江西师范大学数字电子技术课件第六章 第四节 时序逻辑电路的设计方法.ppt

第四节 时序逻辑电路的设计方法 一、同步时序逻辑电路的设计方法 二、时序逻辑电路的自启动设计 三、异步时序逻辑电路的设计方法 * 第四节 时序逻辑电路的设计方法 同步时序逻辑电路的设计方法 时序逻辑电路的自启动设计 异步时序逻辑电路的设计方法 下页 总目录 推出 返回 设计步骤： 1. 逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表。 2. 状态化简。 3. 状态分配（状态编码）。 4. 选定触发器类型，求出电路的状态方程、 驱动方程和输出方程。 5. 根据得到的方程式画出逻辑图。 6. 检查设计的电路能否自启动。 下页 上页 下页 返回 上页 [例6.4.1]设计一个带有进位输出的十三进制计数器。 例6.4.1的状态转换图 状态抽象 无输入信号，有一个进位信号输出用C表示， 13个有效状态， 不需要状态化简。 下页 返回 上页 00000000111110 00001111000010 00110011001100 01010101010100 00000000000010 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011120 等效 十进制数 进位输出 状态变化顺序 状 态 编 码 例6.4.1电路的状态转换表 状态分配：需用4个触发器。 用 0000 ~ 1100 作为 S0~S12 的编码。 下页 返回 上页 的卡诺图 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 00 00 01 11 10 01 11 10 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 00 00 01 11 10 01 11 10 下页 返回 上页 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 00 00 01 11 10 01 11 10 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 00 00 01 11 10 01 11 10 的卡诺图 下页 返回 上页 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 01 11 10 01 11 10 的卡诺图 下页 返回 上页 根据状态方程求驱动方程 下页 返回 上页 根据驱动方程画出逻辑图 十进制同步计数器电路 1 下页 返回 上页 [例6.4.2] 设计一个串行数据检测器，对它的要求是： 连续输入3个或3个以上的1时输出为1， 其他输入情况下输出为0。 例6.4.2的状态转换表 解： 取输入数据为输入变量，用 X 表示。 检测结果为输出变量，用 Y 表示。 下页 返回 上页 例6.4.2的状态转换图 例6.4.2的状态转换表 下页 返回 上页 S2和S3在同样的输入下有同样的输出， 而且转换后得到同样的次态， 因此S2和S3是等价状态，可合并为一个。 例6.4.2的状态转换图 下页 返回 上页 化简后的例6.4.2的状态转换图 的卡诺图 下页 返回 上页 的卡诺图 若选用JK触发器，驱动方程为： 若选用D触发器，驱动方程为： 输出方程为： 由卡诺图得状态方程： 下页 返回 上页 选用JK触发器的逻辑图 例6.4.2的逻辑图 下页 返回 上页 [例6.4.3] 设计一个自动售饮料机的逻辑电路， 投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。 投入一元五角硬币后机器自动给出一杯饮料。 投入两元（两个一元）硬币后， 给出一杯饮料的同时找回一枚五角硬币。 解：取投币信号为输入，给出饮料和找零为输出， 投入一枚一元硬币用A = 1表示，未投入时A = 0 ， 投入一枚五角硬币用B = 1表示，未投入时B = 0 ， 给出饮料时Y = 1，不给时Y = 0 ， 找回一枚五角硬币时Z = 1，不找时Z = 0 。 下页 返回 上页 例6.4.3的状态转换表 00、01、10为AB的可能取值，11可作为约束项 S0未投币前的状态。 S1投入五角硬币后的状态。 S2投入一元硬币（一枚一元或两枚五角）后的状态。 再投入五角硬币后返回S0 ，Y=1，Z=0。 再投入一元硬币后返回S0 ，Y=1，Z=1。 下页 返回 上页 例6.4.3的状态转换图 或 例5.4.3的状态转换表 下页 返回 上页 的卡诺图 电路的状态数为M=3，取触发器的位数 n=2 以触发器状态的00、01、10分别代表S0 、 S1 、 S2 。 例6.4.3的状态转换图 或 下页 返回 上页 0 0 1 0 1 0 1 0 0 00 00 01 11 10 01 11