数字逻辑教学课件数字电路.ppt

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1、例：设计计数型例：设计计数型8 8位累加器的控制器。位累加器的控制器。1)1)逻辑划分逻辑划分控制器、寄存器、加法器。控制器、寄存器、加法器。2 2个八位寄存器：个八位寄存器：A A（加数），（加数），B B（加数、和）；（加数、和）；1 1个一位寄存器：个一位寄存器：C C（进位）（进位）八位全加器：八位全加器：一个控制器。一个控制器。2)2)数据通路数据通路控控制制器器 RC加法器 RA RBLBLACLRLCADDLA S0 S3 S1 S2C清零，X送AX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2C清零，X送AX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2C清零，

2、X送AX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2C清零，X送AX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2C清零，X送AX送BY送A加法，S送B，t送CS S0 0：打入命令打入命令 LALA（脉冲），（脉冲），清零清零CLRCLR（电位）（电位）；S S1 1：打入命令打入命令 LB LB（脉冲）（脉冲）；S S2 2：打入命令打入命令 LALA（脉冲）（脉冲）；S S3 3：加法命令加法命令 ADD ADD（电位）（电位），打入命令打入命令 LB LB（脉冲），（脉冲），LC LC（脉冲）（脉冲）3)3)控制器的控制器的ASMASM图图 S0 S3 S1 S2LA

3、，CLRX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLA加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LCT1T2 S0 S3 S1 S2LA，CLRX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLA加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC S0 S3 S1 S2LA，CLRL

4、BLAADD，LB，LC4)4)设计控制器设计控制器 由由ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：给给ASMASM图的状态框编码图的状态框编码(Q(Q2 2Q Q1 1)S0 S3 S1 S2LA，CLRX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLA加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC00011110 控制器的状态转移表：控制器的状态转移表：0 0 0 1 0 1 1 1 1

5、1 1 0 1 0 1 1Q2n Q1nQ2n1 Q1n1转移条件 触发器驱动方程：触发器驱动方程：S0 S3 S1 S2LA，CLRX送BY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBY送A加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLA加法，S送B，t送C S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC S0 S3 S1 S2LA，CLRLBLAADD，LB，LC00011110注意：注意：控制信号是电位有效还是脉冲有效，如果是脉冲控制信号是电位有效还是脉冲有效，如果是脉冲有效，必须和节拍脉冲有效，必须和节拍脉冲T T2 2相相“与与”。L

6、C21T2LBLA.定序型定序型控制器控制器适用于状态数少的控制器。适用于状态数少的控制器。n n 个控制状态需个控制状态需 n n 个触发器个触发器1 1）给给ASMASM图的状态框分配触发器：图的状态框分配触发器：2 2）由）由 ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：3 3）控制器的）控制器的MDSMDS表表 ：4 4）触发器的次态方程、激励函数：）触发器的次态方程、激励函数：每一个控制状态分配给一个触发器。每一个控制状态分配给一个触发器。特点：特点：控制命令译码电路简单控制命令译码电路简单）分配触发器：）分配触发器：）MDSMDS表：表：4 4）次态方程：）次态方程：Q

7、1n+1=Q2n+Q3nQ2n+1=Q1n XQ3n+1=Q1n X5 5）电路实现：）电路实现：）控制信号：）控制信号：Q1 Q2 X Q1 Q3 X Q2 Q1 Q3 Q1现态次态 n+1转移条件Q3Q1Q2例：将四位二进制数X，Y分别存入寄存器A和B中，然后比较两数大小，使大数存入寄存器A，设计定序型控制器。S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP 控制信号：控制信号：S0C0 S3 S1 S

8、21LBLALBCAP 分配触发器：分配触发器：S0=Q0，S3=Q3 Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q1 C Q2 C 现态次态转移条件 MDS MDS表：表：S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP Q0 Q1 Q1 Q2 Q2 Q3 Q3 Q1 C Q2 C 现态次态转移条件 电路实现：电路实现：次态方程：次态方程：0123Q0Q2Q1LALB3.3.多路选择器多路选择器（MUX）型控制器）型控制器数据选择器：数据选择器：输出输出 F F （n n）D D触发器触发器 D D（n n）；）；地址输入（共用）地址输入（共用）D D触发器触发器(Q)(Q)确定：确定：数据端

9、数据端 转移条件转移条件适应于状态数较多，适应于状态数较多，N N 个触发器可构成个触发器可构成 2 2n n 个控制状态。个控制状态。n n 个触发器需个触发器需 n n 个数据选择器个数据选择器1)1)给给ASMASM图的状态框编码：图的状态框编码：2)2)由由 ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：3)3)控制器的状态转移表：控制器的状态转移表：4)4)数据选择器的数据端：数据选择器的数据端：1)1)给给ASMASM图的状态框编码：图的状态框编码：2)2)由由 ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：3)3)控制器的状态真值表：控制器的状态真值表：4)4

10、)数据选择器的数据端：数据选择器的数据端：Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 X 1 1 X 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0转移条件2 个四选一的选择器A1A0 Q1n Q0nMUX1 D1MUX0 D0MUX1（d0）XX1；MUX1（d1）0；MUX1（d2）0；MUX1（d3）0；Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 X 1 1 X 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0转移条件MUX0（d0）XMUX0（d1）0MUX0（d2）0MUX0（d3）0MUX1（0）1；MUX0（0）XMUX1（1）0；MUX0（1）0MUX1（2）0；NU

11、X0（2）0MUX1（3）0；MUX0（3）00011Q1Q0Q1Q0CP S0C0 S3 S1 S21LBLALBCAP1)1)给给ASMASM图的状态框编码图的状态框编码(Q(Q1 1Q Q0 0)：2)2)由由ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：3)3)控制器的状态真值表：控制器的状态真值表：Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 C 1 0 C转移条件000110114)4)数据选择器的数据端：数据选择器的数据端：2 个四选一的选择器A1A0 Q1n Q0nMux1（d0）0；Mux1（d1）1；Mux1（d

12、2）1；Mux1（d3）C；Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 C 1 0 C转移条件Mux0（d0）1Mux0（d1）0Mux0（d2）1Mux0（d3）C1)1)给给ASMASM图的状态框编码图的状态框编码(Q(Q1 1Q Q0 0)：2)2)由由ASM ASM 图得控制信号表达式：图得控制信号表达式：Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 X 0 1 1 1 X Y Z 0 1 0 1 X Y 0 1 0 1 X Y Z 1 0 1 0 X W 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件3)

13、3)控制器的状态真值表：控制器的状态真值表：Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 1 X Y Z 0 1 0 1 X Y 0 1 0 1 X Y Z 1 0 1 0 X W 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1 0 1 X Y 0 1 0 1 X Y Z 1 0 1 0 X W 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1

14、 1 1 X Y 0 1 0 1 X Y Z 1 0 1 0 X W 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1 1 1 X Y 0 1 1 0 X Y 1 0 1 0 X W 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1 1 1 X Y 0 1 1 0 X Y 1 0 0 0 1 0 0 0 XW 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1 1 1 X Y 0 1 1 0 X Y 1 0 0 0 1 1 0 0 Z 1 0 1 1 X W 1 1 0 0转移条件Q1n Q0nQ1n1 Q0n1 0 0 1 0 0 X W 0 1 1 0 X W 0 1 1 1 X Y 0 1 1 0 X Y 1 0 0 0 1 1 0 0 Z 1 1 0 1 Z转移条件4)4)数据选择器的数据端：数据选择器的数据端：2 2 个四选一的选择器个四选一的选择器A A1 1A A0 0 Q Q1 1n n Q Q0 0n nMUX1 D1MUX0 D0