数字电路总复习.pptx

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1、11.2码制1.二进制码：熟悉自然二进制码，格雷码，奇偶校验码的编码方式。2.二十进制码：掌握8421BCD码的编码方式；熟悉其他类型BCD码。第1页/共134页2第2章 逻辑代数基础 8学时 11%2.1 概述掌握逻辑代数的基本概念。2.2 逻辑代数中的运算2.3 逻辑代数的公式掌握逻辑代数的基本公式。2.4 逻辑代数的基本规则掌握逻辑代数的基本规则。2.5 逻辑函数的表达式2.6 逻辑函数的化简1.掌握逻辑函数的描述方式（真值表、逻辑表达式、卡诺图）及其相互转换方法。2.了解逻辑函数的最简与或式的公式化简法。3.掌握完全、非完全描述逻辑函数的最简与或式的卡诺图（4变量及以下）化简法。第2页

2、/共134页3第3章 逻辑门电路 4学时 6%3.1MOSFET的开关特性3.2 CMOS门电路掌握MOS场效应管的开关特性和有关参数，掌握CMOS反相器的功能和主要外部电气特性，了解CMOS与非门、或非门、OD门、三态门的工作原理。第3页/共134页4第4章 组合逻辑电路 10学时 16%4.1 SSI组合电路的分析与设计掌握由SSI构成的组合电路的分析与设计方法。4.2 MSI组合电路1.了解常用MSI组合电路（74138、74139、74151、74153、7485、74283）的功能和典型应用。2.掌握用MSI组合电路（74138、74139、74151、74153、7485、7428

3、3）实现组合逻辑设计的方法。4.3 竞争和冒险1.了解组合电路的竞争冒险概念。2.掌握判断逻辑冒险和功能冒险的方法，掌握消除/避免冒险的方法（加多余项法、加取样脉冲法）。第4页/共134页5第5章 触发器 6学时 8%5.1 概述5.2基本SR触发器5.3 钟控电位触发器1.掌握基本SR触发器的结构、工作原理和逻辑功能。2.掌握描述触发器逻辑功能的各类方法（功能表、次态方程、激励表、波形图）。5.4常用触发器了解常用触发器（维阻DFF、边沿JKFF）的工作原理。5.4 触发器逻辑功能的转换掌握触发器电路输出波形的绘制及触发器功能转换方法（公式法、列表图解法）。第5页/共134页6第六章 时序逻

4、辑电路 16学时 26%一、时序逻辑电路的基本概念 二、一般时序逻辑电路的分析和设计方法三、寄存器和移存器四、计数器五、序列码发生器第6页/共134页7一、时序逻辑电路的基本概念 1.定义 2.结构特点 (1)电路由组合电路和存储电路构成，含记忆元件；(2)电路中含有从输出到输入的反馈回路；3.功能描述 状态转移表；状态转移图；功能表；表达式；卡诺图；电路图；波形图 第7页/共134页8二、一般时序逻辑电路的分析和设计方法1.分析步骤 组合电路、存储电路(1)分析电路结构 输入信号X、输出信号Z(2)写出四组方程 时钟方程 各触发器的激励方程 第8页/共134页9各触发器的次态方程 电路的输出

5、方程(3)作状态转移表、状态转移图或波形图(4)电路的逻辑功能描述 作状态转移表时，先列草表，再从初态(预置状态或全零状态)按状态转移的顺序整理。第9页/共134页102.设计步骤 (1)根据要求，建立原始状态转移表或原始状态转移图；输入/出变量个数；状态间的转换关系（输入条件、输出要求）状态个数；第10页/共134页11(2)化简原始状态转移表（状态简化或状态合 并）；进行顺序比较，作隐含表作状态对图进行关联比较作最简状态转移表a.列出所有的等价对。b.列出最大等价类。c.进行状态合并，并列出最简状态表。第11页/共134页12三、寄存器和移存器1.寄存器和移存器电路结构特点2.典型MSI移

6、存器的功能及其典型应用(1)74194的简化符号、功能表(2)用74194实现串、并行转换四、计数器1.由SSI构成的二进制计数器的一般结构(1)同步计数器(2)异步计数器第12页/共134页132.典型MSI二进制、十进制计数器的功能 3.任意进制计数器(1)用触发器和逻辑门设计任意进制计数器(2)用MSI计数器构成任意进制计数器 复0法（利用复位端）置数法（利用置数控制端，并行输入端）a.置最小数法 b.预置0法 c.置最大数法 第13页/共134页14五、序列码发生器1.序列码发生器结构类型 2.计数型序列码发生器的设计（已知序列码）3.移存型序列码发生器的设计（已知序列码）第14页/共

7、134页15f1fm组合逻辑模M计数器QnQn-1Q1图计数型序列码发生器的结构图第15页/共134页16图反馈移存型序列码发生器的结构图组合逻辑QnQn-1Q1FnFn-1F1CPf第16页/共134页17第八章 D/A和A/D变换 3学时 5%一、D/A转换的一般原理 二、A/D转换的一般过程三、DAC和ADC的主要技术指标第17页/共134页18数码寄存器模拟 开关译码 网络求和放大器DuA参考电源UREF图8.1.1 DAC方框图一、D/A转换的一般原理 第18页/共134页191.采样和保持 2.量化与编码 舍尾方法 四舍五入方法 二、A/D转换的一般过程三、DAC和ADC的主要技术

8、指标1.精度：用分辨率、转换误差表示 2.速度：用转换时间、转换速率表示 第19页/共134页20第九章 半导体存储器 2学时 3%一、各种半导体存储器的工作特点二、ROM、RAM存储容量的扩展方法三、用ROM实现组合电路的方法第20页/共134页211.只读存储器(ROM)2.随机存储器(RAM)一、各种半导体存储器的工作特点二、ROM、RAM存储容量的扩展方法1.位扩展 2.字扩展 第21页/共134页22三、用ROM实现组合电路的方法111(D1)(D0)F2F1ABC第22页/共134页23第十章 可编程逻辑器件 5学时 8%一、PLD器件的分类 二、各种PLD器件的基本结构第23页/

9、共134页24一、PLD器件的分类 图10.3.1 PLD的密度分类可编程逻辑器件PLD低密度可编程逻辑器件LDPLD高密度可编程逻辑器件HDPLDPROM PLAPALGALCPLDFPGA1.PLD的集成度分类 第24页/共134页252.PLD的制造工艺分类(1)一次性编程的PLD(2)紫外线可擦除的PLD(EPLD)(3)电可擦除的PLD(EEPLD)(4)采用SRAM结构的PLD第25页/共134页26名称与阵列或阵列输出部分PROM固定可编程固定PLA可编程可编程固定PAL可编程固定固定GAL可编程固定可配置二、各种PLD器件的基本结构第26页/共134页27第十一章 数字系统设计

10、基础 8学时 12%一、数字系统的模型、设计步骤 二、ASM图的作法第27页/共134页28一、数字系统的模型、设计步骤 输出接口数据处理器输入接口输入接口控制器输出接口外部输入控制信号时钟输入信号状态信号控制信号数字逻辑子系统输出信号外部输出控制信号图11.1.1 数字系统的一般模型第28页/共134页29二、ASM图的作法从算法流程图 ASM图 原则1：在算法的起始点安排一个状态；原则2：必须用状态来分开不能同时实现的寄存器传输操作；原则3：判断如果受寄存器操作的影响，应在 它们之间安排一个状态。第29页/共134页3025 三月 2023第一章 数制与码制30十进制转换为二进制十进制转换

11、为二进制方法：方法：基数乘除法（整数部分用除基数乘除法（整数部分用除2取余法；小取余法；小 数部分用乘数部分用乘2取整法）取整法）例例2：(57)D=(?)B例例3：(0.6875)D=(?)B节目录第一章第一章 数制和码制数制和码制第30页/共134页3125 三月 2023第一章 数制与码制31例例2.解：解：5722821427232120余数余数100111有效位有效位k0(最低位)k5(最高位)k1k2k3k4所以：所以：(57)D=(111001)B节目录第31页/共134页3225 三月 2023第一章 数制与码制32例例3.解：解：0.6875整数整数21.375010.750

12、00121.500021.000012有效位有效位k-1(最高位)k-2k-3k-4(最低位)所以：所以：(0.6875)D=(0.1011)B节目录第32页/共134页3325 三月 2023第一章 数制与码制33(3)小数的精度及转换位数的确定小数的精度及转换位数的确定n位位R进制小数的精度进制小数的精度R-n例例1：(0.12)10 的精度为的精度为10-2例例2：(0.101)2 的精度为的精度为2-3转换位数的确定转换位数的确定2-n 0.1，解：设二进制数小数点后有解：设二进制数小数点后有n位小数，位小数，则其精度为则其精度为 2-n，由题意知：，由题意知：例例3：(0.39)10

13、=(?)2，要求精度达到，要求精度达到 0.1。解得 n 10。所以所以 (0.39)10=(0.0110001111)2。节目录第33页/共134页342.12.1有有A A、B B、C C三个输入信号，试列出下列问题的三个输入信号，试列出下列问题的真值表，并写出其最小项表达式真值表，并写出其最小项表达式 m()m()。(1)如果如果A、B、C均为均为0或其中一个信号为或其中一个信号为1时，时，输出输出F=1，其余情况下，其余情况下F=0。(2)若若A、B、C中出现奇数个中出现奇数个0时输出为时输出为1，其余，其余情况下输出为情况下输出为0。(3)若若A、B、C中有两个或两个以上为中有两个或

14、两个以上为1时，输出时，输出为为1，其余情况下输出为，其余情况下输出为0。第34页/共134页35A B CF1 F2 F30 0 01 1 00 0 11 0 0 0 1 01 0 00 1 10 1 11 0 01 0 01 0 10 1 11 1 00 1 11 1 10 0 1解：真值表和最小项表达式如下：第35页/共134页362.4试直接写出下列各式的反演式和对偶式。第36页/共134页372.12 用卡诺图法把下列函数 化简为最简与或式。011111011010110100ABC第37页/共134页3811101111101110010110100ABCD第38页/共134页39

15、1011111010010110100ABCD第39页/共134页402.14 已知第40页/共134页411101111010110100ABC11101010110100ABCA1011101010110100BC第41页/共134页42第三章门电路&“1”多余输入端的处理与信号端并接；经一个电阻（大于1 ）接电源正极；接地。悬空引脚为1.4V左右典型TTL与非门第42页/共134页43（b）逻辑符号1APCMOS反相器(1)UIL=0V (2)UIH=VDDT1、T2 构成一种推拉式输出。故输出端不能并接实现“线与”功能。T1止、T2通T1通、T2止第43页/共134页44例1 写出下图

16、电路的输出表达式。ENEN1AB BENEN1F1&解：当B=0时，当B=1时，F=A；F=A。所以，F=AB+ABA1A0BF的卡诺图第44页/共134页45图 P 4.2 第四章第四章 组合逻辑电路组合逻辑电路4.24.2 分析图P4.2P4.2电路的逻辑功能。第45页/共134页46解：(1)(1)从输入端开始，逐级推导出函数表达式 F1=ABCF2=A(BC)+BC =A BC+ABC+ABC+ABC(2)列真值表 第46页/共134页47A B CF1 F20 0 00 00 0 11 10 1 01 10 1 10 11 0 01 01 0 10 01 1 00 01 1 11 1

17、(3)确定逻辑功能 假设变量A、B、C和函数F1、F2均表示一位二进制数，那么，由真值表可知，该电路实现了全减器的功能。第47页/共134页48A、B、C、F1、F2分别表示被减数、减数、来自低位的借位、本位差、本位向高位的借位。ABCF1F2被减数 减 数 借 位 差 第48页/共134页494.12 试用74138设计一个多输出组合网络，它的输入是4位二进制码ABCD，输出为：F1：ABCD是4的倍数。F2：ABCD比2大。F3：ABCD在811之间。F4：ABCD不等于0。第49页/共134页50解：由题意，各函数是4 4变量函数，故须将7413874138扩展为4-164-16线译码器

18、，让A A、B B、C C、D D分别接4-164-16线译码器的地址端 A A3 3、A A2 2、A A1 1、A A0 0，可写出各函数的表达式如下：=m0 m4 m8 m12=Y0 Y4 Y8 Y12第50页/共134页51=m8 m9 m10 m11=m0 m1 m2=Y0 Y1 Y2=Y8 Y9 Y10 Y11=Y0第51页/共134页52实现电路如下图所示：413第52页/共134页534.14 试用74151实现下列函数：解：(1)函数有4个输入变量，而74151的地址端只有3个，即A2、A1、A0，故须对函数的卡诺图进行降维，即降为3维。第53页/共134页541011110

19、1110010110100ABCD 00001DDDD010110100ABCD6D7D5D41D2D3D1D0010110100A2A1A0D0=D3=D,D1=D2=D,D4=D5=D6=D7=0 令令A=A2、B=A1、C=A0 则：则：第54页/共134页55相应的电路图如下所示：第55页/共134页56(4)函数有4个输入变量，而74151的地址端只有3个，即A2、A1、A0，故须对函数的卡诺图进行降维，即降为3 维。101111101110010110100ABCDD6D7D5D41D2D3D1D0010110100A2A1A0 1D00100DD010110100ABC第56页/

20、共134页57D0=D7=D,D1=D,D2=D3=D4=D5=0。D6=1,相应的电路图如右图所示：令令A=A2、B=A1、C=A0 则：则：第57页/共134页584.18 用74283将8421BCD码转换为余3BCD码。解：由于同一个十进制数码的余3BCD码比相应的8421BCD码大 3，故用一片74283既可以实现，电路图如下所示：第58页/共134页594.20 用74283将8421BCD码转换为5421BCD码。解法1：当一个十进制数码大于等于5时，其5421BCD码比相应的8421BCD码大 3，其余情况下，两种BCD码一样，故用一片7485和一片74283可以实现，电路图如

21、下所示：第59页/共134页608421BCD码转换为5421BCD码电路图一 5421BCD008421BCD0100010第60页/共134页614.21 设设A=A3 A2 A1 A0，B=B3 B2 B1 B0 是两个是两个4位位二进制数。试用二进制数。试用7485和和74157（四二选一（四二选一MUX）构成一个比较电路并能将其中大数）构成一个比较电路并能将其中大数输出。试画出逻辑图。输出。试画出逻辑图。第61页/共134页621D01D12D02D13D03D14D04D1A0EN741571Y2Y3Y4YB0A0B1A1B2A2B3A3B0A0B1A1B2A2B3A3010大 数

22、 输 出题4.21 图 第62页/共134页63第五章 触发器(1)SRFF (2)DFF(3)JKFF(4)TFF (5)TFF Qn+1=S+RQn SR=0 Q Qn+1n+1=D=DQn+1=JQn+KQnQn+1=TQn+TQnQn+1=Qn第63页/共134页645.1 基本触发器的逻辑符号与输入波形如图P5.1所示。试作出 Q、Q 的波形。SDRDQ QQ图 P5.1P5.1节目录第64页/共134页65图 P5.1P5.1节目录第65页/共134页665.6 5.6 试写出图试写出图P5.6P5.6各触发器电路的特征方程。各触发器电路的特征方程。1D1(a)(b)(c)图 P5

23、.6P5.61D(d)节目录(a)特征方程：Qn+1=1CP (b)特征方程：Qn+1=QnCP 第66页/共134页67(c)特征方程：Qn+1=QnCP (d)特征方程：Qn+1=JQn+KQnCP节目录1DJK第67页/共134页685.105.10 画出图画出图P5.10P5.10中中Q Q端的端的波形。设初态为波形。设初态为“0 0”。CPQ QA解：特征方程为：Qn+1=D=QnAQ Q端波形如上所示。节目录第68页/共134页695.135.13 画出图画出图P5.13P5.13电路中电路中 Q Q1 1和和 Q Q2 2 的波形。的波形。RDCP1CP2节目录第69页/共134

24、页70图 P5.13P5.13第70页/共134页71，Q Q1 1 、Q Q2 2 端波形如下所示。Q Q1 1RDCP1CP2Q Q2 2解：特征方程为：Q2n+1=Q1n CP2Q1n+1=Q2n CP1节目录第71页/共134页72第72页/共134页736.2 试作出101101序列检测器的状态图。该同步电路有一根输入线X X，一根输出线Z Z，对应于输入序列101101的最后一个“1 1”，输出Z=1Z=1，其余情况下输出为“0 0”。(1)101序列可以重叠，例如：(2)101序列不可以重叠，例如：X：010101101 Z：000101001X：0101011010 Z：000

25、1000010节目录第73页/共134页74(1)(1)解：输入变量为X X、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题6.2(1)6.2(1)的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设X X恰为101101。状态个数的确定；节目录第74页/共134页75 状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题6.2(1)6.2(1)的状态转移图10101X/Z节目录第75页/共134页76题6.2(1)6.2(1)的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录第76页/共134页77(2)(2)解：

26、输入变量为X X、输出变量为Z Z；检测器XCPZ题6.2(2)6.2(2)的示意图初态（没有序列信号输入时电路的状态）为S S0 0,设X X恰为101101。状态个数的确定；节目录第77页/共134页78 状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题6.2(2)6.2(2)的状态转移图10101X/Z节目录第78页/共134页79题6.2(2)6.2(2)的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录第79页/共134页806.3 对下列原始状态转移表进行简化。S(t)N(t)Z(t)XX0101A

27、AB00BCA01CBD01DDC00表 习题6.3-(1)6.3-(1)节目录第80页/共134页81进行顺序比较，作隐含表解：作状态对图ABCDCBABCDCBADBC(a)(a)(b)(b)节目录第81页/共134页82进行关联比较(c)(c)ABCDCBADBC作最简状态转移表a.a.列出所有的等价对。b.b.列出最大等价类。c.c.进行状态合并，并列出最简状态表。BC BC、ADAD将BCBC合并为状态b b，ADAD合并为a a，则BC BC、ADAD节目录第82页/共134页83S(t)N(t)/Z(t)X=0X=1aa/0b/0bb/0a/1习题6.3-(1)6.3-(1)的最

28、简状态转移表节目录第83页/共134页846.4 试画出用试画出用MSI移存器移存器74194构成构成8位串行位串行并并行码的转换电路（用三片行码的转换电路（用三片74194或两片或两片74194和一个和一个D触发器）。触发器）。解：(1)(1)用三片74194构成。节目录第84页/共134页85题6.4 图1 串入节目录第85页/共134页86题6.4 8位串入并出转换电路的状态转移表准备送数010CP7准备右移0110CP6准备右移01110CP5准备右移011110CP4准备右移0111110CP3准备右移01111110CP2准备右移01111111CP1准备送数110清0下一操作Q0

29、M0 M1 D0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8D0D1D0D1D2D0D1D2D3D0D1D2D3D4D0D1D2D3D4D5D0D1D2D3D4D5D0D1D2D3D4D5D6D6D70000000CP811011111110准备右移0节目录第86页/共134页87(2)(2)用两片74194和一个D触发器构成。题6.4 图2 串入节目录第87页/共134页88串入题6.4 图3 节目录第88页/共134页89第89页/共134页906.17 写出图P6.17电路的状态转移表及模长M=?题 P6.17 节目录第90页/共134页91第91页/共134页92第92页/共134页93解：由图知

30、，7416174161的预置数为 Q Q3 3Q Q2 211 11，预置数控制端 L LD D 接 Q Q1 1。电路先异步清零，则起始状态为00000000，列状态转移表如下所示。nnn由状态转移表知，模长M=8，且具备自启动性。节目录第93页/共134页94CP个数个数Q3Q2Q1Q0LD000000100111201000301111410000510111611000711111800000题 P6.17 状态转移表节目录第94页/共134页95CP个数个数Q3Q2Q1Q0LD0000 101001 1 10001 011001 1 10010 101011 1 10011 0110

31、11 1 1CP个数个数Q3Q2Q1Q0LD0100 101101 1 10101 011101 1 10110 101111 1 10111 011111 1 1续表续表节目录第95页/共134页96第96页/共134页97第97页/共134页986.40 写出图写出图P6.40中中74161输出端的状态编码表及输出端的状态编码表及74151输出端产生的序列信号。输出端产生的序列信号。题 P6.40节目录第98页/共134页99解：74161采用复0法，实现模M=10的计数器，其状态转移表如下所示：74151输出端产生的序列信号为：1111000110，节目录第99页/共134页100Q3

32、Q2 Q1 Q0状态转移路线状态转移路线F 0 0 0 01 0 0 0 11 0 0 1 01 0 0 1 11 0 1 0 00 0 1 0 10 0 1 1 00 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 0 10 1/0 0 1/0 0节目录第100页/共134页1016.41第101页/共134页102第102页/共134页103 8.1 有一个DAC电路，n=8，其分辨率是多少？解：分辨率=1/（2n-1）=1/（28-1）=0.392%8.3 若T型D/A转换器电路中，求对应输入011,101,110这3种情况下的输出电压解：当输入数字量为011时，输出电压uO为：当输入数字量

33、为101时，输出电压uO为：当输入数字量为110时，输出电压uO为：第103页/共134页1048.4 一个8位逐次逼近式ADC要求转换时间小于200ns，则时钟周期TCP应为多少？解：逐次逼近式ADC转换器完成一次转换所需要的节拍数为（n+1）,其中n为二进制代码的个数，完成一次转换所需的时间为(n+1)TCP，其中TCP为时钟脉冲周期。因此：(n+1)TCP200nsTCP200/9=22.2ns，取TCP=20ns。第104页/共134页1058.6 A/D转换通常要经过哪几个步骤来完成？解：A/D转换过程通常包括采样、保持、量化和编码四个步骤。采样就是周期性地抽取模拟信号的瞬间值；保持

34、指在非采样点仍维持不变的模拟量输入；量化就是将连续的模拟量离散为量化电平；编码指为每个量化电平进行二进制“编号”。第105页/共134页1068-6 有一个ADC电路，UREF=5V，n=4，试分别求出采用四舍五入量化和舍尾量化方式时的量化单位。如果uI=3.9V，则转换后的数字量分别为多少？若用自然二进制码表示转换后的数字量，则对应的代码分别是什么？解：1.采用四舍五入量化方式：量化单位第106页/共134页1072.采用舍尾量化方式：量化单位第107页/共134页108第108页/共134页1099.3 试用ROM阵列图实现下列一组多输出逻辑函数F1(A,B,C)=AB+AB+BCF2(A

35、,B,C)=m(3,4,5,7)F3(A,B,C)=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC解：将F1,F2,F3都用最小项表达式表示：F1(A,B,C)=AB+AB+BC=m(2,3,4,5,7)F2(A,B,C)=m(3,4,5,7)F3(A,B,C)=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC =m(0,1,3,6,7)第109页/共134页110 ROM的阵列图如下图：111ABCF1F2F3m0 m7第110页/共134页111 9.7 有容量为2564,64K1,1M8,128K16为的ROM,试分别回答:这些ROM有多少个基本存储单元?这些ROM每次访问几个基本存储单元?这些ROM个有

36、多少个地址线?答:(1)分别有1024个,102464个,1M8,128K16个（2）分别为4个,1个,8个,16个（3）分别有8,16,20,17条地址线第111页/共134页112图 的字位扩展9.10 用2114构成2K8的静态存储器，画出逻辑图CSR/WAA09LL2114（3）D0D3LLCSR/WAA09LL2114（1）D0D3LLCSR/WAA09LL2114（4）D0D3LLCSR/WAA09LL2114（2）D0D3LLA10R/WA9 A0D3 D0D7 D4第112页/共134页11310.1 PLD器件有哪几种分类方法？按不同的方法划分PLD器件分别有哪几种类型？解：

37、PLD器件通常有两种分类方法：按集成度分类和按编程方法分类。按集成度分类，PLD器件可分为低密度可编程逻辑器件（LDPLD）和高密度可编程逻辑器件（HDPLD）两种。具体分类如下：按编程方法分类，PLD器件可分为一次性编程的可编程逻辑器件、紫外线可擦除的可编程逻辑器件、电可擦除的可编程逻辑器件和采用SRAM结构的可编程逻辑器件四种。第113页/共134页114十二章复习第114页/共134页115本章重点、难点由算法流程图ASM图由ASM图控制器的状态转移图由ASM图设计每态触发器第115页/共134页116第一节 概述一、数字系统的基本模型图数字系统的一般模型输出接口数据处理器输入接口输入接

38、口控制器输出接口外部输入控制信号时钟输入信号状态信号控制信号数字逻辑子系统输出信号外部输出控制信号第116页/共134页1171.数据处理器结构A 组合逻辑网络、B 寄存器组、C 控制网络 2.数据处理器的描述方法 明细表：它包括操作表、状态变量表 3.控制器的结构 它是时序电路，所以由组合电路和存储电路构成4.控制器的描述方法：状态转移图或状态转移表第117页/共134页118二、对数字系统的时序的约定 1.同步数字系统(1)只有一个系统时钟；(2)输入信号都与系统时钟同步；(3)系统时钟同时到达所有存储元件的时钟脉冲系统时钟同时到达所有存储元件的时钟脉冲 输入端。输入端。CP 现态次态图1

39、2.1.4 系统时钟脉冲波形第118页/共134页119三、数字系统的设计步骤三、数字系统的设计步骤 1.1.系统设计 明确设计任务确定初始结构算法流程图ASM图2 2、逻辑设计数据处理器设计控制器设计 建立操作明细表 建立状态转移表3、电路设计第119页/共134页120第三节 数字系统设计的描述工具 一、方框图 描述数字系统的总体结构。二、算法流程图 1.作用：描述算法。注意：按照事件的先后次序排列的，与电路的时序无对应关系。2.基本符号 入口点；出口点；传输框；判断框 第120页/共134页121三、算法状态机图（ASM图）1.作用按系统时序来描述系统的工作过程。2.ASM图符号(1)状

40、态框(2)判断框(3)条件框 第121页/共134页122ASM图的建立 从算法流程图 ASM图 原则1：在算法的起始点安排一个状态；S01算法流程图T0S01ASM图 S01A0算法流程图第122页/共134页123原则原则2：必须用状态来分开不能同时实现的寄存：必须用状态来分开不能同时实现的寄存器传输操作；器传输操作；AA+1ASR(A)ASM图 算法流程图AA+1ASR(A)第123页/共134页124原则原则3：如果判断框中的转移条件受前一个寄存：如果判断框中的转移条件受前一个寄存器操作的影响，应在它们之间安排一个器操作的影响，应在它们之间安排一个状态。状态。T0A=n01AA+1T0

41、A=n01AA+1ASM图 算法流程图第124页/共134页125ASM图推导控制器状态转移图RESET1WAITRESET0ADATA,BUSY0ASR(A)BUSY1YA,BUSY0BEGINEND0110控制信号：C1控制信号：C2控制信号：C3控制信号：C5控制信号：C4状态信号：S1状态信号：S2第125页/共134页126T2C1C2C3C5S1S20110C4T0T1T3ASM图第126页/共134页127图控制器的状态转移图 T0T11/10000T2输入/输出：S1S2/C1C2C3C4C50/10000/01000 0/00110T3 1/00100/00001第127页/

42、共134页128用每态一个触发器的方法（用SSI)实现控制器控制器有多少状态就有多少触发器，每一个状态对应一个触发器，某一触发器出1表示进入该状态，相当于3个状态分别编码为100，010，001。第128页/共134页129图图 乘法器的乘法器的ASM图图S1S2SHIFT1000T0T1T211001100CLRADDS3D0=T0 S1+T2S3 D1=T0S1+T2 S3；D2=T1 S2+T1S2=T1第129页/共134页130 12.4 数 字 系 统 的 ASM图 表 示 于 题 图12.4。试用每态一个触发器的方法实现系统控制器。解：由四个D触发器实现控制器，设四个DFF的输入分别用D0、D1、D2、D3表示，输出分别用Q0、Q1、Q2、Q3表示。激励函数为：第130页/共134页131 根据ASM图该控制器无输出函数。电路图略。第131页/共134页13212.7 根据题图12.7所示ASM图，写出控制器状态转移图，画出控制器电路。解：X1X2X3X4/Z1Z2Z3第132页/共134页133T0T11/000T401/00000/000T2/100T3001/010101/0101/00000/000/010/100第133页/共134页134感谢您的观看！第134页/共134页