时序逻辑电路分析与设计 （IV）.ppt

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1、时序逻辑电路分析与设计 (IV),孙卫强,内容提要,时序逻辑电路的分类时序电路的分析方法同步时序电路的分析方法异步时序电路的分析方法常用的时序逻辑电路计数器寄存器和移位寄存器序列脉冲发生器序列信号发生器时序逻辑电路的设计方法同步时序电路设计异步时序电路设计,时序逻辑电路设计的一般方法,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,2.得到状态图,1.抽象为13个状态的时序电路，电路在第12个状态时输出1,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计

2、一个有进位输出端的十三进制计数器,3. S0S12分别用00001100的四位二进制码表示。得到次态表。,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,3. S0S12分别用00001100的四位二进制码表示。得到次态/输出卡诺图。,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,3. S0S12分别用00001100的四位二进制码表示。得到次态/输出卡诺图。,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状

3、态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,Q3n+1卡诺图,Q2n+1卡诺图,Q1n+1卡诺图,Q0n+1卡诺图,输出C的卡诺图,4. (a)得到次态方程和输出方程,次态方程,输出方程,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,JK触发器的特征方程,次态方程,4. (b)得到驱动方程,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,4. (b)得到驱动方程,驱动方程,J3=Q2Q1Q0K3=Q2J2=Q1Q0K2=(Q3(

4、Q1Q0)J1=Q0K1=Q0J0=(Q3Q2)K0=1,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,5. 画出电路连接图,利用次态方程和状态图，检查能否自启动,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,例1 设计一个有进位输出端的十三进制计数器,电路的自启动检查,1101,1110,1111,/1,/1,/1,例2 设计一个串行数据检测器,要求：连续检测一个二进制码流，如果连续输入3个或者以上的1时输出1，否则输出0,S0,S1,S2,S3,输入0个1

5、,输入1个1,输入2个1,输入3个或更多的1,例2设计一个串行数据检测器,2.得到状态图,1.将串行输入抽象为逻辑变量X，输出为逻辑变量Y,化简,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,3.利用卡诺图进行化简。,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,S0,S1,S2,无效状态,3.利用卡诺图进行化简。,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,4. 得到电路的次态方程和输出方程。,利用

6、JK触发器实现，修改次态方程,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,J1=XQ0K1=XJ0=XQ1K0=1,驱动方程,5.画出电路图和状态转移图,无效状态自动进入有效状态，因此电路能够自启动。,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,J1=XQ0K1=XJ0=XQ1K0=1,4.对卡诺图进行化简，得到电路的次态方程和输出方程。,利用D触发器实现，修改次态方程,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表

7、达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,驱动方程,5.画出电路图和状态转移图,例2设计一个串行数据检测器,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,同步时序电路设计方法简单的回顾,逻辑抽象,画状态转移图并化简,通过卡诺图化简表达式,得到状态方程和驱动方程,画出逻辑电路图,1.确定输入输出表示方法2.确定状态数目,1.画出状态转移图2.对状态进行编码，并进行化简,1.利用卡诺图化简各状态方程2.化简驱动方程,1.选定使用的触发器类型2.按照类型对状态方程进行变形3.得到驱动方程,1.按照驱动方程画出电路图2.检查电路的自启动性,时序逻辑电路

8、的自启动设计,无法自启动！,环形计数器,希望在不改变其环形结构的前提下将其修改为自启动的。,时序逻辑电路的自启动设计,假设选择有效循环10000100001000011000,使其它状态自动进入到这些状态Q0Q1Q2Q3的下一态必然是：XQ0Q1Q2,X是0或1例如1100，经过一个周期以后，肯定是X110，我们希望是0110 ，因为0110的下一个状态更容易变成0001！例如1011，经过一个周期以后，肯定是X101，我们希望是0101，因为0101的下一个状态更容易变成0010！,关键在于控制Q0的状态变化方法！,时序逻辑电路的自启动设计,修改以前的状态转移图和卡诺图,Q0Q1,Q2Q3,Q0n+1,00,01,11,10,00,01,11,10,时序逻辑电路的自启动设计,修改原来的状态转移图得到新的状态转移图（实际上是将原本的无效状态全部变为有效状态！）,Q0Q1,Q2Q3,Q0n+1,00,01,11,10,00,01,11,10,时序逻辑电路的自启动设计,从而可以得到FF0的状态方程为：Q0n+1 Q0Q1Q2也就是FF0的驱动方程是：D0= Q0Q1Q2= (Q0+Q1+Q2),从而得到修改后的电路可以自启动,作业,第10章：5, 8, 11, 12, 18, 22自学Johnson Counter和Ring Counter自己完成10-23和10-24（不用交）,