六章時(shí)序邏輯電路ppt課件

1、第六章 時(shí)序邏輯電路 6.1 6.1 時(shí)序邏輯電路的根本概念時(shí)序邏輯電路的根本概念一、一、 時(shí)序邏輯電路的構(gòu)造及特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路的構(gòu)造及特點(diǎn)時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路任何一個(gè)時(shí)辰的輸出形狀不僅取決于任何一個(gè)時(shí)辰的輸出形狀不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還與電路的原形狀有關(guān)。當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，還與電路的原形狀有關(guān)。時(shí)序電路的特點(diǎn)：時(shí)序電路的特點(diǎn)：1 1含有具有記憶元件最常用的是含有具有記憶元件最常用的是觸發(fā)器。觸發(fā)器。2 2具有反響通道。具有反響通道。組合電路觸發(fā)器電路X1XiZ1ZjQ1QmD1Dm輸入信號(hào)信號(hào)輸出觸發(fā)器觸發(fā)器輸入信號(hào)輸出信號(hào)CP圖6.1.1 時(shí)序邏輯電路框圖一、分析時(shí)序邏輯電路的普通步

2、驟一、分析時(shí)序邏輯電路的普通步驟 1 1由邏輯圖寫(xiě)出以下各邏輯方程式：由邏輯圖寫(xiě)出以下各邏輯方程式： 1 1各觸發(fā)器的時(shí)鐘方程。各觸發(fā)器的時(shí)鐘方程。 2 2時(shí)序電路的輸出方程。時(shí)序電路的輸出方程。 3 3各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。 2 2將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，將驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)觸發(fā)器的特性方程，求得時(shí)序邏輯電路的形狀方程。求得時(shí)序邏輯電路的形狀方程。 3 3根據(jù)形狀方程和輸出方程，列出該時(shí)序電根據(jù)形狀方程和輸出方程，列出該時(shí)序電路的形狀表，畫(huà)出形狀圖或時(shí)序圖。路的形狀表，畫(huà)出形狀圖或時(shí)序圖。 4 4根據(jù)電路的形狀表或形狀圖闡明給定時(shí)根據(jù)電路的形狀表或形狀圖闡明給定時(shí)

3、序邏輯電路的邏輯功能。序邏輯電路的邏輯功能。6.2 6.2 時(shí)序邏輯電路的普通分析方法時(shí)序邏輯電路的普通分析方法二、同步時(shí)序邏輯電路的分析舉例二、同步時(shí)序邏輯電路的分析舉例例例6.2.1：試分析圖：試分析圖6.2.2所示的時(shí)序邏輯電路。所示的時(shí)序邏輯電路。解：該電路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫(xiě)。解：該電路為同步時(shí)序邏輯電路，時(shí)鐘方程可以不寫(xiě)。1寫(xiě)出輸出方程：寫(xiě)出輸出方程： 1J1KC11J1KC11Q0QCPXZ=1=1=1&FF1FF011nnQQXZ01)(nQXJ1010KnQXJ0111K 2 2寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：3寫(xiě)出寫(xiě)出JK觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)方

4、程代入觸發(fā)器的特性方程，然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：4作形狀轉(zhuǎn)換表及形狀圖作形狀轉(zhuǎn)換表及形狀圖 當(dāng)當(dāng)X=0時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：輸出方程簡(jiǎn)化為：輸出方程簡(jiǎn)化為：由此作出形狀表及形狀圖。由此作出形狀表及形狀圖。1Q0Q000110/0/0/16.2.3 X=0時(shí)的狀態(tài)圖nnnnnQQXQKQJQ01000010)(nnnnnQQXQKQJQ10111111)(nnnQQQ0110nnnQQQ1011nnQQZ01當(dāng)當(dāng)X=1時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：時(shí)：觸發(fā)器的次態(tài)方程簡(jiǎn)化為：輸出方程簡(jiǎn)

5、化為：輸出方程簡(jiǎn)化為：由此作出形狀表及形狀圖。由此作出形狀表及形狀圖。將將X=0與與X=1的形狀圖合并的形狀圖合并 起來(lái)得完好的形狀圖。起來(lái)得完好的形狀圖。0001100/00/00/11/11/01/01Q Q0001001/1/0/06.2.4 X=1時(shí)的狀態(tài)圖nnnQQQ0110nnnQQQ1011nnQQZ01根據(jù)形狀表或形狀圖，根據(jù)形狀表或形狀圖，可畫(huà)出在可畫(huà)出在CPCP脈沖作用下電路的時(shí)序圖。脈沖作用下電路的時(shí)序圖。5 5畫(huà)時(shí)序波形圖。畫(huà)時(shí)序波形圖。0001100/00/00/11/11/01/01Q0QXCPZ6 6邏輯功能分析：邏輯功能分析：當(dāng)當(dāng)X=1X=1時(shí)，按照減時(shí)，按照減

6、1 1規(guī)律從規(guī)律從1001001010010010循環(huán)變化，循環(huán)變化，并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為0000形狀最小數(shù)時(shí)，輸出形狀最小數(shù)時(shí)，輸出Z=1Z=1。該電路一共有該電路一共有3 3個(gè)形狀個(gè)形狀0000、0101、1010。當(dāng)當(dāng)X=0X=0時(shí)，按照加時(shí)，按照加1 1規(guī)律規(guī)律從從0001100000011000循環(huán)變化，循環(huán)變化，并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為并每當(dāng)轉(zhuǎn)換為1010形狀最大數(shù)時(shí)，形狀最大數(shù)時(shí)，輸出輸出Z=1Z=1。所以該電路是一個(gè)可控的所以該電路是一個(gè)可控的3 3進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。0001100/00/00/11/11/01/0圖6.2.5 例6.2.1完整的狀態(tài)圖CP1=Q0 當(dāng)當(dāng)FF0的的

7、Q0由由01時(shí)，時(shí)，Q1才能夠改動(dòng)形狀。才能夠改動(dòng)形狀。三、異步時(shí)序邏輯電路的分析舉例三、異步時(shí)序邏輯電路的分析舉例例例6.2.2：試分析圖：試分析圖6.2.7所示的時(shí)序邏輯電路所示的時(shí)序邏輯電路該電路為異步時(shí)序邏輯電路。詳細(xì)分析如下：該電路為異步時(shí)序邏輯電路。詳細(xì)分析如下：1 1寫(xiě)出各邏輯方程式。寫(xiě)出各邏輯方程式。時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程：CP0=CP 時(shí)鐘脈沖源的上升沿觸發(fā)。時(shí)鐘脈沖源的上升沿觸發(fā)。輸出方程：輸出方程：各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：3作形狀轉(zhuǎn)換表。作形狀轉(zhuǎn)換表。2將各驅(qū)動(dòng)方程代入將各驅(qū)動(dòng)方程代入D觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)

8、方程：1111nnQDQnnQDQ0010CP由由01時(shí)此式有效時(shí)此式有效 Q0由由01時(shí)此式有效時(shí)此式有效 4作形狀轉(zhuǎn)換圖、時(shí)序圖。5 5邏輯功能分析邏輯功能分析 由形狀圖可知：該電路一共有由形狀圖可知：該電路一共有4 4個(gè)形狀個(gè)形狀0000、0101、1010、1111，在，在時(shí)鐘脈沖作用下，按照減時(shí)鐘脈沖作用下，按照減1 1規(guī)律循環(huán)變化，所以是一個(gè)規(guī)律循環(huán)變化，所以是一個(gè)4 4進(jìn)制進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，減法計(jì)數(shù)器，Z Z是借位信號(hào)。是借位信號(hào)。Q/0/0/110111000Q/001Z1QCPQ0計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖用以統(tǒng)計(jì)輸入脈沖CPCP個(gè)數(shù)的電路。個(gè)數(shù)的電路。 6.3 6.3 計(jì)數(shù)

9、器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器的分類(lèi)：計(jì)數(shù)器的分類(lèi)：2 2按數(shù)字的增減趨勢(shì)可分為加法計(jì)數(shù)器、減按數(shù)字的增減趨勢(shì)可分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器。1 1按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)按計(jì)數(shù)進(jìn)制可分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最典型的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。3 3按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)能否與計(jì)數(shù)脈沖同按計(jì)數(shù)器中觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)能否與計(jì)數(shù)脈沖同步分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。步分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。 一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器一、二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1 1二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器 1 1二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器4 4

10、位位 任務(wù)原理：任務(wù)原理： 4個(gè)個(gè)JK觸發(fā)器都接成觸發(fā)器都接成T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 每當(dāng)每當(dāng)Q2由由1變變0，F(xiàn)F3向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。 每來(lái)一個(gè)每來(lái)一個(gè)CP的下降沿時(shí)，的下降沿時(shí)，F(xiàn)F0向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次；向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)每當(dāng)Q0由由1變變0，F(xiàn)F1向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次；向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次； 每當(dāng)每當(dāng)Q1由由1變變0，F(xiàn)F2向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次；次；1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖QQQQ用用“察看法作出該電路的時(shí)序波形圖和形狀圖。察看法作出該電路

11、的時(shí)序波形圖和形狀圖。由時(shí)序圖可以看出，由時(shí)序圖可以看出，Q0Q0、QlQl、Q2Q2、Q3Q3的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖的周期分別是計(jì)數(shù)脈沖(CP)(CP)周周期的期的2 2倍、倍、4 4倍、倍、8 8倍、倍、1616倍，因此計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。倍，因此計(jì)數(shù)器也可作為分頻器。CPQ0Q1Q2Q32 2二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器用用4 4個(gè)上升沿觸發(fā)的個(gè)上升沿觸發(fā)的D D觸發(fā)器組成的觸發(fā)器組成的4 4位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。位異步二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。任務(wù)原理：任務(wù)原理：D觸發(fā)器也都接成觸發(fā)器也都接成T觸發(fā)器。觸發(fā)器。 由于是上升沿觸發(fā)，那么應(yīng)將低位觸發(fā)器的由于是上升沿觸發(fā)，那么應(yīng)將低位

12、觸發(fā)器的Q端與相鄰高位觸發(fā)器端與相鄰高位觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從的時(shí)鐘脈沖輸入端相連，即從Q端取借位信號(hào)。端取借位信號(hào)。 它也同樣具有分頻作用。它也同樣具有分頻作用。C1CPFF31DQ3計(jì)數(shù)脈沖QRQ31DQQ22FFC1R2Q1DQQ11FFC1R1Q1DQQ00FFC1R0Q清零脈沖CR二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的時(shí)序波形圖和形狀圖。二進(jìn)制異步減法計(jì)數(shù)器的時(shí)序波形圖和形狀圖。在異步計(jì)數(shù)器中，高位觸發(fā)器的形狀翻轉(zhuǎn)必需在相鄰觸發(fā)器產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)在異步計(jì)數(shù)器中，高位觸發(fā)器的形狀翻轉(zhuǎn)必需在相鄰觸發(fā)器產(chǎn)生進(jìn)位信號(hào)加計(jì)數(shù)或借位信號(hào)減計(jì)數(shù)之后才干實(shí)現(xiàn)，所以任務(wù)速度較低。加計(jì)數(shù)或借位信號(hào)減計(jì)數(shù)之后才干實(shí)

13、現(xiàn)，所以任務(wù)速度較低。為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。為了提高計(jì)數(shù)速度，可采用同步計(jì)數(shù)器。 231 0QQQ Q0000111111101101110010111001101010000111011001010100001100100001CPQ0Q1Q2Q32 2二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器二進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器1 1二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用由于該計(jì)數(shù)器的翻轉(zhuǎn)規(guī)律性較強(qiáng)，只需用“察看法就可設(shè)計(jì)出電路：察看法就可設(shè)計(jì)出電路：由于是由于是“同步方式，同步方式，所以將一切觸發(fā)器的所以將一切觸發(fā)器的CPCP端連在一同，接計(jì)端連在一同，接計(jì)數(shù)脈沖。數(shù)脈沖。 然后分

14、析形狀圖，然后分析形狀圖，選擇適當(dāng)?shù)倪x擇適當(dāng)?shù)腏KJK信號(hào)。信號(hào)。1KR3FFC1Q1JRFFQC1C12FFC1CP1RQQ0&21KFF&3清零脈沖1JQ&計(jì)數(shù)脈沖RQ&1KQ1J11J1KQ0CR分析形狀圖可見(jiàn)：分析形狀圖可見(jiàn)：FF0FF0：每來(lái)一個(gè)：每來(lái)一個(gè)CPCP，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選J0=K0=1J0=K0=1。FF1：當(dāng)：當(dāng)Q0=1時(shí)，來(lái)一個(gè)時(shí)，來(lái)一個(gè)CP，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選J1=K1= Q0 。FF2：當(dāng)：當(dāng)Q0Q1=1時(shí)，時(shí)， 來(lái)一個(gè)來(lái)一個(gè)CP，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。

15、所以，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選選J2=K2= Q0Q1FF3： 當(dāng)當(dāng)Q0Q1Q3=1時(shí)，時(shí)， 來(lái)一個(gè)來(lái)一個(gè)CP，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所，向相反的形狀翻轉(zhuǎn)一次。所以選以選J3=K3= Q0Q1Q312 2二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器分析分析4 4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的形狀表，很容易看出，只需將位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器的形狀表，很容易看出，只需將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程改為：各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程改為：將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器合并起來(lái)，并引入一加將加法計(jì)數(shù)器和減法計(jì)數(shù)器合并起來(lái)，并引入一加/ /減控制信號(hào)減控制信號(hào)X X便便構(gòu)成構(gòu)成4 4位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程為：位二進(jìn)

16、制同步可逆計(jì)數(shù)器，各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程為：就構(gòu)成了就構(gòu)成了4 4位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器。位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器。w3 3二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器當(dāng)控制信號(hào)當(dāng)控制信號(hào)X=1時(shí)，時(shí)，F(xiàn)F1FF3中的各中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)端分別與低位各觸發(fā)器的器的Q端相連，作加法計(jì)數(shù)。端相連，作加法計(jì)數(shù)。作出二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的邏輯圖：作出二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器的邏輯圖：當(dāng)控制信號(hào)當(dāng)控制信號(hào)X=0時(shí)，時(shí)，F(xiàn)F1FF3中的各中的各J、K端分別與低位各觸發(fā)器端分別與低位各觸發(fā)器的端相連，作減法計(jì)數(shù)。的端相連，作減法計(jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)了可逆計(jì)數(shù)器的功能。實(shí)現(xiàn)了可逆計(jì)數(shù)器的功能。QR02Q11JQCRRQF

17、F清零脈沖FFC10C11K1K計(jì)數(shù)脈沖1K1QC12RCPQ1J1FF1J1J1KQR3C1FF3Q&111X 加/減控制信號(hào)Q3 3集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例集成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例 1 14 4位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器7416174161RC1&Q1J1K&13Q&Q&RC11J1K&12Q&Q&RC11J1K&11Q&Q&RC11J1K&10Q0D1&1EPET11D2D3DCPLDRDRCO 異步清零。異步清零。w7416174161具有以下功能：具有以下功能： 計(jì)數(shù)。計(jì)

18、數(shù)。 同步并行預(yù)置數(shù)。同步并行預(yù)置數(shù)。RCO為進(jìn)位輸出端。為進(jìn)位輸出端。 堅(jiān)持。堅(jiān)持。41235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74161891011121413RD3DDLEPETQ0RCOQCPQ0Q21Q3LDRDDD0D21D3EPETRCO121314150120清零異步同步置數(shù)加法計(jì)數(shù)保持24位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制同步可逆計(jì)數(shù)器74191LD3Q2QD/UENCP0D1D2D3DRCOMAX/MIN1Q0Q7419141235671516Vcc741918910111214133D0Q1GNDD1EN D/UQ3Q2QD2LDMAX/MINRCOCP0D

19、二、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器二、非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器N進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱(chēng)模進(jìn)制計(jì)數(shù)器又稱(chēng)模N計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。當(dāng)當(dāng)N=2n時(shí)，就是前面討論的時(shí)，就是前面討論的n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器；當(dāng)當(dāng)N2n時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)時(shí)，為非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。數(shù)器中最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。1 1 8421BCD8421BCD碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器碼同步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器QQ1KR1J2QC10C111JFFRQ計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖CR0Q1JRFFQ11KC13FF1KRFFC1CP2Q1Q1K1J3&用前面引見(jiàn)的同步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)展分析。用前面引見(jiàn)的同步時(shí)序邏

20、輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)展分析。1寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程：10J10KnnQQJ031nQK01nnQQJ012nnQQK012nnnQQQJ0123n03QK 然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入然后將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方程：2轉(zhuǎn)換成次態(tài)方程：轉(zhuǎn)換成次態(tài)方程： 先寫(xiě)出先寫(xiě)出JK觸發(fā)器的特性方程觸發(fā)器的特性方程nnQQJ03110J10KnQK01nnQQJ012nnQQK012nnnQQQJ0123n03QK nnnQKQJQ1nnnnQQKQJQ0000010nnnnnnnnQQQQQQKQJQ10103111111nnnnnn

21、nnnQQQQQQQKQJQ201201222212nnnnnnnnnQQQQQQQKQJQ3030123333133作形狀轉(zhuǎn)換表。作形狀轉(zhuǎn)換表。設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)展計(jì)算，代入次態(tài)方程進(jìn)展計(jì)算，得形狀轉(zhuǎn)換表如表得形狀轉(zhuǎn)換表如表6.3.56.3.5所示。所示。4 4作形狀圖及時(shí)序圖。作形狀圖及時(shí)序圖。2310QQQ Q0000100001000011000100101001010101100111CPQ0Q1Q2Q3123456789105檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng) 用同樣的分析的方法分別求出用同樣的分析的方法分別求出6

22、種無(wú)效形狀下的次態(tài)，得到完好的種無(wú)效形狀下的次態(tài)，得到完好的形狀轉(zhuǎn)換圖?？梢?jiàn)，該計(jì)數(shù)器可以自啟動(dòng)。形狀轉(zhuǎn)換圖?？梢?jiàn)，該計(jì)數(shù)器可以自啟動(dòng)。 由于電路中有由于電路中有4個(gè)觸發(fā)器，它們的形狀組合共有個(gè)觸發(fā)器，它們的形狀組合共有16種。而在種。而在8421BCD碼計(jì)數(shù)器中只用了碼計(jì)數(shù)器中只用了10種，稱(chēng)為有效形狀。其他種，稱(chēng)為有效形狀。其他6種形狀種形狀稱(chēng)為無(wú)效形狀。稱(chēng)為無(wú)效形狀。當(dāng)由于某種緣由，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入無(wú)效形狀時(shí)，假設(shè)能在時(shí)鐘信號(hào)作當(dāng)由于某種緣由，使計(jì)數(shù)器進(jìn)入無(wú)效形狀時(shí)，假設(shè)能在時(shí)鐘信號(hào)作用下，最終進(jìn)入有效形狀，我們就稱(chēng)該電路具有自啟動(dòng)才干。用下，最終進(jìn)入有效形狀，我們就稱(chēng)該電路具有自啟動(dòng)才干。

23、231 0QQQ Q0000100001000011000100101001010101100111101010111101110011111110有效循環(huán)28421BCD碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器碼異步十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器CP2=Q1 當(dāng)當(dāng)FF1的的Q1由由10時(shí)，時(shí)，Q2才能夠改動(dòng)形狀。才能夠改動(dòng)形狀。用前面引見(jiàn)的異步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)展分析：用前面引見(jiàn)的異步時(shí)序邏輯電路分析方法對(duì)該電路進(jìn)展分析：1 1寫(xiě)出各邏輯方程式。寫(xiě)出各邏輯方程式。 時(shí)鐘方程：時(shí)鐘方程： CP0=CP CP0=CP 時(shí)鐘脈沖源的下降沿觸發(fā)。時(shí)鐘脈沖源的下降沿觸發(fā)。CP1=Q0 當(dāng)當(dāng)FF0的的Q0由由10時(shí)，時(shí)，Q

24、1才能夠改動(dòng)形狀。才能夠改動(dòng)形狀。)CP3=Q0 當(dāng)當(dāng)FF0的的Q0由由10時(shí)，時(shí)，Q3才能夠改動(dòng)形狀才能夠改動(dòng)形狀)1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖QQQQ&1J1KC12Q1QCPFF3R1KFF21JC1R1KFF1Q1J0C1RR0FF1JC11KQ31CR計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖QQQQ&各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程：10J10KnQJ3111K12J12KnnQQJ12313K2將各驅(qū)動(dòng)方程代入將各驅(qū)動(dòng)方程代入JK觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)觸發(fā)器的特性方程，得各觸發(fā)器的次態(tài)方

25、程：器的次態(tài)方程：10J10KnQJ3111K12J12KnnQQJ12313KnnnnQQKQJQ0000010CP由10時(shí)此式有效 nnnnnQQQKQJQ13111111Q0由10時(shí)此式有效 nnnnQQKQJQ2222212Q1由10時(shí)此式有效 nnnnnnQQQQKQJQ312333313Q0由10時(shí)此式有效 3作形狀轉(zhuǎn)換表。設(shè)初態(tài)為設(shè)初態(tài)為Q3Q2Q1Q0=0000，代入次態(tài)方程進(jìn)展計(jì)算，得形狀轉(zhuǎn)換，代入次態(tài)方程進(jìn)展計(jì)算，得形狀轉(zhuǎn)換表。表。3 3集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器舉例1 18421BCD8421BCD碼同步加法計(jì)數(shù)器碼同步加法計(jì)數(shù)器74160741603Q2QET

26、CP0D1D2D3DRCO1Q0Q7416041235671516CPD0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74160891011121413RD3DDLEPETQ0RCOEPRDDL2 2二二五五十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器十進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器7429074290二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP1CP1，輸出端為，輸出端為Q0Q0；五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為五進(jìn)制計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端為CP2CP2，輸出端為，輸出端為Q1Q1、Q2Q2、Q3Q3。7429074290包含一個(gè)獨(dú)立的包含一個(gè)獨(dú)立的1 1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)獨(dú)立的異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器。位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一個(gè)獨(dú)立的異步五進(jìn)制計(jì)

27、數(shù)器。假設(shè)將假設(shè)將Q0Q0與與CP2CP2相連，相連，CP1CP1作時(shí)鐘脈沖輸入端，作時(shí)鐘脈沖輸入端，Q0Q0Q3Q3作輸出端，那么作輸出端，那么為為8421BCD8421BCD碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。RQC1C1RQC11KCPR1K1J1J1J1J1KQ1KRC1Q&SS&3Q0Q1QQ220(1)R0(2)R9(1)R9(2)1CPR 74290的功能： 異步清零。 計(jì)數(shù)。 異步置數(shù)置9。 4123567891011121314GNDVcc74LS2909(1)NC9(2)NC0(1)0(2)21Q3Q0Q1Q2CPCPRRRR三、集成計(jì)數(shù)器的運(yùn)用三、集成計(jì)數(shù)器的

28、運(yùn)用1 1同步級(jí)聯(lián)。同步級(jí)聯(lián)。例：用兩片例：用兩片4 4位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器7416174161采用同步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成的采用同步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成的8 8位位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，模為二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，模為161616=25616=256。1 1計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)3Q2QETCP0D1D2D3DRCO1Q0Q74161(1)EPRDDLD13DD3DCPQ Q00RCO74161(2)L21ETQDQR2DEP111計(jì)數(shù)脈沖清零脈沖0132Q Q Q Q4576Q Q Q Q2 2異步級(jí)聯(lián)異步級(jí)聯(lián) 例：用兩片例：用兩片7419174191采用異步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)成采用異步級(jí)聯(lián)方式構(gòu)

29、成8 8位二進(jìn)制異步可逆計(jì)數(shù)器。位二進(jìn)制異步可逆計(jì)數(shù)器。LD3Q2QD/UENCP0D1D2D3DRCOMAX/MIN1Q0Q74191(2)LD3Q2QD/UENCP0D1D2D3DRCOMAX/MIN1Q0Q74191(1)計(jì)數(shù)脈沖D/UENL0132Q Q Q QQ6Q7Q4Q5D3用計(jì)數(shù)器的輸出端作進(jìn)位用計(jì)數(shù)器的輸出端作進(jìn)位/借位端借位端有的集成計(jì)數(shù)器沒(méi)有進(jìn)位有的集成計(jì)數(shù)器沒(méi)有進(jìn)位/借位輸出端，這時(shí)可根據(jù)詳細(xì)情況，借位輸出端，這時(shí)可根據(jù)詳細(xì)情況，用計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)用計(jì)數(shù)器的輸出信號(hào)Q3、Q2、Q1、Q0產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位/借位。借位。例：如用兩片例：如用兩片74290采用異步級(jí)聯(lián)

30、方式組成的二位采用異步級(jí)聯(lián)方式組成的二位8421BCD碼十進(jìn)碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。制加法計(jì)數(shù)器。 模為模為1010=1003Q2Q1Q0Q74290(1)CP1CP2R0(2)R0(1)R9(1)9(2)RQ0Q12QQ374290(2)CP1CP20(2)RR0(1)9(1)RR9(2)計(jì)數(shù)脈沖置數(shù)脈沖清零脈沖個(gè)位輸出十位輸出01Q2QQ3Q01Q2QQ3Q2 2組成恣意進(jìn)制計(jì)數(shù)器組成恣意進(jìn)制計(jì)數(shù)器1異步清零法異步清零法 異步清零法適用于具有異步清零端的集成計(jì)數(shù)器。異步清零法適用于具有異步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門(mén)組成的和與非門(mén)組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)

31、制計(jì)數(shù)器。QDQ1074160Q32Q3DETQ10Q211CPLD31DQEPQ計(jì)數(shù)脈沖RCO20DRD&Q0Q0000Q00010100001100102100101100101100010111Q3EWB舉例舉例2同步清零法同步清零法同步清零法適用于具有同步清零端的集成計(jì)數(shù)器。同步清零法適用于具有同步清零端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器例：用集成計(jì)數(shù)器74163和與非門(mén)組成的和與非門(mén)組成的6進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。QDRETEP74163DRCO33QD211QL010QDCPDD1計(jì)數(shù)脈沖2&0132Q Q Q Q3Q0010000000011Q0001Q1Q01002

32、0101EWB舉例舉例3異步預(yù)置數(shù)法異步預(yù)置數(shù)法異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。異步預(yù)置數(shù)法適用于具有異步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。例：用集成計(jì)數(shù)器例：用集成計(jì)數(shù)器74191和與非門(mén)組成的余和與非門(mén)組成的余3碼碼10進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。LD3Q2QD/UENCP0D1D2D3DRCOMAX/MIN1Q0Q7419100計(jì)數(shù)脈沖&Q30QQ21Q1100011001101001101002Q11011QQQ30101011110010110100010104同步預(yù)置數(shù)法同步預(yù)置數(shù)法同步預(yù)置數(shù)法適用于具有同步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。同步預(yù)置數(shù)法適用于具有同步預(yù)置端的集成計(jì)數(shù)器。例：

33、用集成計(jì)數(shù)器例：用集成計(jì)數(shù)器74160和與非門(mén)組成的和與非門(mén)組成的7進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。QDRETEP74160DRCO33QD211QL010QDCPDD1計(jì)數(shù)脈沖200111Q30QQ21Q3Q0101000110111Q0100Q1Q1000210010110EWB舉例舉例例例6.3.1 6.3.1 用用7416074160組成組成4848進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。先將兩芯片采用同步級(jí)聯(lián)方式銜接成先將兩芯片采用同步級(jí)聯(lián)方式銜接成100100進(jìn)制計(jì)數(shù)器，進(jìn)制計(jì)數(shù)器， 然后再用異步清零法組成了然后再用異步清零法組成了4848進(jìn)制計(jì)數(shù)器。進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解：由于解：由于N N4848，而，而74

34、16074160為模為模1010計(jì)數(shù)器，所以要用兩片計(jì)數(shù)器，所以要用兩片7416074160構(gòu)成構(gòu)成此計(jì)數(shù)器。此計(jì)數(shù)器。3Q2QETCP0D1D2D3DRCO1Q0Q74160(1)EPRDDLD13DD3DCPQ Q00RCO74160(2)L21ETQDQR2DEP1計(jì)數(shù)脈沖&113 3組成分頻器組成分頻器前面提到，模前面提到，模N N計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出端輸出脈沖的頻率是輸入脈沖頻計(jì)數(shù)器進(jìn)位輸出端輸出脈沖的頻率是輸入脈沖頻率的率的1/N1/N，因此可用模，因此可用模N N計(jì)數(shù)器組成計(jì)數(shù)器組成N N分頻器。分頻器。解：解： 由于由于32768=21532768=215，經(jīng)，經(jīng)1515級(jí)二

35、分頻，就可獲得頻率為級(jí)二分頻，就可獲得頻率為1Hz1Hz的脈沖的脈沖信號(hào)。因此將四片信號(hào)。因此將四片7416174161級(jí)聯(lián)，從高位片級(jí)聯(lián)，從高位片4 4的的Q2Q2輸出即可。輸出即可。例例6.3.2 6.3.2 某石英晶體振蕩器輸出脈沖信號(hào)的頻率為某石英晶體振蕩器輸出脈沖信號(hào)的頻率為32768Hz32768Hz，用，用7416174161組成分頻器，將其分頻為頻率為組成分頻器，將其分頻為頻率為1Hz1Hz的脈沖信號(hào)。的脈沖信號(hào)。D13DD3DCPQ Q00RCO74161(4)L21ETQDQR2DEP1RRCO0CP0D3DDD1QQETQ3DQEPL1D1274161(3)2QCP332

36、Q1EP74161(2)D0D2DQD10QDRETLRCOD3RQ1DQDCP0EPD1L2D1RCO3ETDQD074161(1)2Q111111ff=1Hz=32768Hz4 4組成序列信號(hào)發(fā)生器組成序列信號(hào)發(fā)生器序列信號(hào)序列信號(hào)在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號(hào)。在時(shí)鐘脈沖作用下產(chǎn)生的一串周期性的二進(jìn)制信號(hào)。例：用例：用74161及門(mén)電路構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器。及門(mén)電路構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器。其中其中74161與與G1構(gòu)成了一個(gè)模構(gòu)成了一個(gè)模5計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器。 ，因此，這是一個(gè)，因此，這是一個(gè)01010序列信號(hào)發(fā)生器，序列長(zhǎng)度序列信號(hào)發(fā)生器，序列長(zhǎng)度P=5。 例例6.3.3 試用計(jì)數(shù)

37、器試用計(jì)數(shù)器74161和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)一個(gè)01100011序列發(fā)生器。序列發(fā)生器。 解：由于序列長(zhǎng)度解：由于序列長(zhǎng)度P=8，故將，故將74161構(gòu)成模構(gòu)成模8計(jì)數(shù)器，并選用數(shù)據(jù)選擇計(jì)數(shù)器，并選用數(shù)據(jù)選擇器器74151產(chǎn)生所需序列，從而得電路如圖產(chǎn)生所需序列，從而得電路如圖6.3.31所示。所示。5組成脈沖分配器組成脈沖分配器74161DD32DDLQQRDQ01301CPCP1ET2EPD1RCOQ1000Y22BA2AY1G1YA474138YYGGY0Y315YA7612Y60Y235YY14YYY7YCPQ0Q1Q20Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y6.4 6.4 數(shù)碼

38、存放器與移位存放器數(shù)碼存放器與移位存放器集成數(shù)碼存放器集成數(shù)碼存放器74LSl75 ：一、一、 數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)碼的時(shí)序電路組件存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)碼的時(shí)序電路組件1DRC1FFQ01DRC1QQR1DC1QRC11D0Q0Q1FFQ11Q2FFQ22Q3FFQ33Q1CPDD3012DD1DR74LS17574LS175的功能的功能: :RD是異步清零控制端。是異步清零控制端。D0D3是并行數(shù)據(jù)輸入端，是并行數(shù)據(jù)輸入端，CP為時(shí)鐘脈沖端。為時(shí)鐘脈沖端。Q0Q3是并行數(shù)據(jù)輸出端。是并行數(shù)據(jù)輸出端。二、移位存放器二、移位存放器 移位存放器移位存放器不但可以存放數(shù)碼，而

39、且在移位脈沖作用下，存放器中的數(shù)不但可以存放數(shù)碼，而且在移位脈沖作用下，存放器中的數(shù)碼可根據(jù)需求向左或向右挪動(dòng)碼可根據(jù)需求向左或向右挪動(dòng)1 1位。位。1 1單向移位存放器單向移位存放器 1 1右移存放器右移存放器D D觸發(fā)器組成的觸發(fā)器組成的4 4位右移存放器位右移存放器右移存放器的構(gòu)造特點(diǎn)：左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)器的輸入端。右移存放器的構(gòu)造特點(diǎn)：左邊觸發(fā)器的輸出端接右鄰觸發(fā)器的輸入端。QRC11D1DC1RQ1DC1RQ1DQRC1Q0Q1Q2Q3CPCRID串行輸入串行輸出D0D1D20FF1FF2FF3FF并 行 輸 出D3設(shè)移位存放器的初始形狀為設(shè)移位存放器的初始形狀為0000，

40、串行輸入數(shù)碼，串行輸入數(shù)碼DI=1101，從高位，從高位到低位依次輸入。其形狀表如下：到低位依次輸入。其形狀表如下：QRC11D1DC1RQ1DC1RQ1DQRC1Q0Q1Q2Q3CPCRID串行輸入串行輸出D0D1D20FF1FF2FF3FF并 行 輸 出D3右移存放器的時(shí)序圖：右移存放器的時(shí)序圖： 由于右移存放器移位的方向?yàn)橛捎谟乙拼娣牌饕莆坏姆较驗(yàn)镈IQ0Q1Q2Q3DIQ0Q1Q2Q3，即由低位向，即由低位向高位移，所以又稱(chēng)為上移存放器。高位移，所以又稱(chēng)為上移存放器。在在4 4個(gè)移位脈沖作用下，輸入的個(gè)移位脈沖作用下，輸入的4 4位串行數(shù)碼位串行數(shù)碼11011101全部存入了存放器中。

41、全部存入了存放器中。這種輸入方式稱(chēng)為串行輸入方式。這種輸入方式稱(chēng)為串行輸入方式。CPQ0Q1Q21234567893QID11102 2左移存放器左移存放器 2 2 雙向移位存放器雙向移位存放器 將右移存放器和左移存放器組合起來(lái)，并引入一控制將右移存放器和左移存放器組合起來(lái)，并引入一控制端端S S便構(gòu)成既可左移又可右移的雙向移位存放器。便構(gòu)成既可左移又可右移的雙向移位存放器。左移存放器的構(gòu)造特點(diǎn)：右邊觸發(fā)器的輸出端接左鄰觸發(fā)器的輸入端。左移存放器的構(gòu)造特點(diǎn)：右邊觸發(fā)器的輸出端接左鄰觸發(fā)器的輸入端。1DC1RQ1DQRC1Q1D1DC1C1RQRCPCRD01DFF0FF1FF23FF20并 行

42、 輸 出3QQ1QQID串行輸入串行輸出2D3D當(dāng)當(dāng)S=1時(shí)，時(shí)，D0=DSR、D1=Q0、D2=Q1、D3=Q2，實(shí)現(xiàn)右移，實(shí)現(xiàn)右移操作；操作；其中，其中，DSR為右移串行輸入端，為右移串行輸入端，DSL為左移串行輸入端。為左移串行輸入端。當(dāng)當(dāng)S=0時(shí)，時(shí)，D0=Q1、D1=Q2、D2=Q3、D3=DSL，實(shí)現(xiàn)左移操，實(shí)現(xiàn)左移操作。作。RFF1DC13Q&1R1DC12FFQ&1R1DC11FFQ&1FF&C1R01DQ1111QQQQ1302CPCR串行輸入SLD（左移）串行輸入DSR（右移）串行輸出DOR（右移）串行輸出DOL（左移）移位控制SS=1：右移

43、S=0：左移并 行 輸 出三、集成移位存放器三、集成移位存放器741947419474194為四位雙向移位存放器。為四位雙向移位存放器。Q0和和Q3分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，分別是左移和右移時(shí)的串行輸出端，Q0、Q1、Q2和和Q3為并行輸出端。為并行輸出端。DSL 和和DSR分別是左移和右移串行輸入。分別是左移和右移串行輸入。D0、D1、D2和和D3是并是并行輸入端。行輸入端。0Q1QS3D2D1D0D2Q3Q7419441235671516D0D1D2GNDQ3Q2Q1Vcc74194891011121413RD3D0SQ0SRDCPSLSR01SRSLS1CPDDDD74194的功能

44、表：的功能表：四、移位存放器構(gòu)成的移位型計(jì)數(shù)器四、移位存放器構(gòu)成的移位型計(jì)數(shù)器 1. 環(huán)形計(jì)數(shù)器環(huán)形計(jì)數(shù)器 環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：環(huán)形計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)： 電路簡(jiǎn)單，電路簡(jiǎn)單，N位移位存放器可以計(jì)位移位存放器可以計(jì)N個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)模個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)模N計(jì)計(jì)數(shù)器。形狀為數(shù)器。形狀為1的輸出端的序號(hào)等于計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，的輸出端的序號(hào)等于計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，通常不需求譯碼電路。通常不需求譯碼電路。0Q1QS3D2D1D0D2Q3Q74194SRDCPDSLSRD01111000START0Q31000Q0100Q2Q0010100012扭環(huán)形計(jì)數(shù)器扭環(huán)形計(jì)數(shù)器為了添加有效計(jì)數(shù)形狀，擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的模，可用扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。為了添加

45、有效計(jì)數(shù)形狀，擴(kuò)展計(jì)數(shù)器的模，可用扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。普通來(lái)說(shuō)，普通來(lái)說(shuō)，N位移位存放器可以組成模位移位存放器可以組成模2N的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，只需將的扭環(huán)形計(jì)數(shù)器，只需將末級(jí)輸出反相后，接到串行輸入端。末級(jí)輸出反相后，接到串行輸入端。QD1SR013SQQSSLD74194DRDDCPQ02D1D32010清零Q100000012QQ00000300111Q11000111111011116.5 6.5 同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法一、同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法一、同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法1 1同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟3 3形狀分配，又稱(chēng)形狀編碼。

46、即把一組適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制代碼分配給形狀分配，又稱(chēng)形狀編碼。即把一組適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制代碼分配給簡(jiǎn)化形狀圖表中各個(gè)形狀。簡(jiǎn)化形狀圖表中各個(gè)形狀。1 1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀，導(dǎo)出對(duì)應(yīng)形狀圖或形狀表。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀，導(dǎo)出對(duì)應(yīng)形狀圖或形狀表。2 2形狀化簡(jiǎn)。消去多余的形狀，得簡(jiǎn)化形狀圖表。形狀化簡(jiǎn)。消去多余的形狀，得簡(jiǎn)化形狀圖表。4 4選擇觸發(fā)器的類(lèi)型。選擇觸發(fā)器的類(lèi)型。5 5根據(jù)編碼形狀表以及所采用的觸發(fā)器的邏輯功能，導(dǎo)出待設(shè)計(jì)根據(jù)編碼形狀表以及所采用的觸發(fā)器的邏輯功能，導(dǎo)出待設(shè)計(jì)電路的輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程。電路的輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程。6 6根據(jù)輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯圖。根據(jù)輸出方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏

47、輯圖。7 7檢查電路能否自啟動(dòng)。檢查電路能否自啟動(dòng)。2 2同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)舉例同步計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)舉例例例6.5.1 6.5.1 設(shè)計(jì)一個(gè)同步設(shè)計(jì)一個(gè)同步5 5進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器2 2形狀分配，列形狀轉(zhuǎn)換編碼表。形狀分配，列形狀轉(zhuǎn)換編碼表。(1(1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀，畫(huà)出形狀轉(zhuǎn)換圖。該形狀圖不須化簡(jiǎn)。畫(huà)出形狀轉(zhuǎn)換圖。該形狀圖不須化簡(jiǎn)。S0S1S2S3S43 3選擇觸發(fā)器。選用選擇觸發(fā)器。選用JKJK觸發(fā)器。觸發(fā)器。4 4求各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程和進(jìn)位輸出方程。求各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程和進(jìn)位輸出方程。 列出列出JKJK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表，畫(huà)出電路的次態(tài)卡諾圖。觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表

48、，畫(huà)出電路的次態(tài)卡諾圖。Q Q10n n2Qn1000011110001010100011000根據(jù)次態(tài)卡諾圖和根據(jù)次態(tài)卡諾圖和JK觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：Qn1Q0n2Qn10J200QnnQ1 02=J0001111010nQ12nQ Qn02KK =2001011010111Q Q10n n2Qn1000011110001010100011000Q Q10n n2Qn1000011110001010100011000nQ112nQ Qn01J0nQ0J =10010110101011000211n0QQ1nQ00n1K1100n=Q

49、1KnQ12nQ Qn00J0010110101011000211n0QQ1nQ0n0K1111012n=Q0JK0=1再畫(huà)出輸出卡諾圖再畫(huà)出輸出卡諾圖 可得電路的輸出方程：可得電路的輸出方程：5 將各驅(qū)動(dòng)方程與輸出方程歸將各驅(qū)動(dòng)方程與輸出方程歸納如下：納如下：6 6畫(huà)邏輯圖。畫(huà)邏輯圖。100111YQ01QQ0nn1n20010000QC1C1Q1K1J1J1J1K1KC1Q&2Q0QQ1CPY進(jìn)位輸出利用邏輯分析的方法畫(huà)出電路完好的形狀圖。利用邏輯分析的方法畫(huà)出電路完好的形狀圖。7檢查能否自啟動(dòng)檢查能否自啟動(dòng)可見(jiàn)，假設(shè)電路進(jìn)入無(wú)效形狀可見(jiàn)，假設(shè)電路進(jìn)入無(wú)效形狀101、110、111

50、時(shí)，在時(shí)，在CP脈沖作用下，脈沖作用下，分別進(jìn)入有效形狀分別進(jìn)入有效形狀010、010、000。所以電路可以自啟動(dòng)。所以電路可以自啟動(dòng)。0QQ1Q2/Y000001010011100/0/0/0/0/1/1101/1110111/13普通時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例普通時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)舉例典型的時(shí)序邏輯電路具有外部輸入變量典型的時(shí)序邏輯電路具有外部輸入變量X X，所以設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)過(guò)程要復(fù)雜一些。過(guò)程要復(fù)雜一些。S0初始形狀或沒(méi)有收到初始形狀或沒(méi)有收到1時(shí)的形狀；時(shí)的形狀； 例例6.5.2 6.5.2 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器。該檢測(cè)器有一個(gè)輸入端設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器。該檢測(cè)器有一個(gè)輸入端X X，

51、它的功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展檢測(cè)。當(dāng)延續(xù)輸入三個(gè)它的功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)展檢測(cè)。當(dāng)延續(xù)輸入三個(gè)1 1以及三個(gè)以及三個(gè)以上以上1 1時(shí)，該電路輸出時(shí)，該電路輸出Y=1Y=1，否那么輸出，否那么輸出Y=0Y=0。 解：解： 1 1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)定形狀: :：S2延續(xù)收到兩個(gè)延續(xù)收到兩個(gè)1后的形狀；后的形狀；S1收到一個(gè)收到一個(gè)1后的形狀；后的形狀；S3延續(xù)收到三個(gè)延續(xù)收到三個(gè)1以及三個(gè)以上以及三個(gè)以上1后的形狀。后的形狀。 3 3形狀化簡(jiǎn)。形狀化簡(jiǎn)。 察看上圖可知，察看上圖可知，S2S2和和S3S3是等價(jià)形狀，所以將是等價(jià)形狀，所以將S2S2和和S3S3合并，并用合并，并用S2S

52、2表示，得表示，得簡(jiǎn)化形狀圖簡(jiǎn)化形狀圖: :2 2根據(jù)題意可畫(huà)出原始形狀圖：根據(jù)題意可畫(huà)出原始形狀圖：S0S1S2S3X/YS0/00/00/01/01/01/11/10/0S2SS10X/YS0/00/01/01/00/01/1 4 4形狀分配。形狀分配。 該電路有該電路有3 3個(gè)形狀，可以用個(gè)形狀，可以用2 2位二進(jìn)制代碼組合位二進(jìn)制代碼組合0000、0101、1010、1111中的中的 三個(gè)代碼表示。本例取三個(gè)代碼表示。本例取S0=00S0=00、S1=01S1=01、S2=11S2=11。5 5選擇觸發(fā)器。選擇觸發(fā)器。 本例選用本例選用2 2個(gè)個(gè)D D觸發(fā)器。觸發(fā)器。1/00/01/0

53、0/00/0X/Y1/1Q1Q0000111圖6.5.9 例6.5.2編碼后的狀態(tài)圖6 6求出形狀方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。求出形狀方程、驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程。列出列出D D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表、畫(huà)出電路的次態(tài)和輸出卡諾圖。觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表、畫(huà)出電路的次態(tài)和輸出卡諾圖。由輸出卡諾圖可得電路的輸出方程：由輸出卡諾圖可得電路的輸出方程：根據(jù)次態(tài)卡諾圖和根據(jù)次態(tài)卡諾圖和D觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可得各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)卡諾圖：由各驅(qū)動(dòng)卡諾圖可得電路的驅(qū)動(dòng)方程：由各驅(qū)動(dòng)卡諾圖可得電路的驅(qū)動(dòng)方程：0Q0n1011000D0D=0100n1Q111QnX011X1Q110010X0n010010Q0nD01110D =X7 7畫(huà)邏輯圖。畫(huà)邏輯圖。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，畫(huà)出邏輯圖。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程，畫(huà)出邏輯圖。8檢查能否自啟動(dòng)。檢查能否自啟動(dòng)。0/01/0100/001Q1/10/0111/11/01X/Y0000/0QQ0C11DQC11DQX&CPQ1Y&二、異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法二、異步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法 異步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)比同步電路多一步，即求各觸發(fā)器異步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)比同步電路多一步