《数字电子技术 教学课件 作者 初玲 第23次课时序逻辑电路的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电子技术 教学课件 作者 初玲 第23次课时序逻辑电路的设计（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第23次课 时序逻辑电路的设计方法l 本次重点内容：1、同步时序逻辑电路的设计方法。2、异步时序逻辑电路的设计方法。l 教学过程23.1同步时序逻辑电路的设计一、 同步时序逻辑电路的设计方法设计关键：根据设计要求确定状态转换的规律求出各触发器的驱动方程。设计步骤：1根据设计要求，设定逻辑状态，确定触发器数目和类型。画出状态转换图。2状态化简3状态分配，列出状态转换编码表4画卡诺图，求出状态方程、输出方程、输出方程。5根据驱动方程和输出方程画逻辑图。6检查电路有无自启动能力。二、 同步时序逻辑电路的设计举例例23-1 试设计一个同步六进制加法计数器。解：设计步骤（1）根据设计要求，确定状态数，画
2、出状态转换图，确定触发器数目和类型。六进制计数器有效状态为6个状态，分别用S0，S1，S5表示。状态转换图如图23-1所示：图23-1同步六进制加法计数器状态转换图根据式2nN2n1，可知 N6，n3，即采用三个触发器。选用JK触发器。（2）状态化简。本例中6个状态都是有效状态。（3）状态分配，列状态转换编码表。选用三位自然二进制加法计数编码，列出状态转换编码表。如表23-1所示。表23-1同步六进制加法计数器状态转换编码表状态转换顺序原态次态输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1CS00000010S10010100S20100110S30111000S41001010S510
3、10001（4）求出状态方程，输出方程，推出驱动方程。根据状态转换编码表，画出各个触发器次态和进位输出C的卡诺图，分别如图23-2（a）、（b）、（c）、（d）所示。图23-2各个触发器的次态及输出函数C的卡诺图利用输出函数C的卡诺图可得输出方程为：Y= Q2n Q0n同样用卡诺图法化简可以得到各触发器的状态方程为：将状态方程和JK触发器的特性方程进行比较：经过整理得驱动方程：（5）根据驱动方程和输出方程画出逻辑电路图，如图23-3所示。图23-3同步六进制加法计数器逻辑图（6）检查电路能否自启动。电路有两个无效状态110和111，将两个无效状态代入状态方程中得出它们的次态分别为111和100
4、。这说明一旦电路进入无效状态时，只要再输入计数脉冲CP，电路便回到有效状态循环中。因此，设计的同步六进制加法计数器具有自启动能力。例 23-2 设计一个脉冲序列为10100的序列脉冲发生器。解：设计步骤 （1）根据设计要求设定状态，画出状态转换图。由于串行输出Y的脉冲序列为10100，故电路应有5个状态，即N5，它们分别用S0 ，S1 ，S4表示。输入第一个时钟脉冲CP时，状态由S0转到S1 ，输出Y1：输入第二个CP时，状态由S1转为S2 ，输出Y0；其余依次类推。根据式2nN2n1可知，在N5时，n3，所以可选用3个JK触发器，该时序电路的状态转换图如23-4所示。图23-4例23-2状态
5、转换图（2）状态分配，采用三位二进制代码，列出状态转换编码表，见表23-2。表23-2例23-2状态转换编码表状态转换顺序原态次态输出Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1YS00000011S10010100S20100111S30111000S41000000（3）求输出方程、状态方程和驱动方程。根据状态转换编码表，画出各触发器次态和输出函数的卡诺图，如图23-5所示。图23-5各个触发器的次态及输出函数Y的卡诺图利用输出函数Y的卡诺图可得输出方程为：同样用卡诺图法化简可以得到各触发器的状态方程为：将状态方程和JK触发器的特性方程进行比较：经过整理得驱动方程：（5）根据驱动方程和
6、输出方程画出逻辑电路图，如图23-6所示。图23-6例23-2逻辑电路（6）检查电路能否自启动。列无效状态转换表，见表23-3。表23-3例23-2的无效状态转换表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1Y101010011001001110000由表23-3可知，电路有三个无效状态101、110和111，将三个无效状态代入状态方程中得出它们的次态分别为010、010和000。这说明一旦电路进入无效状态时，只要再输入计数脉冲CP，电路便回到有效状态循环中。因此，所设计的序列脉冲发生器具有自启动能力。23.2 异步时序电路的设计步骤：1、由状态编码表画触发器输出波形图。2、有波形图确定各
7、触发器的时钟。3、计算驱动端的表达式。4、画逻辑电路图。5、验证能否自启动。例23-3：设计异步五进制加法计数器。1、确定触发器的个数和类型，列状态编码表。根据设计要求，列出状态编码表，见表23-4表23-4 异步五进制加法计数器状态编码表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q1n+1C00000100010100010011001110001000001由状态编码表可知，电路有5个有效状态，要用3个触发器，选用JK触发器，下降沿触发。因为从波形图中分析状态变化更直观，所以可由状态编码表23-4，画出输出波形图，如图23-7所示。图23-7异步五进制加法计数器输出波形图2、触发器时钟的确定：
8、设3个JK触发器的时钟分别为CP0、CP1、CP2，各触发器的时钟方程为：3、写出输出方程，推导驱动方程。进位输出端表达式即输出方程为：Y=Q2n图23-8JK触发器的状态转换图分析异步五进制加法计数器状态编码表23-4和JK触发器的状态转换图23-8，可列出异步五进制加法计数器状态驱动表，见表23-5表23-5异步五进制加法计数器状态驱动表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1J2K2J0K00000010100101001010011010111001110000010并把Q2n Q1n Q0n为101，110，111状态作任意项处理，画出卡诺图，如图23-9所示。图23-9 J2、K2、J0、K0的卡诺图利用卡诺图法化简，可以得到J0，K0，J2，K2的驱动方程，J0=, K0=1 ；J2Q1n Q0n，K21，结合分析得出J1K11，因此触发器的驱动方程为：4、画逻辑电路图，如图23-10所示。 图23-10异步五进制加法计数器逻辑电路5、检查电路能否自启动。列无效状态转换表，见表23-6。表23-6异步五进制加法计数器的无效状态转换表Q2nQ1nQ0nQ2n+1Q1n+1Q0n+1101010110010111000由无效状态转换表23-28可知，所设计的异步五进制加法计数器具有自启动能力。作业： 1、 第6章思考题与习题：题6.4：1，2
