時序邏輯電路習題課(與“狀態(tài)”有關文檔共37張)



Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,本章節(jié)主要內容,6.1 時序邏輯電路概述,6.2 時序邏輯電路分析,時序邏輯電路分析步驟,寄存器、移位寄存器,同步計時器,異步計數器,6.3 時序邏輯電路設計,時序邏輯電路設計,步驟,總目錄,總目錄,第1頁,共37頁6.1 時序邏輯電路概述,數字電路按邏輯功能的不同特點,分為兩大類,一類稱為組合邏輯電路,簡稱組合電路在第4章已經介紹另一類稱為時序邏輯電路,簡稱時序電路時序邏輯電路,任一時刻的輸出信號不但取決于當時的輸入信號,而且還取決于電路原來所處的狀態(tài)第2頁,共37頁例如:拉線開關有記憶、而計算機的復位開關就沒有記憶,若時序電路中所有觸發(fā)器在同一時鐘作用下使能,叫做,同步時序電路,否則就是,異步時序電路組合邏輯電路(第三章內容),無記憶,時序邏輯電路,有記憶,任何一個時刻的輸出,僅取決于當時的輸入,而與電路以前的狀態(tài)無關,任何一個時刻的輸出,不僅與當時的輸入有關,還與電路以前的狀態(tài)有,關,第3頁,共37頁。
分析時序邏輯電路的一般步驟:,6.1 時序邏輯電路的分析方法,1由邏輯圖寫出下列方程,特征方程,輸出方程,驅動方程,2將驅動方程代入相應觸發(fā)器的特性方程,求狀態(tài)方程,3根據狀態(tài)方程和輸出方程,設定初態(tài),計算狀態(tài)轉換表,畫出狀態(tài)轉換圖、時序圖,(在異步電路中應注意使能條件),4根據狀態(tài)轉換表或狀態(tài)轉換圖,說明給定時序邏輯電路的邏輯功能,狀態(tài)方程,第4頁,共37頁1)利用異步置0法獲得M進制計數器(對于有異步置零端的器件),(1)利用異步置0法獲得M進制計數器(對于有異步置零端的器件),都是五進制,使用的有效狀態(tài)不同,任何一個時刻的輸出,僅取決于當時的輸入,而與電路以前的狀態(tài)無關,2將驅動方程代入相應觸發(fā)器的特性方程,求狀態(tài)方程,用S0,S1,S2,SN表示輸入0,1,2,N個計數脈沖CP時計數器的狀態(tài)4根據狀態(tài)轉換表或狀態(tài)轉換圖,說明給定時序邏輯電路的邏輯功能,把驅動方程代入相應觸發(fā)器的特性方程,可求出每個觸發(fā)器的次態(tài)方程3、寫出輸出方程為:Y=Q2Q3,畫出狀態(tài)轉換圖或時序圖十進制計數器74160,依次假設初態(tài),代入電路的狀態(tài)方程,輸出方程,求出次態(tài)J1=Q2Q3,K1=1,3、狀態(tài)分配:確定觸發(fā)器的數目n,取2n-1M),第25頁,共37頁。
第26頁,共37頁6.3 時序邏輯電路設計,設計原則,據給出的具體邏輯問題,設計時序電路圖來完成這一邏輯功能要求電路最簡最簡標準:觸發(fā)器和門電路數目最少,其輸入端最少第27頁,共37頁設計步驟,1、邏輯抽象,得出狀態(tài)轉換圖(表),分析因果關系,確定輸入變量,輸出變量,確定電路的狀態(tài)數,定義邏輯狀態(tài)含意,將電路狀態(tài)之間的轉換關系找出來,2、狀態(tài)化簡,:,在狀態(tài)轉換圖中有兩個以上狀態(tài),它們輸入相同,輸出相同轉換到的次態(tài)也相同,則可稱它們?yōu)榈葍r狀態(tài)多個等價狀態(tài)可合并為一個狀態(tài)狀態(tài)化簡的目標是建立最小的狀態(tài)轉換圖第28頁,共37頁設計步驟,3、狀態(tài)分配:確定觸發(fā)器的數目n,取2n-1N,2n,N為狀態(tài)轉換圖中的有效狀態(tài),給電路的每個狀態(tài)分配一個二進制代碼,又稱狀態(tài)編碼,編碼方案以組合電路是否最簡為標準4、選定觸發(fā)器類型,求出輸出方程,狀態(tài)方程(次態(tài)方程)和驅動方程5、根據求出的輸出方程和驅動方程畫出邏輯電路圖6、檢查設計的邏輯電路是否具有自啟動能力若不能自啟動應采取措施解決第29頁,共37頁例 設計一個帶進位輸出端的十三進制計數器,解:分析:計數器無輸入邏輯信號,只有進位輸出信號,屬于摩爾型電路。
C進位信號,C1為有進位輸出,C0為無進位輸出十三進制計數器應有13個狀態(tài):,S,2,S,3,S,1,S,4,S,5,S,6,S,7,S,9,S,0,S,8,S,11,S,1,0,S,12,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/0,/1,第30頁,共37頁由于2,3,N2,4,所以取n=4,用4個觸發(fā)器,取0000 1100為 S,0,S,12,的編碼,Q,3,Q,2,Q,1,Q,0,S,0,0,0,0,0,0,0,S,1,0,0,0,1,0,1,S,2,0,0,1,0,0,2,S,3,0,0,1,1,0,3,S,4,0,1,0,0,0,4,S,5,0,1,0,1,0,5,S,6,0,1,1,0,0,6,S,7,0,1,1,1,0,7,S,8,1,0,0,0,0,8,S,9,1,0,0,1,0,9,S,10,1,0,1,0,0,10,S,11,1,0,1,1,0,11,S,12,1,1,0,0,1,12,狀態(tài)順序,狀態(tài)編碼,進位輸出C,等效十進制數,第31頁,共37頁畫出表示次態(tài)邏輯函數和進位輸出函數的卡諾圖:,Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第32頁,共37頁。
Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第33頁,共37頁Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第34頁,共37頁Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第35頁,共37頁Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第36頁,共37頁。
Q,1,Q,0,Q,3,Q,2,0001/0,0010/0,0100/0,0011/0,0101/0,0110/0,1000/0,0111/0,0000/1,XXXX/X,XXXX/X,XXXX/X,1001/0,1010/0,1100/0,1011/0,00,01,11,10,00,01,10,11,第37頁,共37頁。