時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例

1、時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)舉例 數(shù)字電子技術(shù)2022/7/272同步時(shí)序電路的設(shè)計(jì)步驟時(shí)序邏輯問(wèn)題狀態(tài)圖或狀態(tài)表狀態(tài)編碼驅(qū)動(dòng)方程輸出方程邏輯電路圖選定器件類(lèi)型自啟動(dòng)檢查邏輯抽象2022/7/273例1：設(shè)計(jì)一個(gè)同步四進(jìn)制（模4）可逆計(jì)數(shù)器解：設(shè)X為加法/減法計(jì)數(shù)器的選擇控制端，模4需2個(gè)觸發(fā)器，選JK觸發(fā)器。根據(jù)題意的狀態(tài)圖為：S0S1S2S3X/0/0/0/0/1/1/1/1/2022/7/274J0=K0=12022/7/2752022/7/276例2：自動(dòng)投幣售貨機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：（1）設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)投幣售貨機(jī)的控制電路，它的投幣口每次只能投入一枚五角或一元的硬幣。（2）售貨機(jī)在投入一元五角

2、硬幣后自動(dòng)給出一杯飲料；投入二元硬幣后，在給出飲料的同時(shí)找回一枚五角的硬幣。2022/7/277 根據(jù)題意的要求，可得到邏輯框圖如下： 圖中Y，X分別表示1元和五角硬幣的輸入，S表示貨物送出的信號(hào)，P表示找回的零錢(qián)。2022/7/278設(shè)計(jì)步驟：（1）邏輯抽象，得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。 設(shè)投幣信號(hào)Y 、 X 為輸入邏輯變量，投入時(shí)為1，未投入時(shí)為0。 設(shè)給出飲料和找錢(qián)為兩個(gè)輸出變量（S、P)，給出飲料時(shí)S=1，找回一枚五角硬幣時(shí)P=1。注意：設(shè)傳感器產(chǎn)生的投幣信號(hào)在電路轉(zhuǎn)入新?tīng)顟B(tài)的同時(shí)也隨之消失。2022/7/279設(shè)投幣前電路的初始狀態(tài)為S0。 在S0態(tài)時(shí)，投入五角硬幣后轉(zhuǎn)到S1態(tài)。 若投入一

3、元硬幣后轉(zhuǎn)到S2態(tài)。 在S1態(tài)時(shí)，再投入五角的硬幣后轉(zhuǎn)到S2態(tài)。 若投入一元硬幣后轉(zhuǎn)到S0態(tài)。 同時(shí)輸出飲料（S=1），但不找錢(qián)（P=0）。 在S2態(tài)時(shí)，再投入五角的硬幣后轉(zhuǎn)到S0態(tài)。 同時(shí)輸出飲料（S=1），但不找錢(qián)（P=0）。 若投入一元硬幣后轉(zhuǎn)到S0態(tài)。 同時(shí)輸出飲料（S=1），但找回五角（P=1）。2022/7/2710S0S1S2YX/SP00/0001/0000/0010/1001/0000/0010/0001/1010/11（2）狀態(tài)分配 因?yàn)殡娐返臓顟B(tài)數(shù)為3，選觸發(fā)器的個(gè)數(shù)為2。設(shè)觸發(fā)器的狀態(tài)用Q1 、Q0表示， 取Q1 Q0=00、01、10分別作為S0、S1、S2的編碼，則

4、可得狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表。2022/7/2711Q1Q0000110YX/SP00/0001/0000/0010/1001/0000/0010/0001/1010/112022/7/2712Q1 Q2 Y X S P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 S1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 S0S2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

5、0 0 0 0 0 0 0 1 0 2022/7/2713（3）根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，經(jīng)卡諾圖化簡(jiǎn)，得到的狀態(tài)方程和輸出S和P的最簡(jiǎn)表達(dá)式。S=Q1X+Q1Y+Q0YP=Q1Y2022/7/2714 在數(shù)字系統(tǒng)中經(jīng)常需要一些特殊的串行周期性信號(hào)，在每個(gè)循環(huán)周期中，數(shù)碼 1 和 0 按一定的順序排列，稱(chēng)為序列信號(hào)。序列信號(hào)可以用來(lái)作為數(shù)字系統(tǒng)的同步信號(hào)，也可作為地址碼、偽隨機(jī)碼等，它有著廣泛的用途。產(chǎn)生序列信號(hào)的電路稱(chēng)為序列信號(hào)發(fā)生器。序列信號(hào)發(fā)生器通常可以用移位寄存器產(chǎn)生，也可以由計(jì)數(shù)器和變量譯碼器組合而成。2022/7/2715例3：序列信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)8位序列信號(hào)“00010111”的計(jì)

6、數(shù)型序列信號(hào)發(fā)生器。 解：8位序列信號(hào)需有8個(gè)狀態(tài)來(lái)記，即序列長(zhǎng)度=8，可選一個(gè)4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（74LS161）或選十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160。 設(shè)在計(jì)數(shù)器低3位Q2Q1Q0的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過(guò)程中，每一狀態(tài)輸出符合給定序列要求的信號(hào)，因此可列出以下?tīng)顟B(tài)表：2022/7/2716Q2Q1Q0Y0 0000010010001111000101111011111Y=Q0Q1+Q0Q2+Q1Q22022/7/2717計(jì)數(shù)型序列信號(hào)發(fā)生器Y=Q0Q1+Q0Q2+Q1Q22022/7/2718（1）將電路按功能劃分成3個(gè)功能塊 例4 分析下圖所示電路的邏輯功能。設(shè)輸出邏輯變量R、Y、G分別為紅、黃和綠燈的控制信號(hào)，時(shí)鐘脈沖CP的周期為10 S。 計(jì)數(shù)器 譯碼器 門(mén)電路 （2）分析各功能塊電路的邏輯功能 8進(jìn)制計(jì)數(shù)器 反碼輸出的數(shù)據(jù)分配電路 輸出譯碼電路 2022/7/2719圖5-44 例5-2電路的工作波形 （3）分析總體邏輯功能,畫(huà)出電路的工作波形。 在CP作用下，計(jì)數(shù)器循環(huán)計(jì)數(shù)，輸出信號(hào)R持續(xù)30S，Y持續(xù)10S，G持續(xù)30 S，Y持續(xù)10S，周而復(fù)始?？傮w電路邏輯功能為交通燈控制電路。 該