時序電路設(shè)計

1、1、電子技術(shù)，第5章時序邏輯電路，數(shù)字電路，第15講時序邏輯電路設(shè)計，2。主題：同步時序邏輯電路設(shè)計：重點(diǎn)：求解驅(qū)動方程的難點(diǎn)：建立狀態(tài)圖及其編碼的理解教學(xué)目標(biāo)：使學(xué)生掌握時序邏輯電路的設(shè)計方法和基本步驟。理解邏輯抽象和狀態(tài)編碼的含義教學(xué)過程：設(shè)計的基本步驟示例1示例2示例3，3，5.3同步時序邏輯電路的設(shè)計方法和步驟，1。根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置狀態(tài)，并導(dǎo)出原始狀態(tài)圖或狀態(tài)表。(1)分析給定的邏輯問題，確定電路的輸入變量、輸出變量和狀態(tài)數(shù)。()定義輸入和輸出邏輯狀態(tài)的含義，并按順序?qū)﹄娐窢顟B(tài)進(jìn)行編號。()根據(jù)主題含義列出原始狀態(tài)圖或狀態(tài)表。2，狀態(tài)簡化。消除冗余狀態(tài)，獲得簡化的狀態(tài)圖(表)。當(dāng)兩個狀

2、態(tài)被轉(zhuǎn)換成具有相同輸入和相同輸出的相同程度的狀態(tài)時，它們被稱為等價狀態(tài)。等效狀態(tài)是重復(fù)的，可以組合成一個。4，5。根據(jù)編碼狀態(tài)表列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，得到所設(shè)計電路的狀態(tài)方程和輸出方程，結(jié)合狀態(tài)方程和觸發(fā)器的邏輯功能，推導(dǎo)出待設(shè)計電路的驅(qū)動方程。6.根據(jù)輸出方程和驅(qū)動方程繪制邏輯圖。4.選擇觸發(fā)器的類型。7.檢查電路是否能自動啟動。3、狀態(tài)分配，也稱為狀態(tài)碼。也就是說，一組適當(dāng)?shù)亩M(jìn)制代碼被分配給簡化狀態(tài)圖(表)中的每個狀態(tài)。由于n個觸發(fā)器有不同的狀態(tài)組合，為了得到m個狀態(tài)組合，必須考慮(5)同步時序邏輯電路的設(shè)計過程，(6)同步計數(shù)器的設(shè)計實例，以及(1)同步五進(jìn)制加法計數(shù)器的設(shè)計。(1)根據(jù)設(shè)計

3、要求，設(shè)置狀態(tài)并繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。狀態(tài)圖不需要簡化。狀態(tài)碼表，原始狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，(2)狀態(tài)分配，列狀態(tài)碼表。狀態(tài)數(shù)m=5，所以觸發(fā)器數(shù)：n=3，7。(3)選擇觸發(fā)類型。選擇jk觸發(fā)器。(4)找出每個觸發(fā)器的驅(qū)動方程和執(zhí)行方程。列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表，畫出電路的子狀態(tài)卡諾圖。8，根據(jù)子狀態(tài)卡諾圖，得到每個觸發(fā)器的子狀態(tài)方程、9，從狀態(tài)方程得到驅(qū)動方程、10，然后畫出輸出卡諾圖，得到電路的輸出方程。11、通過邏輯分析繪制完整的電路狀態(tài)圖。(7)檢查它是否能自動啟動?？梢钥闯觯绻娐愤M(jìn)入無效狀態(tài)101、110和111，在cp脈沖的作用下，將分別進(jìn)入有效狀態(tài)010、010和000。因此，電路可以自己啟動。例：試

4、圖設(shè)計一個帶進(jìn)位輸出的三進(jìn)制計數(shù)器，解：狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，13，子狀態(tài)/輸出的卡諾圖()，14，卡諾圖分解，15，三進(jìn)制同步計數(shù)器電路，16，三進(jìn)制同步計數(shù)器電路狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，17，2，通用時序邏輯電路設(shè)計例。s0初始狀態(tài)(未接收到1時狀態(tài)之前的狀態(tài))；設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測器。檢測器有一個輸入端x，其功能是檢測輸入信號。當(dāng)連續(xù)輸入三個1(以及三個以上的1)時，電路輸出y=1，否則輸出y=0。解決方案：(1)根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)置狀態(tài)：s2x=11(連續(xù)輸入兩個1s后的狀態(tài))。s1x=1狀態(tài)(進(jìn)入1后的狀態(tài))；s3x=111連續(xù)輸入三個1(以及三個以上的1)后的狀態(tài)。18，電路處于初始狀態(tài)s0，并且電路已經(jīng)

5、轉(zhuǎn)到狀態(tài)s1。(2)根據(jù)主題，可以畫出原始狀態(tài)圖：19，20，畫出原始狀態(tài)圖，21，(3)簡化狀態(tài)。從上表可以看出，s2和s3是等價的狀態(tài)，因此s2和s3由s2組合和表示，以獲得簡化的狀態(tài)圖3360、22、(4)狀態(tài)分配。電路有三種狀態(tài)，可以用2位二進(jìn)制代碼組合中的三個代碼來表示(00，01，10，11)。在本例中，s0=00，s1=01，s2=1。(5)選擇觸發(fā)器。在本例中，選擇了由兩個下降沿觸發(fā)的jk觸發(fā)器。例2(6)中電路子狀態(tài)/輸出的卡諾圖(卡諾圖)，計算出狀態(tài)方程、驅(qū)動方程和輸出方程。25，電路的子狀態(tài)方程和輸出方程可以從輸出卡諾圖中得到：分解卡諾圖，26，(7)畫出邏輯圖。根據(jù)驅(qū)動

6、方程和輸出方程，畫出邏輯圖，27，(8)檢查它是否能自己啟動，以及電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是否能自己啟動！如何用d觸發(fā)器實現(xiàn)邏輯電路？28，示例3:設(shè)計火柴自動售貨機(jī)的邏輯電路。它的投幣口一次只能放一兩分錢。機(jī)器放入三分硬幣后，給了一盒火柴；放入四個25美分硬幣(兩個10美分硬幣)后，分發(fā)火柴并找回一個10美分硬幣。解決方案：分別輸入變量，這意味著輸入一個二進(jìn)制數(shù)和一便士。輸出變量、分別表示給出了一盒匹配項并給出了更改。硬幣插入之前的狀態(tài)，硬幣插入之后的狀態(tài)，硬幣插入之后的狀態(tài)(一個二進(jìn)制或兩個二進(jìn)制)，29，示例3的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，30，示例3的電路子狀態(tài)/輸出的卡諾圖()，31，卡諾圖的分解，32，示

7、例3的邏輯圖，33，設(shè)計電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。設(shè)置進(jìn)位輸出端.解決方案：1)根據(jù)主題繪制狀態(tài)圖，35)對狀態(tài)進(jìn)行編碼，3)對狀態(tài)圖和表格進(jìn)行編碼，36)無效狀態(tài)，37)選擇觸發(fā)器m=4n=2并以兩個上升沿觸發(fā)d觸發(fā)器。5)找出輸出方程和驅(qū)動方程，38、39、6)從狀態(tài)方程檢查自啟動能力：7)原理圖，帶自啟動能力，40。示例：嘗試觸發(fā)器和與非門來設(shè)計一個紅、黃、綠交叉路口交通燈控制電路，并要求它按照圖示的順序循環(huán)工作。41，解決方案：1。分析框圖1)要設(shè)計的控制系統(tǒng)有6個輸出，沒有外部輸入。南北方向：綠色、紅色和黃色燈sg、sr、sy東西方向：綠色、紅色和黃色燈eg、er、ey設(shè)置：sg、sr、sy、eg、er、ey=1，sg、sr、sy、eg、er、ey=0，42，2)每分鐘一個ey=1 1分鐘s1 sg=1，er=1分鐘s2 sy=1，er=1分鐘s3 sr=1，eg=1分鐘s4 sr=1，eg=1分鐘s5狀態(tài)碼m=6，取觸發(fā)數(shù)字n=3，44，3。編碼后的狀態(tài)圖，45，4 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1