《数字电路与逻辑设计》第6章-(5)

1、移存型计数器1图6.5.25 移存型计数器的一般结构FnFn-1F2F1组合逻辑CP2 （1）属于同步计数器，存在反馈网络。 （2）第一级触发器的激励由输入决定，其余触发器更新均符合Qin+1=Qi-1n 对于DFF：Di=Qi-1 对于JKFF：Ji=Qi-1，Ki=Qi-1 （3）状态转移表符合移存规律 （4）设计简单，只要设计第一级触发器的激励即可。移存型计数器的特点3移存型计数器的分析与同步计数器的分析步骤相同，只是最后得到的状态转移表满足移存规律。4移存型计数器的设计设计步骤：（1）首先根据模长M确定触发器个数n: nlog2M。（2）列状态转移表，必须满足移存规律（关键：从2n个状

2、态中按移存规律找出所需的M个状态。 ）；（3）列激励表，求激励方程，检查自启动性；（4）画逻辑图 。5例 6.5.6 试用DFF设计 M=5的移存型计数器。 解 (1)选用3个触发器。图6.5.26 Q3 Q2 Q1 左移状态流程图000010001011100101111110Q3Q2Q1有效循环6000010001011100101111110有效循环状态转移表：7Q1n+1=Q3nQ2n Q1=Q3nQ2n (Q1n + Q1n) =Q3nQ2n Q1n+ Q3nQ2n Q1n D1=Q3nQ2n J1=Q3nQ2n K1=Q3nQ2n 计数器满足自启动性。8画逻辑图：CPQ 1DC1Q

3、Q 1DC1QQ 1DC11000；0110-1100 110001111110001110000001111100000010101010011101010101100100101116用MSI移存器构成环形或扭环形计数器。 = Q0n+1DSR= Q3n图6.5.31 74194构成的环形计数器17表6.5.17 图6.5.31电路的状态转移表CPQ0Q1Q2Q3状态转移路线11110201113101141101186.6 序列码发生器 序列码：周期性重复出现的一串数码称为序列码。例：10110 10110 循环长度：一个周期内数码的个数称为序列长度。序列码电路：产生序列码的电路。结构类

4、型： 计数型序列码发生器 反馈移存型序列码发生器 19f1fm组合逻辑模M计数器QnQn-1Q1图6.6.1 计数型序列码发生器的结构图计数型序列码发生器20图6.6.2 反馈移存型序列码发生器的结构图组合逻辑QnQn-1Q1FnFn-1F1CPf反馈移存型序列码发生器21计数型序列码发生器的设计设计步骤：先设计模值为序列长度的计数器再设计一组合电路，其输入为计数器各触发器的输出Qi，输出为序列码F。 22例：设计产生序列码F=11110101 11110101的计数型序列码发生器 解：方法一：用小规模器件实现（1）设计M=8的计数器，方法同前面的同步（异步）计数器的设计。本解取n=3 的异步

5、二进制加法计数器Q 1J C1 Q 1KQ 1J C1 Q 1KQ 1J C1 Q 1KQ3Q2Q1CP11111123（2）设计组合电路 Q3 Q2 Q1F00000101001110010111011111110101组合电路真值表为： 用卡诺图化简得到：F=Q3+Q1 24逻辑图为：用卡诺图化简得到：F=Q3+Q1 Q 1J C1 Q 1KQ 1J C1 Q 1KQ 1J C1 Q 1KQ3Q2Q11CPF11111125方法二、用中规模器件MSI实现。计数器可以用74161实现M=8的计数器。组合电路可以用74151实现。 26功能冒险：组合电路的输入端发生多个变量改变时，可能存在功能

6、冒险。克服方法：（1）当计数状态发生改变时，只有一个码发生改变，即编码采用格雷码，如扭环型计数器产生的编码状态。27（2）加取样脉冲：对于上述MSI构成的序列码发生器，只要将CP脉冲接入74151的EN端即可。28思考：用JKFF实现计数器，用74151实现组合电路，问：如何加取样脉冲？答：将CP接入EN。29移存型序列码发生器的设计设计方法类似移存型计数器的设计。模长为序列码的循环长度，状态编码符合序列码的变化规律。30例：设计产生序列码101000，101000，的反馈移存型序列码发生器。解：（1）M=6，至少需要3个触发器来实现。（2）列状态转移表： 010100000001010101

7、模数状态转移路线Q1Q2Q3M=431需增加一个触发器,取n=4，列状态转移表0101100010Q3100010100001000011模数状态转移路线Q1Q2Q4M=632求激励函数Q4Q3Q2Q1 0110110001100010110100D1D1 = Q3Q2Q1 + Q4Q2 = Q3Q2Q1 Q4Q233(3)作逻辑图图6.6.4 例6.6.2的逻辑图34最长线性序列码（m序列）发生器 m序列的用途：（1）用于测试通信线路。（2）用于保密通信。m序列是一种伪随机序列。m序列的产生电路：一种反馈移存型的序列码发生器。 35m序列的特点 （1）n个触发器构成M=2n-1的m序列；最长

8、（max）（2）反馈电路用异或门实现；（3）在一个周期内，几乎出现0和1的各种组合情况，看上去象一个随机数，如n个1，n-1个0，n-1个1，n-2个0 （4）m序列是线性码，即m序列与左移或右移若干位的m序列相异或仍为m序列。36图6.6.5 m序列码发生器的一般结构37图6.6.6 M=15的m序列码发生器101011010110001110010100001000011000110011101111011110110101写出序列码：111100010011010，111100010011010， 38m序列的线性特性线性：1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1

9、0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1右移1位左移3位39表6.6.4 m序列码反馈函数表20,172010,71019,18,17,14199,5918,17,16,13188,6,5,4817,14177,6716,14,13,11166,5615,14155,3514,13,11,9144,3413,12,10,9133,2312,11,8,6122,1211,91111fnfn40Q4Q3Q2Q10000101011010110001110010100001000011000110011101111011110

10、110101图6.6.7 M=15的m序列码发生器的状态转移图自启动性讨论修改反馈函数为： D1 =Q3Q4 + Q3Q2Q1Q0 41从状态转移图看出，电路不具有自启动性，需要把全0状态的次态进入有效循环。即0000的次态0001，D1的真值表对应0000的输出应为1。具有自启动性的通用反馈函数为： D1=f+QnQn-1Qn-2Q1 42m序列的应用若要求设计已知序列码长度，但码型可以不限的序列码发生器，则m序列码发生器是最好的选择。101011010110001110010100001000011000110011101111011110110101原理：循环状态计到某个状态时，跳过2n

11、-1-M个状态，且进入的下一状态必须满足移存规律。例如，实现M=11的序列码发生器。关键：寻找起跳状态。43起跳状态的确定方法作长度为2n-1的线性序列I将I序列向左移2n-1-M位，得线性序列II将和进行异或运算，得线性序列III在中找到10000码组，序列中对应位置的n位码就是起跳状态。n-1个方法一：在状态转移图中，依次查询各状态，寻找满足要求的起跳状态。方法二：44例：设计 M=10的序列码发生器。解：在状态转移图中需跳过5个状态，寻找起跳状态： 得到起跳状态为0011 45修改后的状态转移图D1= f Q4Q3Q2Q1+Q4Q3Q2Q1 =Q4Q3 Q4Q3Q2Q1 + Q4Q3Q2

12、Q1修改反馈函数：在D1的真值表中对应0011格的值取反。得到：46修改反馈函数一般式为： D1= f 起跳状态+QnQn-1Qn-2 Q1 47例: 设计M=16的序列码发生器。解： 触发器的级数 n = 4修改D1的表达式，把0000纳入M=15的m序列码发生器的状态转移图中000010101101011000111001010000100001100011001110111101111011010148000010101101011000111001010000100001100011001110111101111011010110000000D1 = fQ4Q3Q2Q100000001

13、D1 = fQ4Q3 Q2Q1 Q4 Q3 Q2 Q1即：D1 = fQ3Q2Q1496 .7 顺序脉冲发生器 作用：在数字系统中，需要一种分配器产生节拍信号，这种节拍控制信号就是一种顺序脉冲：按时间顺序依次出现的一组高电平（低电平）的顺序信号。能够产生这种顺序脉冲的电路是称为顺序脉冲发生器。节拍分配器：电位信号脉冲分配器：脉冲信号 50图6.7.1 电位信号和脉冲信号CP(a)电位信号(b)脉冲信号513.顺序脉冲发生器的设计输出端较多时：采用计数器和译码器。 输出端较少时：采用环形计数器。 二、举例例6.7.1 试设计四输出节拍分配器。解 (1)设计 M=4 的计数器52表6.7.1 2-4线译码器的真值表Q2Q1Y0Y1Y2Y300100001010010001011000153图6.7.2 四输出分配器CPQ0Q1Y0Y1Y2Y3(一) 由四进制计数器( JK 触发器) 和译码器构成54(二) 由 D 触发器和译码器构成C11DQ0Q0RDC11DQ1Q1FF0FF1=1CPCRRD111Y