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1、第七章 数字系统的分析与设计 7.1 概述7.2 数字系统的扩展 7.3 数字系统的分析 7.4 数字系统的设计 7.1 概述一、由它们组成方式的不同可把数字系统分为两大类1）由多片同一类型芯片组成的数字系统称为功能扩展2）由多片不同类型的芯片组成的数字系统称为系统综合 二、综合型数字系统分为四类1）多片不同组合逻辑芯片构成的数字系统称为组合复合型；2）由多片不同时序逻辑芯片构成的数字系统称为时序复合型;3）由组合逻辑芯片控制时序逻辑芯片所构成的数字系统称为 组合时序型；4）由时序逻辑芯片控制组合逻辑芯片所构成的数字系统称为 时序组合型。7.2 数字系统的扩展随着数字系统所处理的数据位数的增加
2、, 需 要对功能芯片进行扩展。 一、中规模集成组合逻辑电路的功能扩展 1、用两片74LS148接成16线-4线优先编码器2、试用两片74151组成“16选1”数据选择器3、试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线 译码器例：试用两片8线-3线优先编码器74LS148组成16线-4线 优先编码器0I1I2I3I4I5I6I7IY2Y1Y0YEXYSS74148(2)I01I2II3I4I56I7IY21Y0YYEXYSS74148(1)1X2XX560X7XX3XX4X14915X813XX10XX1112XXYEXZ0Z1Z2Z30不必从模块内部电 路分析, 把各模块看成黑箱处理
3、; (2) 根据给出的电路图理清各模块之间的连接关系或 控制关系; (3) 根据给定条件分析各模块的工作状态以及整个系 统的工作状态; (4) 列出整个系统的功能表或状态转换图或者画出其 时序图; (5) 说明整个系统的逻辑功能。 二、分析举例 1、组合复合型数字系统 由2片74LS283和1片74LS85组成BCD码加法器 2、时序组合型数字系统1）两片4位加法器74283和4片移位寄存器74LS194组成硬件 加法电路2）74LS161和74LS138组成顺序脉冲发生器3）74LS161和74LS151组成的序列信号发生器3、组合时序型数字系统 用8线-3线优先编码器74LS148和同步四
4、位二进制计数器 74LS161组成的可控分频器 4、时序复合型数字系统由74LS194和74LS160组成跳频信号发生器例7.9（P241） 电路为十进制BCD码加法器例：7.10（1）（2）原理： 两片74LS283构成8位并行加法器；其中1为低四位加法， 2为高四位加法。 四片74LS194分别构成两个8位右移移位寄存器；根据给定输入信号可分析：当S1S0=11，将M与N装载入寄存器；当S1S0=01，使寄存器产生右移，CP1的三个上升沿使M右移三位（t2、t3、t4），即 M23=M8;CP2的一个上升沿使N右移一位(t2) ，即N21=N2; Y=M8+N2例7.11例7.12原理：C
5、PQ2(A2) Q1(A1) Q0(A0)Y 0 0 0 0Y=D0=1 1 0 0 1Y=D1=1 2 0 1 0Y=D2=1 3 0 1 1 Y=D3=0 4 1 0 0Y=D4=1 5 1 0 1Y=D5=0 6 1 1 0Y=D6=0 7 1 1 1Y=D7=0原理：YCP1 1 1 0 1 0 0 0 电路为脉冲序列信号发生器例7.13原理： 若I7=0，则Y2Y1Y0=000，YEX=0，使 D3D2D1D0=0000,此时74LS161为十六进制 计数器； 若I6=0，则Y2Y1Y0=001，YEX=0，使 D3D2D1D0=0001,此时74LS161为十五进制 计数器； 同理
6、， 74LS161可分别控制为十四、十 三、十二、十一、十、九等进制计数器已知：74LS194的初始状态为0001，fcp1=10KHZ ， fcp2=10HZ试分析输出Y波形的频率成份。原理：CP2Q3(D3) Q2(D2) Q1(D1) Q0(D0)74LS160Y0 0 0 0 1九进制10/9KHZ10 0 1 0八进制10/8KHZ20 1 0 0六进制10/6KHZ31 0 0 0二进制10/2KHZ40 0 0 1九进制10/9KHZ电路为跳频信号发生器CP2Y100ms10/9 KHZ10/8 KHZ10/6 KHZ10/2 KHZ例： 试用计数器74161和数据选择器设计一个
7、01100011序列发器。解：由于序列长度P=8，故将74161构成模8计数器，并选用数据 选择器74151产生所需序列。例：组成脉冲分配器74161DD32DDLQQRDQ01301CPCP1 ET2EPD1Q1000Y23A2Y1S1YA474138YYSSY0Y315YA7612Y60Y235YY14YYY7Y7.4 数字系统的设计 一、数字系统是用来对数字信号进行采集、加工、传输、运算、 处理和输出的, 因此一个完整的数字系统往往包括输 入模块、功能子模块、控制模块、输出模块和时基模 块等5个部分,各部分具有相对的独立性,在控制模块 的协调和指挥下完成各自的功能。因此可用模块化设 计方
8、法来设计数字系统。数字系统的组成二、模块化设计方法的步骤 (1)逻辑抽象,确定输入、输出逻辑变量和电路 状态数 (2)确定系统的时钟信号; (3)根据系统的设计要求, 划分系统的模块; (4)根据各功能模块的要求选用SSI、MSI、LSI 实现; (5)画出数字系统电路图。三、举例 试设计一个八层电梯楼层显示控制器, 要求如下: (1) 能显示电梯行进楼层的位置; (2) 能响应电梯楼层按钮的呼唤, 控制电梯的上、 下行; (3) 电梯在行进时不响应呼梯; 开门允 许呼梯等待 呼梯关门禁 止呼梯呼梯自动行进 （2S）电梯楼层显示控制器的模块图1. 试用两片74LS148接成16线-4线优先编码器 2. 试用两片CC14585组成一个8位数值比较器 3. 试用2片74LS283和1片74LS85组成BCD码加法器 4. 试用两片4位加法器74283和4片移位寄存器74LS194组 成硬件算法电路 5. 试用74LS161和74LS138组成顺序脉冲发生器 6. 试用74LS161和74LS151组成的序列信号发生器 7. 试用8线-3线优先编码器74LS148和同步四位二进制计 数器74LS161组成的可控分频器 8. 试用74LS194和74LS160组成跳频信号发生器习题课 数字系统的综合
