清华数字电路课件第六章 时序逻辑电路 6.4 时序逻辑电路的设计方法.ppt

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1、5.4时序逻辑电路的设计方法5.4.1同步时序逻辑电路的设计方法步骤：一逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表1.分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量以及电路的状态数。通常取原因（或条件）作为输入逻辑变量，取结果作输出逻辑变量；2.定义输入、输出逻辑状态和每个电路状态的含义，并将电路状态顺序编号；3.按照题意列出电路的状态转换表或画出电路的状态转换图。二状态化简若两个电路状态在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同样的一个状态去，则称这两个状态为等价状态。等价状态可以合并，，这样设计的电路状态数少，电路越简。7/16/2021数电三状态分配状态分配也叫状态编码a.确定触发器

2、的数目；b.确定电路的状态数,应满足2n－1

3、由于电路没有输入变量，故属于穆尔型同步时序电路。设进位输出信号为C，有进位输出为C＝1,无进位输出时C＝0。根据题意，M＝13,其状态转换图可示意为图5.4.2所示。7/16/2021数电由于M＝13,故应取n=4，取其中的13个状态，不能再简化。按十进制数取0000～1100十三个状态其状态表为7/16/2021数电其各输出次态的卡诺图如下各输出端的卡诺图如下7/16/2021数电则可写出电路的状态方程和输出方程为若选用JK触发器，则由于其特性方程为故应把上述状态方程化为JK触发器特性方程的标准形式，即7/16/2021数电则可得出各触发器的驱动方程为7/16/2021数电由驱动方

4、程可画出十三进制计数器的逻辑电路，如图5.4.2所示7/16/2021数电最后，检查能否自启动，其状态转换图如下故电路可以自启动。7/16/2021数电例5.4.2设计一个串行数据检测器。对它的要求是：连续输入3个或3个以上的1时输出为1,其它情况下输出为0.解：设输入数据为输入变量，用X表示；检测结果为输出变量，用Y表示，其状态转换表为其中S0为没有1输入的以前状态，S1为输入一个1以后的状态，S2为输入两个1以后的状态，S3为连续输入3个或3个以上1的状态。由状态表可以看出，S2和S3为等价状态，可以合并成一个。7/16/2021数电其化简后状态图为由于电路的状态为3个，故M＝3

5、,应取触发器的数目为n＝2.取00、01和10分别对应S0、S1和S3,若选定的触发器为JK触发器，则其输出端的卡诺图为分开的卡诺图为7/16/2021数电化简后电路的状态方程为可得驱动方程为输出方程为其对应的逻辑电路如图5.4.3所示7/16/2021数电其状态转换图为由状态转换图可知，此电路可以自启动。由于电路有输入信号，故为米利型时序逻辑电路。例5.4.3设计一个自动售货饮料机的逻辑电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元（两枚一元）硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。解：设投币信号为输入变量A和B，投入一枚一

6、元硬币时为A＝1.否则为A＝0;投入一枚五角硬币时为B＝1,否则为B＝0；输出为Y和Z，给出饮料为Y＝1,否则为Y＝0;找回一枚五角硬币时为Z＝1,否则为Z＝0.7/16/2021数电则其状态转换表为设S0为未投币电路的初始状态，S1为投入五角硬币后的状态，S2为投入一元硬币（包括一枚一元硬币和两枚五角硬币）后的状态。对应的状态转换图为注：由于实际中不可能同时投入一枚一元硬币和五角硬币，故AB＝11的情况不出现，做约束项处理。7/16/2021数电设S0、S1和S2分别用00、01和10表示，则取触发器的位数为M＝3则电路的次态/输出的卡诺图为分解成触发器输出状态和输出端的卡诺图为7

7、/16/2021数电若选用D触发器，则电路的状态方程为驱动方程为输出方程为根据驱动方程和输出方程可画出实现的逻辑电路，如书286图5.4.17所示.7/16/2021数电电路的状态转换图为注：当电路进入到无效状态11时，不能自动进入有效循环，故此电路不能自启动。另外对于AB＝01或AB＝10虽然能进入到有效循环中，但收费结果是错的。故电路应加入异步置零端将电路置为00状态。7/16/2021数电*5.4.2时序逻辑电路的自启动设计前一节的时序电路设计中，电