第12讲时序逻辑电路-2

数字逻辑DigitalLogic青岛理工大学广义双语教学课程课程网站211.64.192.581时序逻辑电路第6章SequentiallogicCircuitsIndigitalcircuittheory,sequentiallogicisatypeoflogiccircuitwhoseoutputdependsnotonlyonthepresentinputbutalsoonthehistoryoftheinput.Thisisincontrasttocombinationallogic,whoseoutputisafunctionof,andonlyof,thepresentinput.Inotherwords,sequentiallogichasstorage(memory)whilecombinationallogicdoesnot.(2)26.4

基于触发器的同步时序逻辑电路的设计同步时序逻辑电路的设计方法设计的一般步骤:一、逻辑抽象，求出状态转换图或状态转换表1.

分析给定的逻辑问题，确定输入/输出变量、电路状态数。2.

定义输入/输出逻辑状态以及每个电路状态的含意，并对电路状态进行编号。3.

按设计要求列出状态转换表，或画出状态转换图。3二、状态化简若两个状态在相同的输入下有相同的输出，并转换到同一个次态，则称为等价状态；等价状态可以合并。三、状态分配（状态编码）1.确定触发器数目N。2.给每个状态规定一个代码。（通常编码的取法、排列顺序都依照一定的规律）同步时序逻辑电路的设计方法2N-1<M个状态≤2N4四、选定触发器类型求出状态方程，驱动方程，输出方程。五、检查自启动六、画出逻辑图同步时序逻辑电路的设计方法Inanidealsynchronouscircuit,everychangeinthelogicallevelsofitsstoragecomponentsissimultaneous..Thesetransitionsfollowthelevelchangeofaspecialsignalcalledtheclock.5同步时序逻辑电路的设计方法例：设计一个同步十进制减法计数器，用JK触发器，能自启动抽象、画出状态转换图十进制计数器需要10种状态，不能化简。S0S1S2/1/0/0S3/0S4S5S6/0/0S7/0/0/0S8S9/0M=10，n=4，

用4个JK触发器。6状态转换图0000000100100011010001010110011110011000状态编码：用8421BCD码。/1/0/0/0/0/0/0/0/0/0/B7设计一个同步十进制减法计数器，能自启动。列出状态转换表0010110011000100110110101101111111100000010000000110000001100000100010000011000000100000008次态和输出的卡诺图0000111001/10000/00011/00100/00010/00001/00110/00101/0××××/×××××/×0111/01000/0××××/×××××/×××××/×××××/×1110010110输出方程设计一个同步十进制减法计数器，能自启动。0010110011000100110110101101111111100000010000000110000001100000100010000011000000100000009次态的卡诺图0010000000××01××××1101100000010011××10××××1101100000101010××10××××11011000001110100101××10××××111001011000111001001110010011100110由于利用约束项进行化简，次态和输出的卡诺图：0000111001/10000/00011/00100/00010/00001/00110/00101/00011/01100/00111/01000/01110/00101/01010/00101/01110010110输出方程设计一个同步十进制减法计数器，能自启动。11检查能否自启动0000000100100011010001010110011110011000110011011110111110101011能自启动12状态方程驱动方程设计一个同步十进制减法计数器，能自启动。输出方程根据驱动方程和输出方程画逻辑图13逻辑图：1&&CPFF2FF1JQKJQKJQKFF3FF0BJQK&14例：设计一个串行数据检测器，要求在连续输入三个或三个以上“1”时输出为1，其余情况下输出为0。(1)抽象、画出状态转换图(2)状态化简同步时序逻辑电路的设计方法用X（1位）表示输入数据用Y（1位）表示输出（检测结果）S0S11/00/0S21/00/00/0S31/10/01/1X/Y15(3)状态分配取n=2，令的00、01、10为则，00011016三、状态分配次态和输出的卡诺图17(4)选用JK触发器，求方程组状态方程驱动方程18(5)检查电路能否自启动能自启动将状态“11”代入状态方程和输出方程，分别求X=0/1下的次态和现态下的输出，得到：19(6)画逻辑图&&&120计数器+译码器→顺序节拍脉冲发生器6.5.2基于MSI的时序逻辑电路的分析21计数器+数据选择器→序列脉冲发生器序列脉冲发生器发生的序列：0001011122HomeworkInPage182-1866-7，9，10，Chapter623实验3自动售饮料机的控制逻辑电路设计实验内容：

1.设计一个自动售饮料机的控制逻辑电路。2.在完成以上逻辑设计后，用VHDL编程并仿真（时序）。该机器有一个投币口，每次只能投入1枚1元或5角的硬币。当投入了1元5角的硬币，机器自动给出1杯饮料。当投入了2元的硬币，机器在自动给出1杯饮料时，还找回1枚5角的硬币。确定输入/输出变量、电路的状态并化简，做出状态转换图、状态转换表。24习题参考答案4-12用8选1数据选择器产生逻辑函数如果用ABC作为数据选择器的地址（A=A2，B=A1，C=A0），D作为数据，则函数变换成解：首先把逻辑函数变换成最小项之和的形式A0D0D1D2D3D4D5D6D7

A18选1数据选择器A2

FD7=D6=D3=1，D5=D0=0，D4=D1=D，D2=，逻辑图25习题参考答案4-12用8选1数据选择器产生逻辑函数如果用BCD作为数据选择器的地址（B=A2，C=A1，D=A0），A作为数据，则函数变换成解：D7=D6=D4=1，D2=D0=0D5=D1=A，D3=，A0D0D1D2D3D4D5D6D7

A18选1数据选择器A2

F逻辑图26习题参考答案4-13根据表4.23所示的功能表设计一个函数发生器电路，用8选1数据选择器实现。首先根据所给问题列出真值表。解：S1

S0Y00011011A⊙BA·BA+BBAÅ27习题参考答案4-13真值表解：卡诺图化简S1

S0Y00011011A⊙BA·BA+BBAÅS1

S0

ABY00000001001000111001010001010110011100011000100110101011011111001101111011110110S1S01000AB000100011010111001010111111028习题参考答案4-13函数变换为解：化简后用S1AB作为地址，S0作为数据输入，即S1=A2，A=A1，B=A01A0D0D1D2D3D4D5D6D7

A18选1数据选择器A2

FD6=D5=D3=1，D1=D2=D4=0，D7=D0=，逻辑图29习题参考答案设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮。用数据选择器实现。用A、B、C分别表示3个开关的状态，Z=1表示电灯亮，Z=0表示电灯灭。令ABC=000时的状态Z=0。列出真值表：解：逻辑函数表达式：4-15ABC00000101001110010111011101101001Z3个变量，可以用4选1数据选择器实现。30习题参考答案设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮。用数据选择器实现。解：4-153个变量，可以用4选1数据选择器实现。若用输入变量AB作为地址，C作为数据输入，即A1=A，A0=B，D0=D3=C，D1=D2=。

A1A0D3D2D1D0

4选1数据选择器

Y1逻辑图311、（18分）进位计数制转换（101110.1101）2=（46.8125）10（25.625）10=（11001.101）2=（19.A）16（45/64）10=（0.10110