数电6.3(第五版)―康华光课件.ppt

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1、6.3同步时序逻辑电路的设计6.3.1设计同步时序逻辑电路的一般步骤6.3.2同步时序逻辑电路设计举例6.3同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计是分析的逆过程,其任务是根据实际逻辑问题的要求，设计出能实现给定逻辑功能的电路。6.3.1设计同步时序逻辑电路的一般步骤同步时序电路的设计过程(1)根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表①明确电路的输入条件和相应的输出要求，分别确定输入变量和输出变量的数目和符号。②找出所有可能的状态和状态转换之间的关系。③根据原始状态图建立原始状态表。(2)状态化简-----求出最简状态图；等价状态—在原始状态图中，如有两个或两个以上的状态

2、，在相同的条件下，不仅有相同的输出，而且向同一个状态转换，则这些状态是等价的，可以合并。(状态化简使状态数目减少，从而可以减少电路中所需触发器的个数或门电路的个数)例如：S2和S3状态：原始状态图简化状态图(3)状态编码（状态分配）；(4)选择触发器的类型(6)画出逻辑图并检查自启动能力。(5)求出电路的激励方程和输出方程；根据电路包含的M个状态，确定触发器的类型和数目N。∵N个触发器共有2n种状态组合，∴取2n-1＜M≤2n(M状态数；n触发器的个数)其次，要给每个电路状态规定对应的触发器状态组合，每组触发器的状态组合都是一组二值代码，所以，该过程又称状态编码。例1用D触发器设

3、计一个8421BCD码同步十进制加计数器。8421码同步十进制加计数器的状态表000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次态现态计数脉冲CP的顺序6.3.2同步时序逻辑电路设计举例000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次态现态计数脉冲CP的顺序(2)确定激励方程组000000010001111001101

4、0100010110001001000激励信号D3、D2、D1、D0是触发器初态的函数D3、D2、D1、D0、是触发器初态还是次态的函数？画出各触发器激励信号的卡诺图画出完全状态图电路具有自启动能力(3)画出逻辑图，并检查自启动能力画出逻辑图例2设计一个序列脉冲检测器。输入信号是与时钟脉冲同步的串行数据X，输出为Z；当检测到输入信号出现110序列编码（按自左至右的顺序）时，该电路输出Z为1，否则输出为0。解：(1)逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态表。设：电路收到一个0的状态为S0；收到一个1的状态为S1；收到两个或两个以上的1的状态为S2；连续收到110的状态为S3。设电路开

5、始处于S0态，此时若X=0－－S1态，且Z=0设电路处于S1态，此时若X=0X=1设电路处于S2态，此时若X=0X=1设电路处于S3态，此时若X=0X=1原始状态图中，S0和S3是等价状态，可合并。收到一个0收到一个1（2）状态化简：－－S0态，且Z=0X=1－－S0态，且Z=0－－S2态，且Z=0－－S3态，且Z=1－－S2态，且Z=0－－S0态，且Z=0－－S1态，且Z=0S1S2S30/01/00/01/00/10/01/01/0S0或：状态化简列出原始状态转换表现态次态/输出X=0X=1S0S0/0S1/0S1S0/0S2/0S2S3/1S2/0S3S0/

6、0S1/0现态次态／输出X=0X=1S0S0/0S1/0S1S0/0S2/0S2S0/1S2/0S0S1S20/01/00/01/01/00/1从该图中得知，电路有三种状态，即M=3，所以需要两个触发器，即N=2；设S0=00，S1=01，S2=11，则可得编码形式的状态图，并可列出状态表：X01000111(3)状态分配（状态编码）00/000/000/101/011/011/0(4)确定触发器的类型，并求状态方程，驱动方程和输出方程输入现态次态输出XQ1nQ0nQ1n+1Q0n+1Z000000001000011001100010101110111110选择JKFF，根据状态

7、表列真值表，然后根据JKFF的驱动表，确定JKFF的驱动信号FF的驱动信号J1K1J0K00×0××10×1××00××1×11××0×0J=XK=110J=XK=0J=1K=XJ=0K=X分别画出驱动信号J1、K1、J0、K0的卡诺图，并化简J1=XQ0K1=XJ0=XK0=X求输出方程Z=XQ1J1=XQ0K1=XJ0=XK0=X输出方程为：Z=XQ1即驱动方程为：(5)画出逻辑电路图Z=XQ1J1=XQ0K1=XJ0=XK0=X激励方程输出方程（6）检查自启动能力当进入无效