[工学]数字电路 第6章-6.ppt

时序电路的分析和设计 时序电路的分析步骤 例1：分析下图所示电路。 4）分析逻辑功能：Mealy型电路。在任何状态下，一旦X出现0，则电路回到初始状态A，且输出Z为0。当X连续出现四个及四个以上的“1”，输出Z则为1，可以看出，该电路是一个连续四个以上1的检测电路。 例2：分析下图所示电路。 解：1）分析电路结构：该电路是由七个与非门及一个JKFF组成，且CP下降沿触发，属于米勒电路，输入信号X1，X2，输出信号Z。 2）求触发器激励函数：J=X1X2，K=?X1?X2 触发器次态方程：Qn+1=X1X2?Qn+?X1?X2Qn=X1X2?Qn+(X1+X2)Qn 电路输出方程： Z= ?X1?X2Qn+X1?X2?Qn+?X1X2?Qn+X1X2Qn 3)状态转移表： 例如:X1=110110，X2=110100 ,则运算如下表所示： 同步时序电路的设计 设计步骤： (1)根据功能要求，确定输入输出信号，建立原始状态转移表。 最为关键重要的一步，不易掌握。初次建立的状态转移表往往不是最简的，因此称为原始状态表。 (2)化简状态表 原始状态表往往存在多余的状态或重复的状态，若状态越多，则电路越复杂，必须对其进行化简。 (3)进行状态编码 (4)选定触发器，根据状态转移表设计各触发器的激励函数和输出函数。 (5)画电路图。 建立原始状态表 例1：设计一个同步序列电路对输入序列进行检测，当出现01011时，输出为1，否则输出为0。 A：起始状态，准备检测。 可导出原始状态转移表： 化简原始状态表 关键：寻找等价状态。什么是等价状态？满足以下两条件： ①在所有输入条件下，两状态对应输出完全相同。 ②在所有输入条件下，状态转移也完全相同。 等价状态可以合并为一个状态。 化简过程分三步： 画出隐含表进行顺序比较。 进行关联比较 列出最小化状态表。 例2：将下面原始状态表进行化简。 状态编码 在工程上比较具有实用价值的方法为相邻法：尽可能使次态方程和输出函数在卡诺图上“1”的分布为逻辑相邻，以便于化简。 * * （1）电路分析：根据电路结构，确定是同步还是异步电路，确定输入信号和输出信号，哪些部分是组合逻辑电路，哪些部分是存储电路。 （2）列方程： 列各触发器激励方程 列各触发器状态方程（包括CP） 列电路输出方程 （3）作状态转移表（图），波形图。 （4）分析逻辑功能。 解：1）电路分析：Mealy型电路，同步时序电路，输入：X，输出Z。 a、激励方程：J1=X，K1=X·Q2n。 J2=XQ1n，K2=?X。 b、状态方程： Q1n+1=[X?Q1n+X·Q2nQ1n].CP? Q2n+1=[XQ1n?Q2n+X·Q2n].CP? c、输出方程：Z=XQ1nQ2n 2）列方程： 当前输入 当前状态 下一状态 当前输出 X Q n 2 Q n 1 Q n+1 2 Q n+1 1 Z 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 表6.2.3(a)例6.2.2电路的状态转移表 表6.2.3(b)例6.2.2电路的状态转移表 Q n 2 Q n 1 Q n+1 2 Q n+1 1 Z X = 0 X = 1 X = 0 X = 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0