最大數(shù)法 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)五、序列碼發(fā)生器和順序脈沖發(fā)生器1.序列碼發(fā)生器結(jié)構(gòu)類型 2.計(jì)數(shù)型序列碼發(fā)生器的設(shè)計(jì)（已知序列碼）3.移存型序列碼發(fā)生器的設(shè)計(jì)（已知序列碼） 4.順序脈沖發(fā)生器的構(gòu)成(1)輸出端較多時(shí)：采用計(jì)數(shù)器和譯碼器(2)輸出端較少時(shí)：采用環(huán)形計(jì)數(shù)器節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)六、習(xí)題講解6.1 分析圖所示時(shí)序電路。解：(1)分析電路結(jié)構(gòu) (2)寫出四組方程 觸發(fā)器的激勵(lì)方程 觸發(fā)器的次態(tài)方程 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū) 電路的輸出方程 節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)(3)作狀態(tài)轉(zhuǎn)移表 (4)電路邏輯功能：一位二進(jìn)制

5、全加器，本位和由Z端子輸出，進(jìn)位由JKFF的Q端輸出。6.2 試作出101序列檢測(cè)器的狀態(tài)圖。該同步電路有一根輸入線X，一根輸出線Z，對(duì)應(yīng)于輸入序列101的最后一個(gè)“1”，輸出Z=1，其余情況下輸出為“0”。(1) 101序列可以重疊，例如：(2) 101序列不可以重疊，例如：X：010101101 Z：000101001X：0101011010 Z：0001000010節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)(1) 解： 輸入變量為X、輸出變量為Z；檢測(cè)器XCPZ題6.2(1)的示意圖初態(tài)（沒有序列信號(hào)輸入時(shí)電路的狀態(tài)）為S0 ,設(shè)X恰為101。狀態(tài)個(gè)數(shù)的確定；節(jié)目錄標(biāo)題區(qū) 狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系S2S1S01/00/01/

6、1題6.2(1)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖10101X/Z節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)題6.2(1) 的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖0/01/00/011100X/ZS2S1S01/00/01/1節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)(2) 解： 輸入變量為X、輸出變量為Z；檢測(cè)器XCPZ題6.2(2)的示意圖初態(tài)（沒有序列信號(hào)輸入時(shí)電路的狀態(tài)）為S0 ,設(shè)X恰為101。狀態(tài)個(gè)數(shù)的確定；節(jié)目錄標(biāo)題區(qū) 狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關(guān)系S2S1S01/00/01/1題6.2(2)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖10101X/Z節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)題6.2(2) 的原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖0/01/00/011100X/ZS2S1S01/00/01/1節(jié)目錄標(biāo)題區(qū)題6.5串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器，連續(xù)輸入4個(gè)或4個(gè)以上的1時(shí)，輸出

7、為1，否則為0題6.6可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，A0時(shí)做加計(jì)數(shù)，A1時(shí)做減計(jì)數(shù)題6.32 JK觸發(fā)器和門電路，4位循環(huán)碼計(jì)數(shù)器題6.33 用D觸發(fā)器和門電路設(shè)計(jì)一個(gè)十一進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路圖略。檢查自啟動(dòng)略，能自啟動(dòng)。題6.34 控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。1表示電機(jī)繞組導(dǎo)通，0表示截止。M為輸入控制變量，M=1為正轉(zhuǎn)，M0為反轉(zhuǎn)。電路圖略。不能自啟動(dòng)。例：設(shè)計(jì)一“011”序列檢測(cè)器，每當(dāng)輸入011碼時(shí)，對(duì)應(yīng)最后一個(gè)1，電路輸出為1。選T觸發(fā)器1、畫出原始狀態(tài)圖與原始狀態(tài)表輸入端X：輸出端Z：當(dāng)X出現(xiàn)011序列時(shí)，Z=1；否則Z=0ABCD1/00/00/01/10/00/01/01/0XS n01ABCDB/0A/0

8、B/0C/0B/0D/1B/0A/0Sn+1/Zn2、狀態(tài)簡(jiǎn)化XS n01ABCDB/0A/0B/0C/0B/0D/1B/0A/0原始狀態(tài)表XS n01ABCB/0A/0B/0C/0B/0A/13、狀態(tài)編碼00011011ABCQ1Q0-兩個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)XQ1nQ0n0 00 10 11 001/000/001/010/001/000/14、確定觸發(fā)器類型，編寫狀態(tài)表，求函數(shù)。 觸發(fā)器類型：選T觸發(fā)器 編寫狀態(tài)表：現(xiàn) 入Xn現(xiàn) 態(tài)Q1n Q0n現(xiàn)驅(qū)動(dòng)入T1 T0次 態(tài)Q1n+1Q0n+1現(xiàn)輸出Zn0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101

9、001 10 01 0111）填X=0與X=1時(shí)電路的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，及相應(yīng)的現(xiàn)輸出2）填寫相應(yīng)的1、0的狀態(tài)根據(jù)現(xiàn)態(tài)與次態(tài)決定T值同：T=0不同：T=13）填1、0的卡諾圖，求函數(shù)的表達(dá)式狀態(tài)轉(zhuǎn)換表表達(dá)式為：Q1Q0取11組合的狀態(tài)未使用，在卡諾圖中暫按無關(guān)項(xiàng)處理（保證Z只有一個(gè)1輸出）5、畫邏輯電路圖6、檢查自啟動(dòng)0011 101 1現(xiàn) 入Xn現(xiàn) 態(tài)Q1n Q0n現(xiàn)驅(qū)動(dòng)入T1 T0次 態(tài)Q1n+1Q0n+1現(xiàn)輸出Zn0000 00 11 01110 00 11 00000010 00 01 00 10 10 101001 10 01 011全功能狀態(tài)轉(zhuǎn)換表11100100000110110/0

10、0/00/00/01/01/01/01/1例：設(shè)計(jì)一個(gè)?？勺兊耐竭f增計(jì)數(shù)器。當(dāng)控制信號(hào)0時(shí)為三進(jìn)制計(jì)數(shù)器；時(shí)為四進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1、列原始狀態(tài)圖設(shè)輸入控制端：輸出端：1（三進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）2（四進(jìn)制計(jì)數(shù)器的進(jìn)位輸出端）00011011X/Z1，Z20/00/00/11/01/12、選觸發(fā)器類型，求函數(shù)觸發(fā)器類型：D個(gè)數(shù)：21/01/0X01 1現(xiàn) 入X現(xiàn) 態(tài)Q1 Q0現(xiàn)驅(qū)動(dòng)入D1 D0次 態(tài) Q1 Q00000 00 11 011110 00 10 11 00 001100 1000000現(xiàn)輸出Z1 Z200000101 1000000輸出：0010 11 0001 01 01 1001

11、13、畫出邏輯圖4、畫出全狀態(tài)圖000110110/00/00/11/11/01/01/00/0電路是一個(gè)自啟動(dòng)電路，完成設(shè)計(jì)要求例：設(shè)計(jì)一個(gè)咖啡產(chǎn)品包裝線上用的檢測(cè)邏輯電路。正常工作狀態(tài)下，傳送帶順序送出成品，每三瓶一組，裝入一個(gè)紙箱中，如圖示。每組含兩瓶咖啡和一瓶咖啡伴侶，咖啡的頂蓋為棕色，咖啡伴侶頂蓋為白色。要求在傳送帶上的產(chǎn)品排列次序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)邏輯電路能發(fā)出故障信號(hào)，同時(shí)自動(dòng)返回初始狀態(tài)。首先需要得到區(qū)別兩種瓶蓋顏色的信號(hào)?？梢圆捎霉怆姍z測(cè)電路，利用棕、白兩色瓶蓋對(duì)入射光的反射率不同，在光接收器的輸出得到兩種不同的輸出信號(hào)。假定檢測(cè)到棕色瓶蓋時(shí)輸出為A=1,B=0,檢測(cè)到白色瓶蓋時(shí)輸出為A=0,B=1,沒有檢測(cè)到瓶蓋時(shí)，光電檢測(cè)器接收不到反射光，A=0,B=0。以故障為輸出變量，用Y表示，正常工作時(shí)Y=0,有錯(cuò)誤時(shí)Y=1。設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S0。不需化簡(jiǎn)令：S0 00 S1 01S2 10選D觸發(fā)器Q1Q0-兩個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)經(jīng)化簡(jiǎn)后，得： D0= Q1n+1= Q0A+Q1AB D1= Q0n+1=Q1Q0A+Q0AB YQ1B+Q1A 畫出邏輯圖