数字系统分析.pptx

《数字系统分析.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字系统分析.pptx（43页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、7.1 概述一、由它们组成方式的不同可把数字系统分为两大类1 1）由多片同一类型芯片组成的数字系统称为功能扩展2 2）由多片不同类型的芯片组成的数字系统称为系统综合二、综合型数字系统分为四类1 1）多片不同组合逻辑芯片构成的数字系统称为组合复合型；2 2）由多片不同时序逻辑芯片构成的数字系统称为时序复合型;3 3）由组合逻辑芯片控制时序逻辑芯片所构成的数字系统称为组合时序型；4 4）由时序逻辑芯片控制组合逻辑芯片所构成的数字系统称为时序组合型。第1页/共43页7.2 数字系统的扩展 随着数字系统所处理的数据位数的增加,需要对功能芯片进行扩展。一、中规模集成组合逻辑电路的功能扩展1 1、用两片7

2、4LS14874LS148接成1616线-4-4线优先编码器2 2、试用两片7415174151组成“1616选1”1”数据选择器3 3、试用两片3 3线-8-8线译码器74LS13874LS138组成4 4线-16-16线译码器第2页/共43页例：试用两片8线-3线优先编码器74LS148组成16线-4线优先编码器0I1I2I3I4I5I6I7IY2Y1Y0YEXYSS74148(2)I01I2II3I4I56I7IY21Y0YYEXYSS74148(1)1X2XX560X7XX3XX4X14915X813XX10XX1112XXYEXZ0Z1Z2Z30&1高位片低位片第3页/共43页原理:

3、当高位片（2）有编码输入，则YS=1,低位片（1）S1，使其无编码输出，同时，2片YEX=0,Z=1；例如：X12=0,1#输出为111，2输出为011，可分析：Z3=1,Z2Z1Z0=100；当高位片（2）无编码输入，则YS=0，低位片（1）S0，使其能接受编码输入；例如：X5=0且高位片无编码输入，则2输出为111，2输出为010，可分析：Z3=0,Z2Z1Z0=101。第4页/共43页例：用两片74151组成“16选1”数据选择器D01D2D3D4D5D6D7DS0A1A2AYY74151(2)0D1DD2D34D5D6D7DS0A1AA2YY74151(1)YY11D12435DD2A

4、3D0DDD13DD2D DDD1411819101DDA615DA A70&第5页/共43页第6页/共43页 例：试用两片3 3线-8-8线译码器74LS13874LS138组成4 4线-16-16线译码器第7页/共43页二、中规模集成时序逻辑电路的功能扩展1 1、用74LS19474LS194构成八位双向移位寄存器。第8页/共43页2 2、试用两片74LS16174LS161接成八位二进制计数器方法一：串行进位方式（异步方法）第9页/共43页2 2、试用两片74LS16174LS161接成八位二进制计数器方法二：并行进位方式（同步方法）第10页/共43页3 3、试用两片同步十进制计数器74

5、16074160接成二十九进制计数器。方法一：整体清零法(清零信号为2929)第11页/共43页3 3、试用两片同步十进制计数器74LS16074LS160接成二十九进制计数器。方法二：整体置数法（置数信号为2828）第12页/共43页4 4、如果要构成一个M进制计数器，当MN且M为合数时，可将M分解为N1 1与N2 2之积，即将两个计数器分别接成N1 1进制计数器和N2 2进制计数器，然后以并行进位方式或串行进位方式将它们连接起来。当M不为合数时，可采用整体清零方式或整体置数方式。M=79=63,即为63进制计数器第13页/共43页八十三进制计数器第14页/共43页例：如用两片74290采用

6、异步级联方式组成的二位8421BCD码十进制加法计数器。模为1010=1003Q2Q1Q0Q74290(1)CP0CP1R02R01S9192)SQ0Q12QQ374290(2)CP0CP102)RR0191SS92计数脉冲置数脉冲清零脉冲个位输出十位输出01Q2QQ3Q01Q2QQ3Q第15页/共43页三、存储器容量的扩展1 1、位扩展的方式10241扩展为10248第16页/共43页2 2、字扩展方式 2568扩展为10248注意地址分配第17页/共43页7.3 数字系统的分析一、模块化分析方法模块化分析方法的步骤如下:(1)(1)列出各功能模块的逻辑功能;不必从模块内部电路分析,把各模块

7、看成黑箱处理;(2)(2)根据给出的电路图理清各模块之间的连接关系或控制关系;(3)(3)根据给定条件分析各模块的工作状态以及整个系统的工作状态;(4)(4)列出整个系统的功能表或状态转换图或者画出其时序图;(5)(5)说明整个系统的逻辑功能。第18页/共43页二、分析举例1 1、组合复合型数字系统由2 2片74LS28374LS283和1 1片74LS8574LS85组成BCDBCD码加法器2 2、时序组合型数字系统1 1）两片4 4位加法器7428374283和4 4片移位寄存器74LS19474LS194组成硬件加法电路2 2）74LS16174LS161和74LS13874LS138组

8、成顺序脉冲发生器3 3）74LS16174LS161和74LS15174LS151组成的序列信号发生器第19页/共43页3 3、组合时序型数字系统用8 8线-3-3线优先编码器74LS14874LS148和同步四位二进制计数器74LS16174LS161组成的可控分频器 4 4、时序复合型数字系统由74LS19474LS194和74LS16074LS160组成跳频信号发生器第20页/共43页例7.9（P241）第21页/共43页 电路为十进制BCD码加法器第22页/共43页例：7.10（1 1）（2）第23页/共43页原理：两片74LS283构成8位并行加法器；其中1为低四位加法，2为高四位加

9、法。四片74LS194分别构成两个8位右移移位寄存器；根据给定输入信号可分析：当S1S0=11，将M与N装载入寄存器；当S1S0=01，使寄存器产生右移，CP1的三个上升沿使M右移三位（t2、t3、t4），即M23=M8;CP2的一个上升沿使N右移一位(t2)，即N21=N2;Y=M8+N2第24页/共43页例7.11第25页/共43页例7.12第26页/共43页原理：CPQ2(A2)Q1(A1)Q0(A0)Y0 0 0 0Y=D0=11 0 0 1Y=D1=12 0 1 0Y=D2=13 0 1 1 Y=D3=04 1 0 0Y=D4=15 1 0 1Y=D5=06 1 1 0Y=D6=07

10、 1 1 1Y=D7=0第27页/共43页原理：YCP1 1 1 0 1 0 0 0 电路为脉冲序列信号发生器第28页/共43页例7.13第29页/共43页原理：若I7=0，则Y2Y1Y0=000，YEX=0，使D3D2D1D0=0000,此时74LS161为十六进制计数器；若I6=0，则Y2Y1Y0=001，YEX=0，使D3D2D1D0=0001,此时74LS161为十五进制计数器；同理，74LS161可分别控制为十四、十三、十二、十一、十、九等进制计数器第30页/共43页已知：74LS194的初始状态为0001，fcp1=10KHZ，fcp2=10HZ试分析输出Y波形的频率成份。第31页

11、/共43页原理：CP2Q3(D3)Q2(D2)Q1(D1)Q0(D0)74LS160Y0 0 0 0 1九进制10/9KHZ10 0 1 0八进制10/8KHZ20 1 0 0六进制10/6KHZ31 0 0 0二进制10/2KHZ40 0 0 1九进制10/9KHZ电路为跳频信号发生器第32页/共43页CP2Y100ms10/9 KHZ10/8 KHZ10/6 KHZ10/2 KHZ第33页/共43页7.4 7.4 数字系统的设计一、数字系统 是用来对数字信号进行采集、加工、传输、运算、处理和输出的,因此一个完整的数字系统往往包括输入模块、功能子模块、控制模块、输出模块和时基模块等5 5个部

12、分,各部分具有相对的独立性,在控制模块的协调和指挥下完成各自的功能。因此可用模块化设计方法来设计数字系统。第34页/共43页数字系统的组成第35页/共43页二、模块化设计方法的步骤 (1)(1)逻辑抽象,确定输入、输出逻辑变量和电路状态数(2)(2)确定系统的时钟信号;(3)(3)根据系统的设计要求,划分系统的模块;(4)(4)根据各功能模块的要求选用SSISSI、MSIMSI、LSILSI实现;(5)(5)画出数字系统电路图。第36页/共43页三、举例试设计一个八层电梯楼层显示控制器,要求如下:(1)(1)能显示电梯行进楼层的位置;(2)(2)能响应电梯楼层按钮的呼唤,控制电梯的上、下行;(

13、3)(3)电梯在行进时不响应呼梯;开门允许呼梯等待呼梯关门禁止呼梯呼梯自动行进（2S）第37页/共43页电梯楼层显示控制器的模块图第38页/共43页第39页/共43页例：试用计数器74161和数据选择器设计一个01100011序列发器。解：由于序列长度P=8，故将74161构成模8计数器，并选用数据选择器74151产生所需序列。第40页/共43页例：组成脉冲分配器74161DD32DDLQQRDQ01301CPCP1ET2EPD1Q1000Y23A2Y1S1YA474138YYSSY0Y315YA7612Y60Y235YY14YYY7Y第41页/共43页1.1.试用两片74LS14874LS1

14、48接成1616线-4-4线优先编码器2.2.试用两片CC14585CC14585组成一个8 8位数值比较器3.3.试用2 2片74LS28374LS283和1 1片74LS8574LS85组成BCDBCD码加法器4.4.试用两片4 4位加法器7428374283和4 4片移位寄存器74LS19474LS194组成硬件算法电路5.5.试用74LS16174LS161和74LS13874LS138组成顺序脉冲发生器6.6.试用74LS16174LS161和74LS15174LS151组成的序列信号发生器7.7.试用8 8线-3-3线优先编码器74LS14874LS148和同步四位二进制计数器74LS16174LS161组成的可控分频器8.8.试用74LS19474LS194和74LS16074LS160组成跳频信号发生器习题课习题课 数字系统的综合数字系统的综合第42页/共43页谢谢您的观看！第43页/共43页