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1、电子技术第五章时序逻辑电路数字电路部分第十五讲时序电路设计1课题：同步时序逻辑电路的设计课时：２重点：求驱动方程的方法难点：建立状态图及其编码的理解教学目标：使同学掌握时序逻辑电路的设计方法及基本步骤，理解逻辑抽象及状态编码的意义教学过程：设计的基本步骤例1例2例325.3同步时序逻辑电路的设计方法设计步骤1、根据设计要求，设定状态，导出原始状态图或状态表。(1)分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量和电路的状态数。(２)定义输入输出逻辑状态的含义，并将电路状态顺序编号。(３)依题意列出原始状态图或状态表。2、状态化简。消去多余的状
2、态，得简化状态图（表）。等价状态：两个状态在相同输入的条件下转换到同一次态去，并得到同样的输出，则称它们为等价状态。等价状态是重复的，可以合并为一个。35、根据编码状态表列出状态转换表,从而得到所设计电路的状态方程和输出方程,由状态方程结合所采用的触发器的逻辑功能，导出待设计电路的驱动方程。6、根据输出方程和驱动方程画出逻辑图。4、选择触发器的类型。7、检查电路能否自启动。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。因为n个触发器共有种状态组合,所以为取得M个状态组合,必须取4同步时序逻辑电路的
3、设计过程5一、同步计数器的设计举例例1：设计一个同步5进制加法计数器。(1）根据设计要求，设定状态，画出状态转换图。该状态图不须化简。状态编码表原始状态转换图（2）状态分配，列状态编码表。状态数M=5,所以触发器个数：n=36（3）选择触发器类型。选用JK触发器。（4）求各触发器的驱动方程和进位输出方程。列出状态转换表，画出电路的次态卡诺图。7根据次态卡诺图得各触发器的次态方程Qn1Q0n2Qn０0１１０×××0001111010Qn1Q0n2Qn1000０×××0001111010nQ12nQQn0×××0010110101０１０１０
4、8由状态方程得驱动方程Qn1Q0n2Qn1000０×××00011110109再画出输出卡诺图可得电路的输出方程：（5）将各驱动方程与输出方程归纳如下：（6）画逻辑图。10利用逻辑分析的方法画出电路完整的状态图。（7）检查能否自启动可见，如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。11例２:试设计一个带进位输出端的十三进制计数器解:状态转换图12次态/输出（）的卡诺图13卡诺图的分解14十三进制同步计数器电路15十三进制同步计数器电路的状态转换图16二、一般
5、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。S0——初始状态(没有收到1时的状态以前的状态)；例３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:S2——X=11的状态（连续输入两个1以后的状态）。S1——X=1的状态（输入一个1后的状态）；S3——X=111连续输入三个1（以及三个以上1）后的状态。17①电路处于初始状态S0S0：X=1→S1——X=1，则Y=0
6、，次态为S1X=0→S0——X=0，则Y=0，次态为S0②电路已转到状态S1S1:X=1→S2—X=11,则Y=0,次态为S2X=0→S0—X=10,则Y=0,次态为S0（2）根据题意可画出原始状态图：18S2:X=1→S3—X=111,则Y=1,次态为S3X=0→S0—X=110,则Y=0,次态为S0③电路已转到状态S2S3:X=1→S3—X=1111,则Y=1,次态为S3X=0→S0—X=1110,则Y=0,次态为S0④电路已转到状态S319画原始状态图X/YS20（3）状态化简。观察上表可知，S2和S3是等价状态，所以将S2和S3
7、合并，并用S2表示，得简化状态图:21（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=1０。（5）选择触发器。本例选用2个下降沿触发的JK触发器。1/00/01/00/00/0X/Y1/1Q1Q000011０编码后的状态图22输入X现态次态输出Y000011110001101100011011000000××011010××000×001×编码后的状态表23例2电路次态/输出（）的卡诺图（6）求出状态方程、驱动方程和输出方程。24由输出卡诺图可得电
8、路的次态方程和输出方程：分解的卡诺图25（7）画逻辑图。根据驱动方程和输出 方程，画出逻辑图26（8）检查能否自启动电路的状态转换图电路能够自启动!如何用D触发器实现该逻辑电路?27例3：设计一个自动售火柴
