数电理论课课件ch06

1、6.3 同步时序逻辑电路的设计6.3.1 设计同步时序逻辑电路的一般步骤6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例6.3 同步时序逻辑电路的设计 同步时序逻辑电路的设计是分析的逆过程,其任务是根据实际逻辑问题的要求，设计出能实现给定逻辑功能的电路。6.3.1 设计同步时序逻辑电路的一般步骤同步时序电路的设计过程(1)根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表(2)状态化简-求出最简状态图 ；合并等价状态，消去多余状态的过程称为状态化简等价状态：在相同的输入下有相同的输出，并转换到同一个次态去的两个状态称为等价状态。明确电路的输入条件和相应的输出要求，分别确定输入变量和输出变量的数目和符号。找出所有

2、可能的状态和状态转换之间的关系。根据原始状态图建立原始状态表。(3)状态编码（状态分配）；(4)选择触发器的类型(6)画出逻辑图并检查自启动能力。给每个状态赋以二进制代码的过程。根据状态数确定触发器的个数，(5)求出电路的激励方程和输出方程 ；（M:状态数;n:触发器的个数）2n-1M2n 例1 用D触发器设计一个8421 BCD码同步十进制加计数器。 8421码同步十进制加计数器的状态表000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次 态现 态计数脉冲CP的顺

3、序6.3.2 同步时序逻辑电路设计举例000010019100100018000111107111001106011010105101000104001011003110001002010010001100000000次 态现 态计数脉冲CP的顺序(2) 确定激励方程组0000000100011110011010100010110001001000激励信号D3、 D2、 D1、 D0是触发器初态的函数D3、 D2、 D1、 D0、是触发器初态还是次态的函数？画出各触发器激励信号的卡诺图 画出完全状态图电路具有自启动能力(3) 画出逻辑图，并检查自启动能力画出逻辑图例2:设计一个串行数据检测器。

4、电路的输入信号X是与时钟脉冲同步的串行数据，其时序关系如下图所示。输出信号为Z；要求电路在X信号输入出现110序列时，输出信号Z为1，否则为0。a 初始状态;b A输入1后;c A输入11后;d A输入110后。 2.）定义输入 输出逻辑状态和每个电路状态的含义；1.）确定输入、输出变量及电路的状态数:输入变量：A状态数：4个输出变量：Z解: (1)根据给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表 2. 状态化简列出原始状态转换表现态次态/输出A=0A=1aa / 0b / 0ba / 0c / 0cd/ 1c/ 0da/ 0b/ 0现态次态输出A=0A=1aa/ 0b /0ba / 0c/0ca

5、/1c /0abc0/01/00/01/01/00/13、状态分配令 a = 00，b = 01，c = 11， 现态Q1Q0Q1n+1 Q0n+1 YA=0A=10000 / 001 /00100 / 011 /01100 / 111 /04、选择触发器的类型触发器个数: 两个。 类型：采用对 CP 下降沿敏感的 JK 触发器。abc0/01/00/01/01/00/1 5. 求激励方程和输出方程现态Q1Q0Q1n+1 Q0n+1 YA=0A=10000 / 001 /00100 / 011 /01100 / 111 /0J=XK=1J=1K=XJ=XK=0J=0K=X状态转换真值表及激励信

6、号K0J0K1J1激励信号YA0000000000101001010000 0100111101 0110001111111100 卡诺图化简得激励方程输出方程 6. 根据激励方程和输出方程画出逻辑图,并检查自启动能力激励方程输出方程当 = 10时100001110/01/00/01/01/00/10/11/1输出方程能自启动检查自启动能力和输出A=0 = 00A=1 = 11输出方程修改电路例；用D 触发器设计状态变化满足下状态图的时序逻辑电路1、列出原始状态表原始状态表f / 1a / 0gf / 1g / 0ff / 1a / 0ef / 1e / 0dd / 0a / 0cd / 0c

7、 / 0bb / 0a / 0aA=1A=0次态/输出（Sn+1/Y）现态（Sn）f / 1a / 0gf / 1g / 0ff / 1a / 0ef / 1e / 0dd / 0a / 0cd / 0c / 0bb / 0a / 0aA=1A=0次态/输出（Sn+1/Y）现态（Sn）第一次化简状态表f / 1e / 0ff / 1a / 0ef / 1e / 0dd / 0a / 0cd / 0c / 0bb / 0a / 0aA=1A=0次态/输出（Sn+1/Y）现态（Sn）2、状态表化简011 / 1000 / 0100011 / 1100 / 0011011 / 0000 / 0010

8、011 / 0010 / 0001001 / 0000 / 0000A=1A=0次态/输出（Sn+1/Y）现态（Sn）已分配状态的状态表2、状态编码a=000;b=001;c=010 ;d=011;e=100最后简化的状态表d / 1a / 0ed / 1e / 0dd / 0a / 0cd / 0c / 0bb / 0a / 0aA=1A=0次态/输出（Sn+1/Y）现态（Sn）三种状态分配方案状态方案1自然二进制码方案2格雷码方案3“一对一”a0 0 00 0 00 0 0 0 1b0 0 10 0 10 0 0 1 0c0 1 00 1 10 0 1 0 0d0 1 10 1 00 1 0 0 0e1 0 01 1 01 0 0 0 0状态转换真值表111010010000