数字电子技术 -第05章 时序逻辑电路-时序逻辑电路的设计

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1、5.4时序逻辑电路的设计方法一、同步时序逻辑电路的设计方法1．同步时序逻辑电路的设计步骤（1）根据设计要求，设定状态，导出对应状态图或状态表。（2）状态化简。消去多余的状态，得简化状态图（表）。（3）状态分配，又称状态编码。即把一组适当的二进制代码分配给简化状态图（表）中各个状态。（4）选择触发器的类型。（5）根据编码状态表以及所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计电路的输出方程和驱动方程。（6）根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。（7）检查电路能否自启动。2．同步计数器的设计举例例6.5.1设计一个同步5进制加法计数器SSS解:(1）根据设计要求，设定状态，画出

2、状态012转换图。（2）状态分配，列状态转换编码表。S4S3状态转换编码表现态次态输出状态转换顺序Q2nQ1nQ0nQ1n+1Q1n+1Q0n+1YS00000010S10010100S20100110S30111000S41000001（3）选择触发器。选用JK触发器。（4）求各触发器的驱动方程和进位输出方程。列出JK触发器的驱动表，画出电路的次态卡诺图。JK触发器的驱动表QnQnQn→Qn+1JK1000011110n000×Q2011×000101010001110×111×01000×××根据次态卡诺图和JK触发器的驱动表可得各触发器的驱动卡诺图：JK

3、触发器的驱动表Qn→Qn+1JKJ2QnQn1000011110000×Qn011×20010010×111×01××××K2QnQnQnQn100100111010Qn000111102n××××Q02001010100011011×××1000×××JQQ201K12JK触发器的驱动表nnQQ10Qn→Qn+1JKn00011110Q000×2001010100011011×010×11000×××11×0JQnQnK1QnQn110100001111000011110nnQQJQ2210001××0××10KQ1010×××1××××J0QnQn

4、K0QnQn10100001111000011110nnQQ22JQ01××10×11×02K1010×××1××××再画出输出卡诺图可得电路的输出方程：YQ2nnYQQ1000011110（5）将各驱动方程归纳如下：nQ2JQK010000002J1Q0K1Q011×××JQQK12012（6）画逻辑图。QQ21Q0YQ1J&Q1JQ1J进位输出C1∧C1∧C1∧1K1K1KCP（7）检查能否自启动利用逻辑分析的方法画出电路完整的状态图。111110101QQQ/Y/1210/1/1/0/0000001010/1/0/0100011可见，如

5、果电路进入无效状态101、110、111时，在CP脉冲作用下，分别进入有效状态010、010、000。所以电路能够自启动。3．一般时序逻辑电路的设计举例典型的时序逻辑电路具有外部输入变量X，所以设计过程要复杂一些。例6.5.2设计一个串行数据检测器。该检测器有一个输入端X，它的功能是对输入信号进行检测。当连续输入三个1（以及三个以上1）时，该电路输出Y=1，否则输出Y=0。解：（1）根据设计要求，设定状态:：S0——初始状态或没有收到1时的状态；S1——收到一个1后的状态；S2——连续收到两个1后的状态；S3——连续收到三个1（以及三个以上1）后的状态。0/0

6、（2）根据题意可画0/0SS01/01出原始状态图：X/Y0/01/0S0/0SS321/1（3）状态化简。1/1观察上图可知，S20/0和S3是等价状态，0/0SS所以将S2和S3合并，01/01并用S表示，得简X/Y1/02S0/0化状态图:S21/1（4）状态分配。该电路有3个状态，可以用2位二进制代码组合（00、01、10、11）中的三个代码表示。本例取S0=00、S1=01、S2=11。0/00/000011/0X/Y1/0QQ0/010111/1（5）选择触发器。本例选用2个D触发器。（6）求出状态方程、驱动方程和输出方程。列出D触发器的驱动表、画

7、出电路的次态和输出卡诺图。D触发器的驱动表nnQQ10Qn→Qn+1DX0001111000000/000/000/0×0011100101/011/011/1×111由输出卡诺图可得电路的输出方程：nYXQ1根据次态卡诺图和D触发器的驱动表可得各触发器的驱动卡诺图：D触发器的驱动表QnQn10Qn→Qn+1DX0001111000000/000/000/0×0110100111101/011/011/1×D1QnQnD0QnQn10100001111000011110XX000×000×001011×1111×由各驱动卡诺图可得电路的驱动方程：nDXQ1

8、0DX0（7）画逻辑图。根据驱动方程