單元電路的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)注意及方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 14.1.3  單元電路之間的級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì) 各單元電路確定以后，還要認(rèn)真仔細(xì)地考慮它們之間的級(jí)聯(lián)問題，如：電氣特性的相互匹配、信號(hào)耦合方式、時(shí)序配合，以及相互干擾等問題。 1. 電氣性能相互匹配問題 關(guān)于單元電路之間電氣性能相互匹配的問題主要有：阻抗匹配、線性范圍匹配、負(fù)載能力匹配、高低電平匹配等。前兩 個(gè)問題是模擬單元電路之間的匹配問題，最后一個(gè)問題是數(shù)字單元電路之間的匹配問題。而第三個(gè)問題(負(fù)載能力匹配)是兩 種電路都必須考慮的問題。從提高放大倍數(shù)和帶負(fù)載能力考慮，希望后一級(jí)的輸入電阻要大,前一級(jí)的輸出電阻要小,但從改善頻率響應(yīng)角度考慮

2、，則要求后一級(jí)的輸入電阻要小。 對(duì)于線性范圍匹配問題，這涉及到前后級(jí)單元電路中信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。顯然，為保證信號(hào)不失真地放大則要求后一級(jí)單元電路的動(dòng)態(tài)范圍大于前級(jí)。 負(fù)載能力的匹配實(shí)際上是前一級(jí)單元電路能否正常驅(qū)動(dòng)后一級(jí)的問題。這在各級(jí)之間均有，但特別突出的是在后一級(jí)單 元電路中，因?yàn)槟┘?jí)電路往往需要驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如果驅(qū)動(dòng)能力不夠，則應(yīng)增加一級(jí)功率驅(qū)動(dòng)單元。在模擬電路里，如對(duì)驅(qū) 動(dòng)能力要求不高，可采用運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器，否則需采用功率集成電路，或互補(bǔ)對(duì)稱輸出電路。在數(shù)字電路里，則采用達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器、單管射極跟隨器或單管反向器。電平匹配問題在數(shù)字電路中經(jīng)常遇到。若高低電平不匹配，則不能保證正常的邏

3、輯功能，為此，必須增加電平轉(zhuǎn)換電路。尤其是CMOS集成電路與TTL集成電路之間的連接，當(dāng)兩者的工作電源不同時(shí)(如CMOS為+15V,TTL為+5V）,此時(shí)兩者之間必須加電平轉(zhuǎn)換電路。 2.信號(hào)耦合方式 常見的單元電路之間的信號(hào)耦合方式有四種：直接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光電耦合。 (1)直接耦合方式 直接耦合是上一級(jí)單元電路的輸出直接（或通過電阻）與下一級(jí)單元電路的輸入相連接。這種耦合方式最簡(jiǎn)單，它可把上一級(jí)輸出的任何波形的信號(hào)（正弦信號(hào)和非正弦信號(hào)）送到下一級(jí)單元電路。但是，這種耦合方式在靜態(tài)情況下，存在兩個(gè)單元電路的相互影響。在電路分析與計(jì)算時(shí)，必須加以考慮。 (2)阻容耦合方式（如圖

4、14.1.2所示）    14.1.2 阻容耦合傳遞脈沖信號(hào) (3)變壓器耦合方式 (4)光電耦合方式 光電耦合方式是一種常用的方式，其主要是通過光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換變成信號(hào)的傳輸，以達(dá)到前后級(jí)隔離的目的。 3.時(shí)序配合 單元電路之間信號(hào)作用的時(shí)序在數(shù)字系統(tǒng)中是非常重要的。哪個(gè)信號(hào)作用在前，哪個(gè)信號(hào)作用在后，以及作用時(shí)間長(zhǎng)短等，都是根據(jù)系統(tǒng)正常工作的要求而決定的。換句話說，一個(gè)數(shù)字系統(tǒng)有一個(gè)固定的時(shí)序。時(shí)序配合錯(cuò)亂，將導(dǎo)致系統(tǒng)工作失常。 時(shí)序配合是一個(gè)十分復(fù)雜的問題，為確定每個(gè)系統(tǒng)所需的時(shí)序，必須對(duì)該系統(tǒng)中各個(gè)單元電路的信號(hào)關(guān)系進(jìn)行仔細(xì)的分析，畫出各信號(hào)的波形關(guān)系圖時(shí)序

5、圖，確定出保證系統(tǒng)正常工作下的信號(hào)時(shí)序，然后提出實(shí)現(xiàn)該時(shí)序的措施。 14.1.4  畫出總體電路草圖 單元電路和它們之間連接關(guān)系確定后，就可以進(jìn)行總體電路圖的繪制。總體電路圖是電子電路設(shè)計(jì)的結(jié)晶，是重要的設(shè)計(jì)文件，它不僅僅是電路安裝和電路板制作等工藝設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，而且是電路試驗(yàn)和維修時(shí)不可缺少的文件?？傮w電路涉及的方面和問題很多，不可能一次就把它畫好，因?yàn)樯形赐ㄟ^試驗(yàn)的檢驗(yàn)，所以不能算是正式的總體電路圖，而只能是一個(gè)總體電路草圖。 對(duì)畫出總體電路圖的要求是：能清晰工整地反映出電路的組成、工作原理、各部分之間的關(guān)系以及各種信號(hào)的流向。因此，圖紙的布局、圖形符號(hào)、文字標(biāo)準(zhǔn)等都

6、應(yīng)規(guī)范統(tǒng)一。 14.1.5  總體電路試驗(yàn) 由于電子元器件品種繁多且性能分散，電子電路設(shè)計(jì)與計(jì)算中又采用工程估算，再加之設(shè)計(jì)中要考慮的因素相當(dāng)多，所以，設(shè)計(jì)出的電路難免會(huì)存在這樣或那樣的問題，甚至差錯(cuò)。實(shí)踐是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)，任何一個(gè)電子電路都必須通過試驗(yàn)檢驗(yàn)，未能經(jīng)過試驗(yàn)的電子電路不能算是成功的電子電路。通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，找出解決問題的措施，從而修改和完善電子電路設(shè)計(jì)。只有通過試驗(yàn),證明電路性能全部達(dá)到設(shè)計(jì)的要求后，才能畫出正式的總體電路圖。 電子電路試驗(yàn)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.審圖。電子電路組裝前應(yīng)對(duì)總體電路草圖全面審查一遍。盡早發(fā)現(xiàn)草圖中存在的問

7、題，以避免實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)過多反復(fù)或重大事故。 2.電子電路組裝。一般先在面包板上采用插接方式組裝，或在多功能印刷板上采用焊接方式組裝。有條件時(shí)亦可試制印刷板后焊接組裝。 3.選用合適的試驗(yàn)設(shè)備。一般電子電路試驗(yàn)必備的設(shè)備有：直流穩(wěn)壓電源、萬用表、信號(hào)源、雙蹤示波器等，其他專用測(cè)試設(shè)備視具體電路要求而定。 4.試驗(yàn)步驟：先局部，后整體。即先對(duì)每個(gè)單元電路進(jìn)行試驗(yàn)，重點(diǎn)是主電路的單元電路試驗(yàn)?？梢韵纫缀箅y，亦可依次進(jìn)行，視具體情況而定。調(diào)整后再逐步擴(kuò)展到整體電路。只有整體電路調(diào)試通過后，才能進(jìn)行性能指標(biāo)測(cè)試。性能指標(biāo)測(cè)試合格才算試驗(yàn)完結(jié)。 14.1.6  繪制正式的總體電路圖 經(jīng)過

8、總體電路試驗(yàn)后，可知總體電路的組成是否合理及各單元電路是否合適，各單元電路之間聯(lián)接是否正確，元器件參數(shù)是否需要調(diào)整，是否存在故障隱患，以及解決問題的措施，從而為修改和完善總體電路提供可靠的依據(jù)。 畫正式總體電路圖應(yīng)注意的幾點(diǎn)與畫草圖一樣，只不過要求更嚴(yán)格，更工整。一切都應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪圖。14.2  數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 14.2.1 數(shù)字電路系統(tǒng)的組成與類別 1.數(shù)字電路系統(tǒng)的組成 在電子技術(shù)領(lǐng)域里，用來對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行采集、加工、傳送、運(yùn)算和處理的裝置稱為數(shù)字電路系統(tǒng)。一個(gè)完整的數(shù)字電路系統(tǒng)往往包括輸入電路、輸出電路、控制電路、時(shí)基電路和若干子系統(tǒng)等五個(gè)部分，如圖

9、14.2.1所示。各部分具有相對(duì)的獨(dú)立性，在控制電路的協(xié)調(diào)和指揮下完成各自的功能，其中控制電路是整個(gè)系統(tǒng)的核心。14.2.1數(shù)字電路系統(tǒng)的組成 (1) 輸入電路 輸入電路的任務(wù)是將外部信號(hào)變換成數(shù)字電路能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。外部信號(hào)通常可分成模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)兩大類，如聲、光、電、溫度、濕度、壓力及位移等物理量屬于模擬量，而開關(guān)的閉合與打開、管子的導(dǎo)通與截止、繼電器的得電與失電等屬于開關(guān)量。這些信號(hào)都必須通過輸入電路變換成數(shù)字電路能夠接受的二進(jìn)制邏輯電平。 (2) 輸出電路 輸出電路將經(jīng)過數(shù)字電路運(yùn)算和處理之后的數(shù)字信號(hào)變換成模擬信號(hào)或開關(guān)信號(hào)去推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，在輸出電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間

10、常常還需要設(shè)置功放電路，以提供負(fù)載所要求的電壓和電流值。 (3)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)是對(duì)二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算以及信號(hào)傳輸?shù)裙δ艿碾娐?，每個(gè)子系統(tǒng)完成一項(xiàng)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，即某種局部的工作。子系統(tǒng)又常稱為單元電路。 (4)控制電路 控制電路將外部輸入信號(hào)以及各子系統(tǒng)送來的信號(hào)進(jìn)行綜合、分析,發(fā)出控制命令去管理輸入、輸出電路及各個(gè)子系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)、有條不紊地工作。 (5)時(shí)基電路 時(shí)基電路提供系統(tǒng)工作的同步時(shí)鐘信號(hào)，使整個(gè)系統(tǒng)在時(shí)鐘信號(hào)的作用下順序完成各種操作。 2.數(shù)字電路系統(tǒng)的類型 (1)在數(shù)字電路系統(tǒng)中，有的全是由硬件電路來完成全部任務(wù)，有的除硬件電路外，還需要加上軟件，即使用

11、可編程器件，采用軟硬結(jié)合的方法完成電路功能。后者的功能要比前者強(qiáng)得多，而且能使硬件投資減少，使用靈活方便。 根據(jù)系統(tǒng)中有無可編程器件，數(shù)字電路系統(tǒng)可分為可編程和不可編程兩大類?？删幊唐骷畹湫偷氖俏⑻幚砥鳎黄⑻幚砥髋渖先舾赏鈬酒瑯?gòu)成硬件電路，再加上相應(yīng)的軟件就可以構(gòu)成一個(gè)功能很強(qiáng)的應(yīng)用系統(tǒng)。除微處理器之外，如存儲(chǔ)器ROM、EPROM、E2PROM、RAM，可編程邏輯陣列PAL、通用可編程邏輯陣列GAL，以及各種可編程接口電路，這些器件的功能均可以通過軟件來設(shè)置。一片GAL就能代替2050片小規(guī)模集成芯片,而且可以使系統(tǒng)的可靠性大大提高。 (2)由于微處理器在可編程器件中具有一定的特殊性，

12、因而，根據(jù)系統(tǒng)中是否使用微處理器,又可將數(shù)字電路系統(tǒng)分成微處理器控制和無微處理器控制兩大類。 (3)根據(jù)數(shù)字電路系統(tǒng)所完成的任務(wù)性質(zhì)可將其分成數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)三大類。 14.2.2 數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 由于系統(tǒng)完成的任務(wù)不同，設(shè)計(jì)的數(shù)字電路系統(tǒng)規(guī)模有大有小，電路的結(jié)構(gòu)也有繁有簡(jiǎn)。無論系統(tǒng)規(guī)模的大小，其設(shè)計(jì)步驟是大體一致的，圖14.2.2所示是數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般程序。 (1)分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo) 具體設(shè)計(jì)之前，必須仔細(xì)分析系統(tǒng)的要求、性能指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等。分清楚要設(shè)計(jì)的電路屬于何種類型，輸入信號(hào)如何獲得，輸出執(zhí)行裝置是什么，工作的電壓、電流參數(shù)是多少，主要性

13、能指標(biāo)如何等等。然后查找相關(guān)的各種資料,廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。 (2)確定總體方案 對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮各種元器件的來源，最后確定一種可行的方案。     圖14.2.2 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程 (3)設(shè)計(jì)各子系統(tǒng) 將總體方案化整為零，分成若干個(gè)子系統(tǒng)或單元電路，然后逐個(gè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 每一個(gè)子系統(tǒng)一般均能歸結(jié)為組合電路與時(shí)序電路兩大類。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能選用合適的現(xiàn)成電路，芯片的選用應(yīng)優(yōu)先使用中、大規(guī)模集成電路，這樣做不僅能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，而且有利于提高系統(tǒng)的可靠性。

14、若需選用小規(guī)模電路，則先分清設(shè)計(jì)的電路是屬于組合電路還是時(shí)序電路，然后按不同的方法分別作具體設(shè)計(jì)。 (4)設(shè)計(jì)控制電路 控制電路的功能諸如系統(tǒng)清零、復(fù)位、安排各子系統(tǒng)的時(shí)序先后及啟動(dòng)停止等，在整個(gè)系統(tǒng)中起核心和控制作用。設(shè)計(jì)時(shí)最好畫出時(shí)序圖，根據(jù)控制電路的任務(wù)和時(shí)序關(guān)系反復(fù)構(gòu)思電路，選用合適的器件，使其達(dá)到功能要求。 (5)組成系統(tǒng) 各部分子系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，要繪制總系統(tǒng)原理圖。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺布各部分電路，并標(biāo)出必要的說明。 (6)安裝調(diào)試，反復(fù)修改，直至完善。 (7)總結(jié)設(shè)計(jì)報(bào)告。  14.2.3 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)

15、計(jì)方法     1.自下而上的設(shè)計(jì)方法     數(shù)字系統(tǒng)自下而上的設(shè)計(jì)是一種試探法，設(shè)計(jì)者首先將規(guī)模大、功能復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)按邏輯功能劃分成若干子模塊，一直分到這些子模塊可以用經(jīng)典的方法和標(biāo)準(zhǔn)的邏輯功能部件進(jìn)行設(shè)計(jì)為止，然后再將子模塊按其連接關(guān)系分別連接，逐步進(jìn)行調(diào)試，最后將子系統(tǒng)組成在一起，進(jìn)行整體調(diào)試，直到達(dá)到要求為止。     這種方法的特點(diǎn)是:     (1)沒有明顯的規(guī)律可循，主要靠設(shè)計(jì)者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和熟練的設(shè)計(jì)技巧，用逐步試探的

16、方法最后設(shè)計(jì)出一個(gè)完整的數(shù)字系統(tǒng)。    (2)系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)只有在系統(tǒng)構(gòu)成后才能分析測(cè)試。如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在比較大的問題，也有可能要重新設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)周期加長(zhǎng)、資源浪費(fèi)也較大。     2.自上而下的設(shè)計(jì)方法     自上而下的設(shè)計(jì)方法是，將整個(gè)系統(tǒng)從邏輯上劃分成控制器和處理器兩大部分，采用ASM 圖或RTL語言來描述控制器和處理器的工作過程。如果控制器和處理器仍比較復(fù)雜，可以在控制器和處理器內(nèi)部多重地進(jìn)行邏輯劃分，然后選用適當(dāng)?shù)钠骷詫?shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)，最后把它們連接起來，

17、完成數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。     設(shè)計(jì)步驟：    （1）明確所要設(shè)計(jì)系統(tǒng)的邏輯功能。     （2）確定系統(tǒng)方案與邏輯劃分，畫出系統(tǒng)方框圖。     （3）采用某種算法描述系統(tǒng)。     （4）設(shè)計(jì)控制器和處理器，組成所需要的數(shù)字系統(tǒng)。     14.2.4 現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)     隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展和

18、計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法也經(jīng)歷了由分立元件、小規(guī)模、中規(guī)模到大規(guī)模、超大規(guī)模、直到專用集成電路（ASIC）的發(fā)展過程。現(xiàn)在的ASIC芯片規(guī)模已經(jīng)達(dá)到幾百萬個(gè)元件。FPGA或CPLD屬于ASIC電路一類。一個(gè)復(fù)雜 的數(shù)字系統(tǒng)只要一片或幾片ASIC即可實(shí)現(xiàn)。制作ASIC的方法大體可分為兩種，一種是掩膜方法，即由半導(dǎo)體廠家制造；另一種是現(xiàn)場(chǎng)可編程方法，用戶可將所設(shè)計(jì)的電路通過計(jì)算機(jī)和開發(fā)工具，生成關(guān)于陣列連接的信息文件，并將信息文件通過編程器"編程"到芯片上。如果采用在系統(tǒng)編程器件，不需要編程器，直接將芯片裝在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)或電路板上，通過編程電纜直接對(duì)其編程或修改。&

19、#160;    一般可編程邏輯器件集成軟件開發(fā)系統(tǒng)，支持兩種設(shè)計(jì)輸入方法或兩種輸入的混合方式：一種是圖形設(shè)計(jì)輸入；另一種是硬件描述語言輸入，即計(jì)算機(jī)對(duì)輸入文件進(jìn)行編譯、綜合、優(yōu)化、適配等操作，最后生成供編程用的JEDEC文件，就可以編程到芯片中。     所謂硬件描述語言，就是利用該語言描述電路的功能、信號(hào)連接關(guān)系及定時(shí)關(guān)系。它能比電路原理圖更有效地表示硬件電路的特性。硬件描述語言在硬件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的作用與C或C+在軟件設(shè)計(jì)領(lǐng)域的作用類似。軟件語言在某一時(shí)刻只需執(zhí)行一條語句，而硬件描述語言可能同時(shí)要執(zhí)行幾條語句，因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)中

20、許多操作是并行的，這是它與軟件語言的最大區(qū)別之一。     硬件描述語言有很多種，現(xiàn)在比較流行的有ABEL和VHDL。比較而言，ABEL是來描述相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字系統(tǒng)，而VHDL則是來描述更復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)。14.3  算法狀態(tài)機(jī) (ASM)    ASM 圖是描述數(shù)字系統(tǒng)控制算法的流程圖，它是用一些特定符號(hào)按規(guī)定的連接方式來描述數(shù)字系統(tǒng)的功能。應(yīng)用ASM 圖設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)，可以很容易將語言描述的設(shè)計(jì)問題變成時(shí)序流程圖的描述，只要描述邏輯設(shè)計(jì)問題的時(shí)序流程圖一旦形成，狀態(tài)函數(shù)和輸出函數(shù)就容易獲得，從而得出相應(yīng)的硬

21、件電路。 ASM 圖表面上與通常的軟件流程圖非常相似。但ASM 圖表示事件的精確時(shí)間間隔序列,而一般軟件流程圖只表事件序列，沒有時(shí)間概念，這是兩者的根本差別。為了用ASM圖描述數(shù)字系統(tǒng)的工作過程，首先研究ASM 圖示符號(hào)。    ASM圖有三種基本符號(hào)：狀態(tài)框，判斷框和條件輸出框。 14.3.1  狀態(tài)框    數(shù)字系統(tǒng)控制序列中的狀態(tài)用一個(gè)矩形框表示，稱為狀態(tài)框?？騼?nèi)標(biāo)出在此狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)的寄存器傳輸操作和輸出，狀態(tài)的名稱置于狀態(tài)框左上角，分配給狀態(tài)的二進(jìn)制代碼位于狀態(tài)框的右上角,圖14.3.1（b）為狀態(tài)框?qū)嵗顟B(tài)框的名稱

22、是S1，其代碼是010，框內(nèi)規(guī)定的寄存器的操作是BA，輸出信號(hào)是Z。圖14.3.1中的箭頭表示系統(tǒng)狀態(tài)的流向，在時(shí)鐘脈沖觸發(fā)沿的觸發(fā)下，系統(tǒng)進(jìn)入狀態(tài)S1，在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖觸發(fā)沿的觸發(fā)下,系統(tǒng)離開狀態(tài) S1,因此一個(gè)狀態(tài)框占用一個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。由此看出，ASM 圖內(nèi)蘊(yùn)涵著事件序列特性。    控制器的控制命令由控制算法決定，為表示這些輸出命令，將其放入相應(yīng)狀態(tài)框內(nèi)，在該狀態(tài)框內(nèi)的動(dòng)作都應(yīng)在相應(yīng)該狀態(tài)時(shí)鐘結(jié)束時(shí)或結(jié)束以前完成。在該狀態(tài)期間可以根據(jù)需要定義其它輸出信號(hào)。 14.3.2 判斷框     當(dāng)控制算法存在分支時(shí)，次態(tài)不僅決定于現(xiàn)態(tài)

23、，還與現(xiàn)態(tài)時(shí)的外輸入有關(guān)，因此需要有表示分支的方法。表示分支的符號(hào)以菱形或矩形加 菱形邊框表示。判斷框表示狀態(tài)變量對(duì)控制器工作的影響，如圖14.3.2 所示。它有一個(gè)入口和多個(gè)出口，框內(nèi)填判斷條件，如果條件是真，選 擇一個(gè)出口，若條件是假，選擇另一個(gè)出口。判斷框不占用時(shí)間。 圖14.3.1 狀態(tài)框圖14.3.2 判斷框   14.3.3 條件輸出框    控制器某些狀態(tài)只有在一定條件下才能輸出。為與一般的狀態(tài)輸出相區(qū)別，用橢圓框表示條件輸出。條件輸出框如圖14.3.3(a) 所示，條件框的入口必定與判斷框的輸出相連。列在條件框內(nèi)的寄存器操作或輸

24、出是在給定的狀態(tài)下，滿足判斷條件才發(fā)生的。在圖14.3.3(b)的例子中，當(dāng)系統(tǒng)處于狀態(tài)S1時(shí)，若條件X=1，則寄存器R被清零,否則R保持不變；不論X為何值，系統(tǒng)的下一個(gè)狀態(tài)都是S2。   圖14.3.3 條件輸出框14.4  寄存器傳輸語言(RTL) 數(shù)字系統(tǒng)各模塊之間的信息傳輸，以及模塊內(nèi)部各子模塊之間的信息加工、存儲(chǔ)與傳輸操作，不能用組合電路和時(shí)序電路中采用的方法進(jìn)行描述，必須采用更高級(jí)的描述方法,方法之一是寄存器傳輸語言RTL，并且這個(gè)表示法同硬件之間有著簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種寄存器傳輸語言適于描述功能部件級(jí)的數(shù)字系統(tǒng),用RTL語言使系統(tǒng)要求與硬件

25、電路間建立對(duì)應(yīng)的關(guān)系。能簡(jiǎn)明、精確地描述系統(tǒng)內(nèi)信息的傳送和處理。 在寄存器傳輸語言中，一個(gè)語句標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)于時(shí)序流程圖中的一個(gè)狀態(tài)框，條件轉(zhuǎn)移語句對(duì)應(yīng)時(shí)序流程圖中的判斷框，用無條件轉(zhuǎn)移語句描述狀態(tài)之間的無條件轉(zhuǎn)移等等。數(shù)字系統(tǒng)中最常用到的操作有6類：    1  寄存器間相互傳送操作 在寄存器傳輸語言中，用大寫英文字母表示寄存器，也可用圖形表示，如圖14.4.1左所示。還可以把寄存器的每一位都表示出來,如圖14.4.1右所示。其中方括號(hào)內(nèi)是每一位的編號(hào)。 (1)無條件傳送語句 無條件傳送語句格式為：AB，其中，箭頭表示傳送方向，B稱為源寄存器，A稱為目的寄存

26、器。傳送操作是一個(gè)復(fù)制過程，不改變?cè)醇拇嫫鞯膬?nèi)容，無條件傳送操作一般與時(shí)鐘無關(guān)，而是在一定條件下發(fā)生。 (2)條件傳送語句 傳送條件常由控制器給出的邏輯函數(shù)規(guī)定，其中"！"和"*"是條件語句專用符,"！"稱為間隔符，其意義是間隔符左邊和右邊的數(shù)據(jù)之間沒有聯(lián)系。"*"是條件語句的連接符，"*"號(hào)右邊是傳送條件。   圖14.4.1 RTL中寄存器間相互傳遞操作 2  算術(shù)運(yùn)算操作    基本的算術(shù)操作是加、減、取反和移位。表14.4.1算

27、術(shù)操作符號(hào)表示法說明FA+BA與B之和傳輸給FFA-BA與B之差傳輸給FBB+1求寄存器B存數(shù)的補(bǔ)碼BB求寄存器B存數(shù)的反碼FA+B+1A加B的補(bǔ)碼傳輸給FAA+1加1AA-1減1    3  邏輯操作 邏輯操作是兩個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)之間的操作，包括與、或、非，為了區(qū)別于算術(shù)運(yùn)算符號(hào)，這里的與、或、非分別用符號(hào)、和字母上方加一橫表示。表14.4.2邏輯運(yùn)算符號(hào)表示法說明FA“非"操作FAB"或"操作FAB"與"操作FAB"異或"操作    4  移位操

28、作    移位操作分為左移和右移兩種。   （1）左移操作語句：AshlA，A00   （2）右移操作語句:AshrA,A30   （3）循環(huán)左移操作語句: AshlA,A0A3   （4）循環(huán)右移操作語句: AshrA,A3A0    5  輸入和輸出操作    寄存器傳輸語言還可以描述系統(tǒng)輸入、輸出操作，如果將輸入線X的數(shù)據(jù)傳送到A寄存器，則表示為     

29、60;                         AX    把寄存器A的各位傳送到輸出線時(shí)，則采用符號(hào)""表示                

30、               Z=A該語句意味著寄存器輸入與輸出線Z直接相連。    6  無條件轉(zhuǎn)移和條件轉(zhuǎn)移   （1）無條件轉(zhuǎn)移語句                      

31、;          （S）    表示下一步轉(zhuǎn)向編號(hào)為S的語句繼續(xù)執(zhí)行。   （2）條件轉(zhuǎn)移語句                   （f1，f2，fn）/（S1,S2,Sn）    其中f是系統(tǒng)變量的函數(shù)，取值為0或1,當(dāng)fi1時(shí)，執(zhí)行Si標(biāo)號(hào)的語句，當(dāng)所有的fi均為0時(shí)，順序執(zhí)行語句。   （3）空操作語句