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

數(shù)字電路基礎(chǔ)ch同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)優(yōu)選數(shù)字電路基礎(chǔ)ch同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)ppt當(dāng)前第2頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)6.3同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)

同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)是分析的逆過程,其任務(wù)是根據(jù)實(shí)際邏輯問題的要求，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)給定邏輯功能的電路。當(dāng)前第3頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)設(shè)計(jì)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(dòng)12466.3時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法6.3.1時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟：選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程5狀態(tài)分配3化簡當(dāng)前第4頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)(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(jià)狀態(tài)，消去多余狀態(tài)的過程稱為狀態(tài)化簡等價(jià)狀態(tài)：在相同的輸入下有相同的輸出，并轉(zhuǎn)換到同一個(gè)次態(tài)去的兩個(gè)狀態(tài)稱為等價(jià)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(hào)。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(dāng)前第5頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)(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(dòng)能力。給每個(gè)狀態(tài)賦以二進(jìn)制代碼的過程。根據(jù)狀態(tài)數(shù)確定觸發(fā)器的個(gè)數(shù)，(5)求出電路的激勵(lì)方程和輸出方程；（M:狀態(tài)數(shù);n:觸發(fā)器的個(gè)數(shù)）2n-1<M≤2n

當(dāng)前第6頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)例1用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)8421BCD碼同步十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器。

8421碼同步十進(jìn)制加計(jì)數(shù)器的狀態(tài)表000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次態(tài)現(xiàn)態(tài)計(jì)數(shù)脈沖CP的順序6.3.2同步時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例當(dāng)前第7頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次態(tài)現(xiàn)態(tài)計(jì)數(shù)脈沖CP的順序(2)確定激勵(lì)方程組0000100100011110011010100010110001001000激勵(lì)信號(hào)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(dāng)前第8頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)畫出各觸發(fā)器激勵(lì)信號(hào)的卡諾圖

當(dāng)前第9頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)畫出完全狀態(tài)圖電路具有自啟動(dòng)能力(3)畫出邏輯圖，并檢查自啟動(dòng)能力當(dāng)前第10頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)畫出邏輯圖T當(dāng)前第11頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)復(fù)位電路VCCVCCRESETRESET當(dāng)前第12頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)例2:例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測器。電路的輸入信號(hào)X是與時(shí)鐘脈沖同步的串行數(shù)據(jù)，其時(shí)序關(guān)系如下圖所示。輸出信號(hào)為Z；要求電路在X信號(hào)輸入出現(xiàn)110序列時(shí)，輸出信號(hào)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(gè)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(gè)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(dāng)前第13頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)

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(dāng)前第14頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)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(gè)數(shù):兩個(gè)。類型：采用對(duì)CP下降沿敏感的JK觸發(fā)器。abc0/01/00/01/01/00/1當(dāng)前第15頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)

5.求激勵(lì)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(lì)信號(hào)K0J0K1J1激勵(lì)信號(hào)YA0000000××00010100××1010000

0××1×00111101××0110001×1×1111110×0當(dāng)前第16頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)

卡諾圖化簡得激勵(lì)方程輸出方程Q1Q0AQ1Q0AQ0AQ1Q1Q0AQ0AQ1當(dāng)前第17頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)

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

=00A=1

=11當(dāng)前第19頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)輸出方程修改電路當(dāng)前第20頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)思考若不用激勵(lì)表,而用求狀態(tài)方程的方法,結(jié)果如何?當(dāng)前第21頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)例3用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)狀態(tài)變化滿足下狀態(tài)圖的時(shí)序邏輯電路當(dāng)前第23頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)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(dāng)前第24頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)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(dāng)前第25頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)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(dāng)前第26頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)三種狀態(tài)分配方案狀態(tài)方案1自然二進(jìn)制碼方案2格雷碼方案3“一對(duì)一”a00000000001b00100100010c01001100100d01101001000e10011010000當(dāng)前第27頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表11101001000000011110111000010110011010100000001001101100001001000100100000000000Y(D0)(D1)(D2)A3、求激勵(lì)方程、輸出方程當(dāng)前第28頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)

當(dāng)前第29頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)畫出邏輯電路當(dāng)前第30頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)畫出完整的狀態(tài)圖，檢查所設(shè)計(jì)的計(jì)數(shù)器能否自啟動(dòng).當(dāng)前第31頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)1建立原始狀態(tài)圖例4設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)一，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。狀態(tài)化簡2狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡。已是二進(jìn)制狀態(tài)。當(dāng)前第32頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)4選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)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(shí)鐘方程為：輸出方程：當(dāng)前第33頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)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(dāng)前第34頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)比較，得驅(qū)動(dòng)方程：電路圖5也可直接畫驅(qū)動(dòng)的卡諾圖

YFF0FF1FF2CPQ1Q1Q2Q21JC11K1JC11K1JC11K&Q0Q0&1&&當(dāng)前第35頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)檢查電路能否自啟動(dòng)6將無效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。當(dāng)前第36頁\共有38頁\編于星期日\2點(diǎn)例5：設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測電路，當(dāng)連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1時(shí)，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(shí)，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)