數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)第八章第2部分

1、補(bǔ)充：序列信號(hào)發(fā)生器 （sequence generator),序列信號(hào)發(fā)生器的構(gòu)成方法有多種：,1. 使用環(huán)形計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)“1000…0” 型序列信號(hào)發(fā)生器； 2.使用扭環(huán)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)“11…100…0” （n個(gè)“1”，n個(gè)“0”）型 序列信號(hào)發(fā)生器； 3. 任意類型的序列信號(hào)發(fā)生器 3-1.使用D觸發(fā)器設(shè)計(jì) 3-2.使用計(jì)數(shù)器和多路復(fù)用器設(shè)計(jì)序列信號(hào)發(fā)生器； 3-3. 用

2、移位寄存器設(shè)計(jì)； 4.用線性反饋移位寄存器計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)最大長(zhǎng)度的序列,1. 順序脈沖發(fā)生器（1000…0類序列）,,有效狀態(tài),1000,0001,0100,0010,利用環(huán)形計(jì)數(shù)器器構(gòu)成“1000”序列發(fā)生器—— 注意自校正（環(huán)形計(jì)數(shù)器 ）,任何一位Q輸出（如Q0）都可以實(shí)現(xiàn)“1000”序列。,2. 用扭環(huán)計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)“11110000” 序列發(fā)生器,CLK,Q0,Q1,Q2,Q3,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

3、,,,,,,,,,,,,,,,,,,有效圈,利用扭環(huán)計(jì)數(shù)器構(gòu)成“11110000”序列發(fā)生器—— 注意自校正（Johnson計(jì)數(shù)器 ）,任何一位Q輸出（如Q0）都可以實(shí)現(xiàn)“11110000”序列。,例：設(shè)計(jì)一個(gè) 110100 序列信號(hào)發(fā)生器方法：利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)利用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器設(shè)計(jì)利用移位寄存器設(shè)計(jì),3. 任意序列信號(hào)發(fā)生器,3.1 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)110100序列信號(hào)發(fā)生器,1、畫(huà)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,2、狀態(tài)編碼,000

4、~101 表示 S0 ~ S5,時(shí)序電路的不同狀態(tài)表示輸出序列中不同位。設(shè)輸出信號(hào)為Y。,3、列狀態(tài)轉(zhuǎn)換輸出表,3.1 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)110100序列信號(hào)發(fā)生器,4、得到激勵(lì)方程和輸出方程,1,1,1,d,d,,,D0=Q0’,1,1,d,d,,,D1=Q2’Q1’Q0+Q1Q0’,3.1 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)110100序列信號(hào)發(fā)生器,1,1,d,d,,,,D2=Q2Q0’+Q1Q0,1,1,1,d,d,,,Y=Q2’Q1’

5、+Q1Q0,3.1 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)110100序列信號(hào)發(fā)生器,5、檢查電路的自啟動(dòng)能力,000,,,,,,,001,010,011,100,101,110,111,,,電路是自啟動(dòng)的.,6、得到電路圖(略),3.1 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)110100序列信號(hào)發(fā)生器,3.2 用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器,方法：1）如果序列長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則將計(jì)數(shù)器接成 L進(jìn)制的計(jì)數(shù) 器：“n1— n1+L”( 置數(shù)法或清零法）2）將

6、數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入“Dn1— D n1+L”接成要 產(chǎn)生序列的信號(hào)。3）將計(jì)數(shù)器的輸出端接到數(shù)據(jù)選擇器的地址輸入端。,,,例：產(chǎn)生一個(gè)6位的序列信號(hào) 110100,,,,,,+5V,,,,,,+5V,,序列信號(hào)輸出,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（置數(shù)法）,CLOCK,0,數(shù)據(jù)選擇器74x151的輸入D0-D5接成110100。計(jì)數(shù)器74x163 接成0-5計(jì)數(shù)，并連接到74x151的選擇輸入端CBA，以選擇74x

7、151的D0-D5作為輸出，從而產(chǎn)生所需序列。,例：產(chǎn)生一個(gè)6位的序列信號(hào) 110100,（清零法）,,,,,,,,+5V,,,,,,+5V,,序列信號(hào)輸出,,,,,,,,,,,,,,,,,,CLOCK,0,數(shù)據(jù)選擇器74x151的輸入D0-D5接成110100。計(jì)數(shù)器74x163 接成0-5計(jì)數(shù)，并連接到74x151的選擇輸入端CBA，以選擇74x151的D0-D5作為輸出，從而產(chǎn)生所需序列。,3.2 用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)

8、成序列信號(hào)發(fā)生器,例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,CLOCK,0,數(shù)據(jù)選擇器74x151的輸入D0-D7接成00010111。計(jì)數(shù)器74x163 接成0-7計(jì)數(shù)，并連接到74x151的選擇輸入端CBA，以選擇74x151的D0-D7作為輸出，從而產(chǎn)生所需序列。,類似，可以用計(jì)數(shù)器和數(shù)據(jù)選擇器產(chǎn)生“1000”、“111000”等序列信號(hào),3.3 用移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器,用分立的D觸發(fā)器構(gòu)成移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器

9、 用MSI移位寄存器（74X194）實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器,步驟：1）設(shè)序列信號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則要求移位寄存器的位數(shù)n 滿足條件： 2 n≥L2）首先選擇滿足此條件的最小值 N1，根據(jù)數(shù)據(jù)左移，畫(huà)出狀態(tài)圖（序列信號(hào)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則畫(huà)出的狀態(tài)圖中一定有L個(gè)狀態(tài)），檢查狀態(tài)圖中的L 個(gè)狀態(tài)是否兩兩不同，如果是，則N1可用，進(jìn)入步驟4）；否則進(jìn)行步驟3）。,3.3 用移位寄存器實(shí)

10、現(xiàn)序列發(fā)生器,用分立的D觸發(fā)器構(gòu)成移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器 用MSI移位寄存器（74X194）實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器,步驟（續(xù)）：3）將移位寄存器的位數(shù)增加1，即變?yōu)?N1+1) ,重新畫(huà)出狀態(tài)圖，再檢查狀態(tài)圖中的L 狀態(tài)是否兩兩不同，如果是，則（N1+1）可用；否則將移位寄存器的位數(shù)增加1，即變?yōu)?N1+ 2) ,重復(fù)上面過(guò)程，直到狀態(tài)圖中的L 狀態(tài)兩兩不同為止。這時(shí)的移位寄存器的位數(shù)才是最后的值。4）再根據(jù)狀態(tài)圖畫(huà)出左移時(shí)最低位輸入的

11、卡諾圖，求出其表達(dá)式。如果有無(wú)關(guān)項(xiàng)，還要求檢察電路的自啟動(dòng)能力。 移位寄存器的某位輸出即為所要求的序列信號(hào)。,3.3.1用D觸發(fā)器構(gòu)成的移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列信號(hào)發(fā)生器,例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,解：因?yàn)樾蛄虚L(zhǎng)度為8，所以至少需要3個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成左移的移位寄存器。,狀態(tài)圖：Q2Q1Q0,狀態(tài)圖中的8個(gè)狀態(tài)兩兩互不相等。,10111000,Q2*Q1*Q0*,0 0 00 0 10 1 0

12、1 0 10 1 11 1 11 1 01 0 0,,,D0=Q0*,,,Q2,Q1Q0,01,00,01,11,10,D0,D0 = Q2·Q1’·Q0 + Q2’·Q1 + Q2’·Q0’,電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：,0 0 10 1 01 0 10 1 11 1 11 1 00 00 0 0,Q2Q1Q0,,所以，Q2輸出的

13、序列即為00010111。,原狀態(tài),新?tīng)顟B(tài),例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,,,,,D Q CK Q,,,,,,D Q CK Q,,,,,,D Q CK Q,,,,,,,,,CLOCK,D0,Q1,Q2,Q0,,,,,,,,,,,,,,,,,,例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,D0 = Q2·Q1’·Q0 + Q2’·

14、;Q1 + Q2’·Q0’,,3.3.2 用移位寄存器74X194構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器,例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,狀態(tài)圖：用74x194的低3位輸出QBQCQD,10111000,QBQCQD,0 0 00 0 10 1 01 0 10 1 11 1 11 1 01 0 0,,,LIN,,,所以，QB輸出的序列即為00010111。,例：產(chǎn)生一個(gè)8位

15、的序列信號(hào) 00010111,QB,QCQD,01,00,01,11,10,LIN,LIN = QB·QC’·QD + QB’·QC + QB’·QD’,3.3.2 用移位寄存器74X194構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器,例：產(chǎn)生一個(gè)8位的序列信號(hào) 00010111,LIN= Q2·Q1’·Q0 +Q2’·Q1 + Q2’·Q0’,3.3.2 用移位寄存器74X194

16、構(gòu)成序列信號(hào)發(fā)生器,例：產(chǎn)生一個(gè)4位的序列信號(hào) 1101,解：1）因?yàn)樾蛄虚L(zhǎng)度為4，所以先選擇2位的左移移位寄存器（即，2個(gè)D觸發(fā)器）。,狀態(tài)圖：Q1Q0,可見(jiàn)，這四個(gè)狀態(tài)中有兩個(gè)狀態(tài)相同，所以2位的移位寄存器不合適。下面選擇3位的移位寄存器，重新畫(huà)出狀態(tài)圖為：,狀態(tài)圖：Q2Q1Q0,可見(jiàn)，這四個(gè)狀態(tài)各不相同，所以3位的移位寄存器合適。,1110,Q2*Q1*Q0*,1 1 01 0 10 1 11 1 1,

17、,,D0=Q0*,,,Q2,Q1Q0,01,00,01,11,10,D0,D0 = Q2’+ Q1’,2）電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表：,1 0 10 1 11 1 11 1 0,Q2Q1Q0,,所以，Q2輸出的序列即為1101。,狀態(tài)圖：Q2Q1Q0,110,011,,,原狀態(tài),新?tīng)顟B(tài),例：產(chǎn)生一個(gè)4位的序列信號(hào) 1101,,,狀態(tài)圖：Q2Q1Q0,110,011,,,3）檢察自啟動(dòng)，無(wú)用狀態(tài)的轉(zhuǎn)換見(jiàn)上面狀態(tài)圖中的紅色區(qū)域

18、，可見(jiàn)它們是有效循環(huán)圈的分支，因此電路是自啟動(dòng)的。,Q2,Q1Q0,01,00,01,11,10,D0,D0 = Q2’+ Q1’,,,例：產(chǎn)生一個(gè)4位的序列信號(hào) 1101,,,D Q CK Q,,,,,,D Q CK Q,,,,,,D Q CK Q,,,,,,,,,CLOCK,D0,Q1,Q2,Q0,,,,,,D0 = Q2’+ Q1’= (Q2 · Q1)

19、’,例：產(chǎn)生一個(gè)4位的序列信號(hào) 1101,4）電路圖,補(bǔ)充：序列檢測(cè)器,1. 用觸發(fā)器（D、JK）設(shè)計(jì)序列檢測(cè)器（見(jiàn)第7章的例題）2. 用移位寄存器和邏輯門(mén)電路設(shè)計(jì)序列檢測(cè)器3. 用移位寄存器和譯碼器設(shè)計(jì)序列檢測(cè)器,1. 移位寄存器和邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)功能,例題：設(shè)計(jì)一個(gè)110串行序列檢測(cè)電路，,利用移位寄存器實(shí)現(xiàn),當(dāng)電路檢測(cè)到,輸入A 連續(xù)出現(xiàn)110 時(shí)，輸出Z為1,1. 移位寄存器和邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)功能,例題：設(shè)計(jì)一個(gè)110

20、串行序列檢測(cè)電路，,利用移位寄存器實(shí)現(xiàn),,,,,,,,,,,,Z,當(dāng)電路檢測(cè)到,輸入A 連續(xù)出現(xiàn)110， 且輸入B為1 時(shí)，輸出Z為1。,1. 移位寄存器和邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)功能,設(shè)計(jì)一個(gè)1011串行序列檢測(cè)電路，,利用移位寄存器實(shí)現(xiàn),當(dāng)電路檢測(cè)到,輸入A 連續(xù)出現(xiàn)1011，輸出Z為1。,類似，可以設(shè)計(jì)“100”、“111”、“1110”等序列監(jiān)測(cè)器。,2. 移位寄存器和譯碼器實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)功能,設(shè)計(jì)一個(gè)110串行序列檢測(cè)電路，

21、,,74x138,,,,ABC,,,,,Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7,,,,,,,Y,類似，可以設(shè)計(jì)101，111，010等序列檢測(cè)器。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,+5V,G1,G2AG2B,2.移位寄存器和譯碼器實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)功能,設(shè)計(jì)一個(gè)1101串行序列檢測(cè)電路，,類似，可以設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為4 的其它序列的檢測(cè)器。,CLKCLRS1S0LIND QDC

22、 QCB QBA QARIN,,,,,,,,,,74x194,,,,,,,,74x154,,,,ABCD,,,,,Y0Y1Y2Y3…Y13Y14Y15,,,,,,,Y,,,,,,,,,,,,,,,G1G2,,時(shí)序邏輯部分小結(jié),第7章 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)原理第8章 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐,基本時(shí)序元件鎖存器 和 觸發(fā)器時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)、類型時(shí)鐘同步狀

23、態(tài)機(jī)的分析（方法、步驟）時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)（方法、步驟）,S-R型、D型、J-K型、 T型邏輯符號(hào)、功能表、特征方程、時(shí)序特性不同觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換,第7章 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)原理,第8章 時(shí)序邏輯設(shè)計(jì)實(shí)踐,小規(guī)模集成（SSI）芯片鎖存器和觸發(fā)器中規(guī)模集成（MSI）芯片多位鎖存器和寄存器計(jì)數(shù)器移位寄存器 序列發(fā)生器 序列檢測(cè)器,計(jì)數(shù)器,行波計(jì)數(shù)器、同步二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)任意模m計(jì)數(shù)器（分頻

24、器） 用作序列信號(hào)發(fā)生器獲得m中取1碼,移位寄存器,移位寄存器的結(jié)構(gòu)（串入、并入、串出、并出）移位寄存器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)串/并轉(zhuǎn)換用作序列信號(hào)檢測(cè)器用作序列信號(hào)發(fā)生器移位寄存器型計(jì)數(shù)器環(huán)型計(jì)數(shù)器（m中取1碼）扭環(huán)計(jì)數(shù)器線性反饋移位寄存器（LFSR）計(jì)數(shù)器,第8章 作業(yè),8.13、 8.14 8.15、 8.16 8.35 8.38 8. 46 、 8. 55 8. 58,補(bǔ)充習(xí)題：1 用

25、D觸發(fā)器設(shè)計(jì)“000”序列檢測(cè)器用移位寄存器74X194和74X138 譯碼器實(shí)現(xiàn)“000”序列檢測(cè)器。 用計(jì)數(shù)器和多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)“01111110”序列發(fā)生器 用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)五進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器，進(jìn)位/借位輸出為C，控制位M=0時(shí)，加法計(jì)數(shù)；M=1時(shí)，減法計(jì)數(shù)。 判斷下列電路是幾進(jìn)制的計(jì)數(shù)器，畫(huà)出狀態(tài)圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74X160,2,1,9,7,10,3,4,5,6,14,13,12,11,15,C

26、LK,CLR,LD,ENP,ENT,A,B,C,D,QA,QB,QC,QD,RCO,,,1,CLOCK,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74X160,2,1,9,7,10,3,4,5,6,14,13,12,11,15,CLK,CLR,LD,ENP,ENT,A,B,C,D,QA,QB,QC,QD,RCO,,,1,CLOCK,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74X160,2,1,9

27、,7,10,3,4,5,6,14,13,12,11,15,CLK,CLR,LD,ENP,ENT,A,B,C,D,QA,QB,QC,QD,RCO,,,1,CLOCK,,,,,,,,,,,精品課件！,精品課件！,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,74X160,2,1,9,7,10,3,4,5,6,14,13,12,11,15,CLK,CLR,LD,ENP,ENT,A,B,C,D,QA,QB,QC,QD,RCO,,,1,CLOCK,,,,