時(shí)序邏輯電路分析和設(shè)計(jì)

1、精選課件時(shí)序邏輯電路分析與設(shè)計(jì) (IV)孫衛(wèi)強(qiáng)精選課件內(nèi)容提要o時(shí)序邏輯電路的分類(lèi)o時(shí)序電路的分析方法n同步時(shí)序電路的分析方法n異步時(shí)序電路的分析方法o常用的時(shí)序邏輯電路n計(jì)數(shù)器n寄存器和移位寄存器n序列脈沖發(fā)生器n序列信號(hào)發(fā)生器o時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法n同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)n異步時(shí)序電路設(shè)計(jì)精選課件時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)的一般方法邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖精選課件o例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器1.抽象為13個(gè)狀態(tài)的時(shí)序電路，電路在第12個(gè)狀態(tài)時(shí)輸出1邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例

2、1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器精選課件3. S0S12分別用00001100的四位二進(jìn)制碼表示。得到次態(tài)表。邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)編碼下一狀態(tài)S00000S1S10001S2S20010S3S121100S0精選課件3. S0S12分別用00001100的四位二進(jìn)制碼表示。得到次態(tài)/輸出卡諾圖。邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器狀態(tài)編碼下一狀態(tài)S00000S1S10001S2S20010S3

3、S121100S0精選課件3. S0S12分別用00001100的四位二進(jìn)制碼表示。得到次態(tài)/輸出卡諾圖。邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器精選課件Q3n+1卡諾圖13323210nQQ QQ Q QQ精選課件Q2n+1卡諾圖12321320210nQQ Q QQ Q QQ QQ精選課件Q1n+1卡諾圖111010nQQQQ Q精選課件Q0n+1卡諾圖103020nQQ QQ Q精選課件輸出C的卡諾圖23CQ Q精選課件4. (a)得到次態(tài)方程和輸出方程13323210123213202101110101

4、03020nnnnQQ QQ Q QQQQ Q QQ Q QQ QQQQQQ QQQ QQ Q23CQ Q次態(tài)方程輸出方程邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器精選課件1332321012321320210111010103020nnnnQQ QQ Q QQQQ Q QQ Q QQ QQQQQQ QQQ QQ Q1nQJQKQJK觸發(fā)器的特征方程次態(tài)方程4. (b)得到驅(qū)動(dòng)方程邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖精選課件4. (b)得到驅(qū)動(dòng)方程驅(qū)動(dòng)方程J3=Q2Q

5、1Q0K3=Q2J2=Q1Q0K2=(Q3(Q1Q0)J1=Q0K1=Q0J0=(Q3Q2)K0=1邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器精選課件5. 畫(huà)出電路連接圖利用次態(tài)方程和狀態(tài)圖，檢查能否自啟動(dòng)邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖例1 設(shè)計(jì)一個(gè)有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計(jì)數(shù)器精選課件電路的自啟動(dòng)檢查1101111011111332321012321320210111010103020nnnnQQ QQ Q QQQQ Q QQ Q QQ QQQQQQ QQQ Q

6、Q Q狀態(tài)下一狀態(tài)11010010111000101111000023CQ Q/1/1/1精選課件例2 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器o要求：連續(xù)檢測(cè)一個(gè)二進(jìn)制碼流，如果連續(xù)輸入3個(gè)或者以上的1時(shí)輸出1，否則輸出0S0S1S2S3輸入0個(gè)1輸入1個(gè)1輸入2個(gè)1輸入3個(gè)或更多的1精選課件例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器1.將串行輸入抽象為邏輯變量X，輸出為邏輯變量Y化簡(jiǎn)邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖精選課件3.利用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)。例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖S0S1S2無(wú)效狀態(tài)精

7、選課件3.利用卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)。11101010nnQXQXQQXQ Q例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖1YXQ精選課件4. 得到電路的次態(tài)方程和輸出方程。11101010nnQXQXQQXQ Q1101110100()()1nnQXQ QXQQXQ QQ1nQJQKQ1YXQ利用JK觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，修改次態(tài)方程例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖J1=XQ0K1=XJ0=XQ1K0=1驅(qū)動(dòng)方程精選課件無(wú)效狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入有效狀態(tài)，因此電路能夠自啟動(dòng)。例2設(shè)

8、計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖J1=XQ0K1=XJ0=XQ1K0=11YXQ精選課件4.對(duì)卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)，得到電路的次態(tài)方程和輸出方程。11101010nnQXQXQQXQ Q11101010nnQXQ QQXQ Q1nQD利用D觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)，修改次態(tài)方程例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖110010DXQ QDXQ Q驅(qū)動(dòng)方程精選課件例2設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)器邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖1100

9、10DXQ QDXQ Q精選課件同步時(shí)序電路設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單的回顧邏輯抽象畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并化簡(jiǎn)通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)表達(dá)式得到狀態(tài)方程和驅(qū)動(dòng)方程畫(huà)出邏輯電路圖2.對(duì)狀態(tài)進(jìn)行編碼，并進(jìn)行化簡(jiǎn)精選課件時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)無(wú)法自啟動(dòng)！環(huán)形計(jì)數(shù)器希望在不改變其環(huán)形結(jié)構(gòu)的前提下將其修改為自啟動(dòng)的。精選課件時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)o假設(shè)選擇有效循環(huán)10000100001000011000o使其它狀態(tài)自動(dòng)進(jìn)入到這些狀態(tài)nQ0Q1Q2Q3的下一態(tài)必然是：XQ0Q1Q2,X是0或1n例如1100，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期以后，肯定是X110，我們希望是0110 ，因?yàn)?110的下一個(gè)狀態(tài)更容易變成0001！n例如1011，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期以后，肯定是X101，我們希望是0101，因?yàn)?101的下一個(gè)狀態(tài)更容易變成0010！關(guān)鍵在于控制Q0的狀態(tài)變化方法！精選課件時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)修改以前的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和卡諾圖X0X01XXXXXXX0XXXQ0Q1Q2Q3Q0n+10001 111000011110精選課件時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)修改原來(lái)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖得到新的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（實(shí)際上是將原本的無(wú)效狀態(tài)全部變?yōu)橛行顟B(tài)?。?000100000000000Q0Q1Q2Q3Q0n+10001 111000011110精選課件時(shí)序邏輯電路的自啟動(dòng)設(shè)計(jì)o從而可以得到FF0