同步時序電路的一般設(shè)計方法和步驟第六章

1、四、時序電路的設(shè)計四、時序電路的設(shè)計5253時序電路設(shè)計的最終目的是甚么？時序電路設(shè)計的最終目的是甚么？已知對待設(shè)計電路的要求，已知對待設(shè)計電路的要求，目標是畫出目標是畫出電路圖，電路圖， 主要包含下列電路設(shè)計：主要包含下列電路設(shè)計： 1）計數(shù)器電路）計數(shù)器電路 2）序列信號發(fā)生器）序列信號發(fā)生器 3）序列信號檢測器）序列信號檢測器54 一、計數(shù)器設(shè)計一、計數(shù)器設(shè)計設(shè)計要求設(shè)計要求二進制狀態(tài)表二進制狀態(tài)表電路圖電路圖輸出函數(shù)輸出函數(shù)激勵函數(shù)激勵函數(shù)各觸發(fā)器各觸發(fā)器的卡諾圖的卡諾圖計數(shù)器的設(shè)計步驟計數(shù)器的設(shè)計步驟55例例1 用用D或或JK觸發(fā)器設(shè)計模觸發(fā)器設(shè)計模5計數(shù)器。計數(shù)器。 狀態(tài)變化為：狀

2、態(tài)變化為：000001 011101110 解：解： 1. 電路無輸入電路無輸入X 和輸出和輸出Z，就是現(xiàn)態(tài)與次態(tài)，就是現(xiàn)態(tài)與次態(tài) 的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。電路是特殊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。電路是特殊Moore型的型的; ; 2. 從狀態(tài)情況推測，觸發(fā)器應(yīng)有三個從狀態(tài)情況推測，觸發(fā)器應(yīng)有三個; ; 3. 非完全描述，存在自啟動問題。非完全描述，存在自啟動問題。5657（1）根據(jù)題意列特殊）根據(jù)題意列特殊Moore型電路的狀態(tài)表：型電路的狀態(tài)表：Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010011101100101110110000111 這是三這是三個觸發(fā)個觸發(fā)器的現(xiàn)器的現(xiàn)態(tài)與次態(tài)與次態(tài)之間

3、態(tài)之間的關(guān)系的關(guān)系（2）根據(jù)狀態(tài)表，畫次態(tài)卡諾圖）根據(jù)狀態(tài)表，畫次態(tài)卡諾圖, 求次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的函數(shù)關(guān)系：求次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的函數(shù)關(guān)系：Q0Q2Q10001111001Q2n1Q0Q2Q10001111001Q1n1212112QQQQQn1011QQQn58Q0Q2Q10001111001Q0n1210QQn（2）根據(jù)狀態(tài)表，畫次態(tài)卡諾圖）根據(jù)狀態(tài)表，畫次態(tài)卡諾圖, 求次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的函數(shù)關(guān)系（續(xù)）：求次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的函數(shù)關(guān)系（續(xù)）：59 如選用如選用D觸發(fā)器實現(xiàn)電路，注意到觸發(fā)器實現(xiàn)電路，注意到D觸發(fā)觸發(fā)器如下的特征函數(shù)，對照可得激勵函數(shù)：器如下的特征函數(shù)，對照可得激勵函數(shù)：（3）根據(jù)所選觸發(fā)器特征函數(shù)的特

4、點，）根據(jù)所選觸發(fā)器特征函數(shù)的特點， 確定各觸發(fā)器的激勵函數(shù)。確定各觸發(fā)器的激勵函數(shù)。212DQn111DQn010DQn20QD 101QQD 21212QQQQD60（4）自啟動檢查）自啟動檢查 根據(jù)上述根據(jù)上述K圖的畫圈情況或函數(shù)表達式，圖的畫圈情況或函數(shù)表達式，檢查無效狀態(tài)的去向，畫出完整狀態(tài)圖檢查無效狀態(tài)的去向，畫出完整狀態(tài)圖Q2Q1Q0 11101000111000001110110061（5）非自啟動電路變?yōu)樽詥与娐罚┓亲詥与娐纷優(yōu)樽詥与娐贩椒ǚ椒?：根據(jù)根據(jù)K圖和圖和有效狀態(tài)的情況，酌情有效狀態(tài)的情況，酌情改變改變K圖的圈法，例子如下：圖的圈法，例子如下：Q0Q2Q100

5、01111001Q2n1212112QQQQQnQ0Q2Q10001111001Q2n1022112QQQQQn111010001110000011101100Q2Q1Q0 改變第一個改變第一個K圖的圈法后的狀態(tài)圖如下，圖的圈法后的狀態(tài)圖如下，可見電路已變?yōu)樽詥拥牧?。可見電路已變?yōu)樽詥拥牧恕?3（6）重新確定激勵函數(shù)，畫電路圖）重新確定激勵函數(shù)，畫電路圖第一個第一個K圖的圈法改變后的激勵函數(shù)：圖的圈法改變后的激勵函數(shù)：Q2CPQ1FF1D1FF2D2FF0D0&1Q0&02212QQQQD20QD 101QQD 64Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+100000100

6、1011010011101100101110110000111Q2Q1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010000011101100000101110110000111000方法方法2：直接確定無效狀態(tài)的次態(tài)為有效狀直接確定無效狀態(tài)的次態(tài)為有效狀態(tài)中的一個態(tài)中的一個，重新尋找激勵函數(shù)。這種，重新尋找激勵函數(shù)。這種方法簡單但電路將稍微復(fù)雜。方法簡單但電路將稍微復(fù)雜。 如選用如選用JK觸發(fā)器實現(xiàn)電路，由于觸發(fā)器實現(xiàn)電路，由于JK觸觸發(fā)器的特征函數(shù)不同，求激勵函數(shù)的方發(fā)器的特征函數(shù)不同，求激勵函數(shù)的方法也稍有不同。法也稍有不同。用用JK觸發(fā)器實現(xiàn)電路觸發(fā)器實現(xiàn)電路66Q2Q

7、1Q0Q2n+1Q1n+1Q0n+1000001001011010011101100101110110000111已知三個已知三個JK觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)與次態(tài)之間的關(guān)系觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)與次態(tài)之間的關(guān)系如下表所示：如下表所示：67Q0Q2Q10001111001Q2n1如選用如選用JK觸發(fā)器觸發(fā)器FF2的特征方程應(yīng)是的特征方程應(yīng)是：觸發(fā)器觸發(fā)器FF2的的K圖是：圖是：222212QKQJQn從從K圖看圖看Q2現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的關(guān)系，現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)適當劃分發(fā)現(xiàn)適當劃分K圖，求圖，求J2和和K2非常方便。非常方便。68Q0Q2Q10001111001Q2n1對劃分后的對劃分后的K圖分別圖分別化簡，得：化簡，得：022112QQQQQn對比：對比：222212QKQJQn則有：則有：0212QKQJ6970Q0Q2Q10001111001Q0n1Q0Q2Q10001111001Q1n11011QQQn1101KQJ020210QQQQQn2020QKQJ檢查自啟動檢查自啟動與畫電路圖略與畫電路圖略例例2 用用D或或JK觸發(fā)器設(shè)計觸發(fā)器設(shè)計模模7同步加同步加 法法計數(shù)器。計數(shù)器。 71分析：分析：1. 什