同步时序电路和数字系统设计 (2).ppt

同步时序电路和数字系统设计 §5-1 状态表与同步时序电 路的基本设计方法 §5-2 算法流程图及ASM图 数字系统的基本结构 控制单元（同步时序电路） 数据处理单元：主要完成数据的采集、存储、运算和传输，与外界 进行数据交换。主要由存储器、运算器、数据选择 其等功能电路组成。 §5-1 同步时序电路的基本设计方法 §5-1-1 原始状态表的建立 §5-1-2 用触发器实现同步时序电路 §5-1-3 用MSI时序模块同步时序电路 原始状态图（状态表） 原始状态图（状态表）：根据设计命题的 要求初步画出的状态图（状态表）可能包 含多余状态，其建立无明显规律可循，是 时序电路设计中重要的一步。 §5-1-1 原始状态表的建立 例1：111序列检测器 例2：010和1001序列检测器 例3：余三码误码检测器（1） 例3：余三码误码检测器（2） 例4：铁路公路交叉口控制器（1） 例4：铁路公路交叉口控制器（2） 例4：铁路公路交叉口控制器（3） 例5：串行加法器 §4-2-3 莫尔型电路的分析 例6：加1/加2同步计数器 §5-1-2 用触发器实现同步时序电路 一、状态化简 例1：状态表化简 例2：未完全描述状态表化简 二、状态分配 三、导出激励方程和输出方程 四、设计举例1（交通控制器） 设计举例2（8421码加法计数器） 设计举例2（续） 五、时钟偏移 §5-1-3 用MSI实现同步时序电路 例1：用74163实现交通控制电路 例1：（续1） 例1：（续2） 例2：用74194实现交通控制电路 例2：（续） 例2：（续） 例3：用74175实现交通控制电路 例3：（续1） 例3：（续2） §5-2 算法流程图及ASM图 §5-2-0 引例 §5-2-1 算法流程图 §5-2-2 算法设计 §5-2-3 电路划分和逻辑框图 §5-2-4 数据处理单元设计 §5-2-5 ASM图 §5-2-6 控制单元设计 引例：含1统计电路 §5-2-1 算法流程图 §5-2-2 算法设计 例2：乘法电路算法流程图 §5-2-3 电路划分和逻辑框图 例2：乘法器的逻辑框图 §5-2-4 数据处理单元的设计 例2：乘法电路数据处理单元 §5-2-5 ASM图 例1：流程图和ASM图的转换 例2：含1统计电路的ASM图 例2：（续1） 例3：乘法器控制单元的ASM图 §5-2-6 控制单元的设计 例1：用触发器实现乘法器控制单元(1) 例1：用触发器实现乘法器控制单元(2) 例2：用计数器实现乘法器控制单元(1) 例2：用计数器实现乘法器控制单元(2) 例3:移位寄存器实现乘法器控制单元(1) 一对一的设计: Q1Q2Q3Q4 1 0 0 0 表示 S1 0 1 0 0 表示 S2 0 0 1 0 表示 S3 0 0 0 1 表示 S4 针对相对复杂的同步电路，常用的设计步骤是：算法设计→电路划分→数据处理单元设计→控制单元设计。 输入：X=xn-1xn-2……x0 输出：Z=X中1的个数 组成：1、工作块 2、判别块 3、条件块 4、开始、结束块 5、指向线 把系统要实现的复杂运算分解成一组子运算，并确定子运算的顺序和规律。 例1：含1统计电路算法流程图 1011 ×1101 1011 0000 1011 1011 根据电路要求画出逻辑框图，并把电路划分成数据处理单元和控制单元。 例1：含1统计电路逻辑框图（n=15) 根据选择芯片或逻辑模块实现各子运算，并连接成数据处理单元。 例1：含1统计电路的数据处理单元 类似于流程图，但描述了控制器在不同时刻应完成的操作，反映控制条件及控制器状态的转换。ASM图表示了在时钟信号作用下状态转换和状态分支以及条件输出和无条件输出的细节和顺序,它是控制器设计的依据. S0：等待 S1：清零 置数 S2：加 S3：右移 根据控制信号的变化规律和逻辑功能设计控制单元的具体电路。 设计依据：状态转换图（表）、ASM图。 状态化简：一般不做。 状态分配：和时序电路设计一样。 从ASM图直接导出激励方程和输出方程。 S0：等待 S1：清零 置数 S2：加 S3：右移 导出状态表 画出电路图： * 针对比较简单的同步电路，设