第7章(3)節(jié)拍分配器

7.5節(jié)拍分配器

在數(shù)字系統(tǒng)中，為控制各功能部件協(xié)調(diào)有序地完成運(yùn)算和操作，要求系統(tǒng)控制器正確地發(fā)出一系列在時(shí)間上有先后順序的控制信號(hào)。在控制器中，能夠產(chǎn)生這種控制信號(hào)的部件稱為節(jié)拍分配器。當(dāng)分配器的輸出為電平信號(hào)時(shí)，稱為節(jié)拍發(fā)生器；當(dāng)分配器的輸出為脈沖（脈沖寬度通常與主時(shí)鐘脈沖寬度相同）時(shí)，稱為脈沖發(fā)生器。按節(jié)拍分配器的結(jié)構(gòu)，分為計(jì)數(shù)型和移位型兩類(lèi)。7.5.1計(jì)數(shù)型節(jié)拍分配器

由二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器在計(jì)數(shù)脈沖（時(shí)鐘脈沖）的操作下，狀態(tài)依次轉(zhuǎn)換，且在有效狀態(tài)內(nèi)循環(huán)，通過(guò)譯碼器的“翻譯”，就可獲得順序的節(jié)拍信號(hào)或脈沖信號(hào)。

顯然，n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器有2n個(gè)不同狀態(tài)，經(jīng)過(guò)譯碼器的譯碼可獲得2n個(gè)順序的節(jié)拍信號(hào)或脈沖信號(hào)。例1：采用74LS163和74LS138設(shè)計(jì)一個(gè)五輸出節(jié)拍發(fā)生器。解：用74LS163構(gòu)造000~100五進(jìn)制計(jì)數(shù)器（同步清零），輸出作為

74LS138的變量輸入，從74LS138的輸出端引出相應(yīng)的序列電平信號(hào)（低有效）。74LS1381111CP啟動(dòng)清零100/S0/S1/S2/S3/S4請(qǐng)同學(xué)自己畫(huà)出時(shí)序圖脈沖發(fā)生器例2：用VerilogHDL描述一個(gè)計(jì)數(shù)型五節(jié)拍發(fā)生器。modulejiepai_5(clk,reset,s,y1,y2);inputclk,reset;output[4:0]s,y1,y2;reg[4:0]s;reg[2:0]temp;//?assigny1=(clk==1)?s:0;//?assigny2=(clk==0)?s:0;//?always@(posedgeclkornegedgereset)if(!reset)temp<=3’b000;elseif(temp==3’b101)temp<=3’b001;//?elsetemp<=temp+1;always@(temp)case(temp)3’b001:s=5’b00001;3’b010:s=5’b00010;3’b011:s=5’b00100;3’b100:s=5’b01000;3’b101:s=5’b10000;default:s=5’b00000;endcaseendmodule計(jì)數(shù)型五節(jié)拍發(fā)生器仿真波形節(jié)拍波形clk=1,脈沖波形clk=0,脈沖波形7.5.2移位型節(jié)拍分配器由移位型計(jì)數(shù)器和譯碼器組成。Q3Q2Q1Q01.環(huán)形計(jì)數(shù)器可直接用作節(jié)拍分配器環(huán)形計(jì)數(shù)器時(shí)序波形。已見(jiàn)過(guò)該電路的VerilogHDL描述2.基于扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的節(jié)拍發(fā)生器八個(gè)脈沖構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。譯碼電路Y0Y1……Y7邏輯門(mén)？譯碼器？脈沖發(fā)生器扭環(huán)形移位計(jì)數(shù)器的時(shí)序波形如何用VerilogHDL描述？通過(guò)波形可見(jiàn)需要譯碼電路？有效循環(huán)狀態(tài)表

按照啟動(dòng)后的循環(huán)順序，對(duì)八個(gè)有效狀態(tài)進(jìn)行譯碼，輸出定義為Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7，可得到關(guān)于譯碼輸出的卡諾圖。請(qǐng)同學(xué)自己完成譯碼電路和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器的連接，并畫(huà)出時(shí)序圖。例1：采用74LS194和譯碼電路設(shè)計(jì)一個(gè)五輸出的移位型節(jié)拍分配器。解：根據(jù)題意，用74LS194構(gòu)造模5扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，然后根據(jù)有效循環(huán)狀態(tài)設(shè)計(jì)譯碼電路。&啟動(dòng)清零000100110111011001/CLR清零請(qǐng)同學(xué)完成電路連接。思考：若用74LS138進(jìn)行譯碼，應(yīng)如何設(shè)計(jì)。000不能當(dāng)作無(wú)關(guān)態(tài)使用作業(yè)21：

7.207.217.227.237.247.26課堂練習(xí)

采用74LS194和適當(dāng)?shù)倪壿嬮T(mén)設(shè)計(jì)輸出Z=A7A6A5A4A3A2A1A0=11010011的不規(guī)則電平（脈沖）序列發(fā)生器。（A7先輸出）74LS194功能表/CLRS1S0CPQAQBQCQD功能01111Χ

Χ00011011Χ↑↑↑↑0000QAQBQCQDRINQAQBQCQBQCQDLINABCD清零保持右移左移并行置數(shù)解：1.序列信號(hào)發(fā)生器可由移位寄存器和反饋邏輯構(gòu)成移位寄存器（右移）反饋邏輯移位脈沖序列信號(hào)輸出Z2.根據(jù)題意、74LS194邏輯符號(hào)、功能表分析所要產(chǎn)生的輸出序列74LS194輸出初態(tài)移位脈沖作用后RINRIN……Z3.根據(jù)上述分析，列出移位寄存器狀態(tài)轉(zhuǎn)移表和RIN輸入移位脈沖RIN（F）QAQBQCQD0101110010121001031100141110051111060111171011184.作RIN