數(shù)字電路基礎(chǔ)ch同步時序邏輯電路的設(shè)計演示文稿

數(shù)字電路基礎(chǔ)ch同步時序邏輯電路的設(shè)計演示文稿當前第1頁\共有38頁\編于星期日\2點優(yōu)選數(shù)字電路基礎(chǔ)ch同步時序邏輯電路的設(shè)計ppt當前第2頁\共有38頁\編于星期日\2點6.3同步時序邏輯電路的設(shè)計

同步時序邏輯電路的設(shè)計是分析的逆過程,其任務(wù)是根據(jù)實際邏輯問題的要求，設(shè)計出能實現(xiàn)給定邏輯功能的電路。當前第3頁\共有38頁\編于星期日\2點設(shè)計要求原始狀態(tài)圖最簡狀態(tài)圖畫電路圖檢查電路能否自啟動12466.3時序邏輯電路的設(shè)計方法6.3.1時序電路的設(shè)計步驟：選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程5狀態(tài)分配3化簡當前第4頁\共有38頁\編于星期日\2點(1)根據(jù)給定的邏輯功能建立原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表(2)狀態(tài)化簡-----求出最簡狀態(tài)圖；合并等價狀態(tài)，消去多余狀態(tài)的過程稱為狀態(tài)化簡等價狀態(tài)：在相同的輸入下有相同的輸出，并轉(zhuǎn)換到同一個次態(tài)去的兩個狀態(tài)稱為等價狀態(tài)。①明確電路的輸入條件和相應(yīng)的輸出要求，分別確定輸入變量和輸出變量的數(shù)目和符號。②找出所有可能的狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系。③根據(jù)原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)表。當前第5頁\共有38頁\編于星期日\2點(3)狀態(tài)編碼（狀態(tài)分配）；(4)選擇觸發(fā)器的類型(6)畫出邏輯圖并檢查自啟動能力。給每個狀態(tài)賦以二進制代碼的過程。根據(jù)狀態(tài)數(shù)確定觸發(fā)器的個數(shù)，(5)求出電路的激勵方程和輸出方程；（M:狀態(tài)數(shù);n:觸發(fā)器的個數(shù)）2n-1<M≤2n

當前第6頁\共有38頁\編于星期日\2點例1用D觸發(fā)器設(shè)計一個8421BCD碼同步十進制加計數(shù)器。

8421碼同步十進制加計數(shù)器的狀態(tài)表000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次態(tài)現(xiàn)態(tài)計數(shù)脈沖CP的順序6.3.2同步時序邏輯電路設(shè)計舉例當前第7頁\共有38頁\編于星期日\2點000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次態(tài)現(xiàn)態(tài)計數(shù)脈沖CP的順序(2)確定激勵方程組0000100100011110011010100010110001001000激勵信號D3、D2、D1、D0是觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)的函數(shù)D3、D2、D1、D0、是觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)還是次態(tài)的函數(shù)？當前第8頁\共有38頁\編于星期日\2點畫出各觸發(fā)器激勵信號的卡諾圖

當前第9頁\共有38頁\編于星期日\2點畫出完全狀態(tài)圖電路具有自啟動能力(3)畫出邏輯圖，并檢查自啟動能力當前第10頁\共有38頁\編于星期日\2點畫出邏輯圖T當前第11頁\共有38頁\編于星期日\2點復(fù)位電路VCCVCCRESETRESET當前第12頁\共有38頁\編于星期日\2點例2:例2設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。電路的輸入信號X是與時鐘脈沖同步的串行數(shù)據(jù)，其時序關(guān)系如下圖所示。輸出信號為Z；要求電路在X信號輸入出現(xiàn)110序列時，輸出信號Z為1，否則為0。a——初始狀態(tài);b——A輸入1后;c——A輸入11后;d——A輸入110后。2.）定義輸入輸出邏輯狀態(tài)和每個電路狀態(tài)的含義；1.）確定輸入、輸出變量及電路的狀態(tài)數(shù):輸入變量：A狀態(tài)數(shù)：4個輸出變量：Z解:(1)根據(jù)給定的邏輯功能建立原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表當前第13頁\共有38頁\編于星期日\2點

2.狀態(tài)化簡列出原始狀態(tài)轉(zhuǎn)換表b/0a/0dc/0d/1cc

/0a

/0bb

/0a

/0aA=1A=0次態(tài)/輸出現(xiàn)態(tài)c/0a/1cc/0a/0bb/0a/0aA=1A=0次態(tài)／輸出現(xiàn)態(tài)abc0/01/00/01/01/00/1當前第14頁\共有38頁\編于星期日\2點3、狀態(tài)分配令a=00，b=01，c=11，11

/000

/11111

/000

/00101

/000

/000A=1A=0Q1n+1Q0n+1／Y現(xiàn)態(tài)Q1Q04、選擇觸發(fā)器的類型觸發(fā)器個數(shù):兩個。類型：采用對CP下降沿敏感的JK觸發(fā)器。abc0/01/00/01/01/00/1當前第15頁\共有38頁\編于星期日\2點

5.求激勵方程和輸出方程11

/000

/11111

/000

/00101

/000

/000A=1A=0Q1n+1Q0n+1／Y現(xiàn)態(tài)Q1Q0J=XK=1J=1K=XJ=XK=0J=0K=X狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表及激勵信號K0J0K1J1激勵信號YA0000000××00010100××1010000

0××1×00111101××0110001×1×1111110×0當前第16頁\共有38頁\編于星期日\2點

卡諾圖化簡得激勵方程輸出方程Q1Q0AQ1Q0AQ0AQ1Q1Q0AQ0AQ1當前第17頁\共有38頁\編于星期日\2點

6.根據(jù)激勵方程和輸出方程畫出邏輯圖,并檢查自啟動能力激勵方程輸出方程當前第18頁\共有38頁\編于星期日\2點當=10時100001110/01/00/01/01/00/10/11/0輸出方程能自啟動檢查自啟動能力和輸出A=0

=00A=1

=11當前第19頁\共有38頁\編于星期日\2點輸出方程修改電路當前第20頁\共有38頁\編于星期日\2點思考若不用激勵表,而用求狀態(tài)方程的方法,結(jié)果如何?當前第21頁\共有38頁\編于星期日\2點當前第22頁\共有38頁\編于星期日\2點例3用D觸發(fā)器設(shè)計狀態(tài)變化滿足下狀態(tài)圖的時序邏輯電路當前第23頁\共有38頁\編于星期日\2點1、列出原始狀態(tài)表原始狀態(tài)表f/1a/0gf/1g/0ff/1a/0ef/1e/0dd/0a/0cd/0c/0bb/0a/0aA=1A=0次態(tài)/輸出（Sn+1/Y）現(xiàn)態(tài)（Sn）當前第24頁\共有38頁\編于星期日\2點f/1a/0gf/1g

/0ff/1a/0ef/1e/0dd/0a/0cd/0c/0bb/0a/0aA=1A=0次態(tài)/輸出（Sn+1/Y）現(xiàn)態(tài)（Sn）第一次化簡狀態(tài)表f/1e

/0ff/1a/0ef/1e

/0dd/0a/0cd/0c/0bb/0a/0aA=1A=0次態(tài)/輸出（Sn+1/Y）現(xiàn)態(tài)（Sn）2、狀態(tài)表化簡當前第25頁\共有38頁\編于星期日\2點011/1000/0100011/1100/0011011/0000/0010011/0010/0001001/0000/0000A=1A=0次態(tài)/輸出（Sn+1/Y）現(xiàn)態(tài)（Sn）已分配狀態(tài)的狀態(tài)表3、狀態(tài)編碼a=000;b=001;c=010;d=011;e=100最后簡化的狀態(tài)表d/1a/0ed/1e/0dd/0a/0cd/0c/0bb/0a/0aA=1A=0次態(tài)/輸出（Sn+1/Y）現(xiàn)態(tài)（Sn）當前第26頁\共有38頁\編于星期日\2點三種狀態(tài)分配方案狀態(tài)方案1自然二進制碼方案2格雷碼方案3“一對一”a00000000001b00100100010c01001100100d01101001000e10011010000當前第27頁\共有38頁\編于星期日\2點狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表11101001000000011110111000010110011010100000001001101100001001000100100000000000Y(D0)(D1)(D2)A3、求激勵方程、輸出方程當前第28頁\共有38頁\編于星期日\2點

當前第29頁\共有38頁\編于星期日\2點畫出邏輯電路當前第30頁\共有38頁\編于星期日\2點畫出完整的狀態(tài)圖，檢查所設(shè)計的計數(shù)器能否自啟動.當前第31頁\共有38頁\編于星期日\2點1建立原始狀態(tài)圖例4設(shè)計一個按自然態(tài)序變化的7進制同步加法計數(shù)器，計數(shù)規(guī)則為逢七進一，產(chǎn)生一個進位輸出。狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡。已是二進制狀態(tài)。當前第32頁\共有38頁\編于星期日\2點4選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程因需用3位二進制代碼，選用3個CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時鐘方程為：輸出方程：當前第33頁\共有38頁\編于星期日\2點狀態(tài)方程不化簡，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。當前第34頁\共有38頁\編于星期日\2點比較，得驅(qū)動方程：電路圖5也可直接畫驅(qū)動的卡諾圖

YFF0FF1FF2CPQ1Q1Q2Q21JC11K1JC11K1JC11K&Q0Q0&1&&當前第35頁\共有38頁\編于星期日\2點檢查電路能否自啟動6將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動。當前第36頁\共有38頁\編于星期日\2點例5：設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路，當連續(xù)輸入3個或3個以上1時，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如：輸入Y 0000000010001101建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；1/0如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)