計(jì)數(shù)器和寄存器時(shí)序邏輯電路1ppt課件

1、 YQ1Q1Q2Q21J C11K1J C11K1J C11K&Q0Q0FF0 FF1 FF2CPCPCPCPCP012nnQQY21nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 時(shí)鐘方程：輸出方程：輸出僅與電路現(xiàn)態(tài)有關(guān)，為穆?tīng)栃蜁r(shí)序電路。同步時(shí)序電路的時(shí)鐘方程可省去不寫(xiě)。驅(qū)動(dòng)方程：1寫(xiě)寫(xiě)方方程程式式2求狀態(tài)方程求狀態(tài)方程JK觸發(fā)器的特性方程：nnnQKQJQ1將各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程代入，即得電路的狀態(tài)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQQQQQQQKQJQ20202000010010101111111212122

2、2212nnnnnnQKQJQKQJQKQJ202001011212 現(xiàn) 態(tài)次 態(tài)輸 出nnnQQQ012 101112 nnnQQQY3計(jì)算、列狀態(tài)表計(jì)算、列狀態(tài)表nnnnnnnnQQYQQQQQQ122100111120 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10 0 10 1 11 0 11 1 10 0 00 1 01 0 01 1 0000011000001000101112YQQQnnn0001010101112YQQQnnn0001001101112YQQQnnn0001011101112YQQQnnn1100100101112YQQQnnn1

3、100110101112YQQQnnn0000101101112YQQQnnn0000111101112YQQQnnn4畫(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖畫(huà)狀態(tài)圖、時(shí)序圖 000001011/1/0100110111/0 /0/0 /0(a) 有效循環(huán)010 101(b) 無(wú)效循環(huán)/0/1排列順序： /Y nnnQQQ012狀態(tài)圖狀態(tài)圖CPQ0Q1Q2Y5電電路路功功能能時(shí)時(shí)序序圖圖有效循環(huán)的6個(gè)狀態(tài)分別是05這6個(gè)十進(jìn)制數(shù)字的格雷碼，并且在時(shí)鐘脈沖CP的作用下，這6個(gè)狀態(tài)是按遞增規(guī)律變化的，即：000001011111110100000所以這是一個(gè)用格雷碼表示的六進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器。當(dāng)對(duì)第6個(gè)脈沖計(jì)數(shù)時(shí)，計(jì)數(shù)

4、器又重新從000開(kāi)始計(jì)數(shù)，并產(chǎn)生輸出Y1。1建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖設(shè)計(jì)一個(gè)按自然態(tài)序變化的7進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)規(guī)則為逢七進(jìn)益，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位輸出。 000001010011 /0 110101100 /0 /0 /0 /0 /0排列順序： /Y nnnQQQ012/1狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)2狀態(tài)分配狀態(tài)分配3已經(jīng)最簡(jiǎn)。已是二進(jìn)制狀態(tài)。4選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程因需用3位二進(jìn)制代碼，選用3個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。由于要求采用同步方案，故時(shí)鐘方程為：CPCPCPCP210輸出方程：nnQQY21Y的卡諾

5、圖00011110000101000nnQQ12nQ0(a) 10nQ的卡諾圖00011110011011000nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖00011110001001101nnQQ12nQ0(c) 12nQ的卡諾圖00011110000011011nnQQ12nQ0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ2120112102101100120102101不化簡(jiǎn)，以便使之與JK觸發(fā)器的特性方程的形式一致。 nnQQJ120、10K nQJ01、nnQQK021 nnQQJ012、nQK12 YFF0 FF1 FF2CPQ1Q1Q2Q21

6、J C11K 1J C1 1K 1J C11K&Q0Q0&1&比較，得驅(qū)動(dòng)方程：nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ212011210210110012101電電路路圖圖5nnnQKQJQ1檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6000121201121021011001210nnnnnnnnnnnnnnnnnQQQQQQQQQQQQQQQQQ將無(wú)效狀態(tài)111代入狀態(tài)方程計(jì)算：可見(jiàn)111的次態(tài)為有效狀態(tài)000，電路能夠自啟動(dòng)。 設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)檢測(cè)電路，當(dāng)連續(xù)輸入3個(gè)或3個(gè)以上1時(shí)，電路的輸出為1，其它情況下輸出為0。例如：輸入X 1011

7、00111011110輸入Y 0000000010001101建立原始狀態(tài)圖建立原始狀態(tài)圖S0S1S2S3設(shè)電路開(kāi)始處于初始狀態(tài)為S0。第一次輸入1時(shí)，由狀態(tài)S0轉(zhuǎn)入狀態(tài)S1，并輸出0；1/0X/Y若繼續(xù)輸入1，由狀態(tài)S1轉(zhuǎn)入狀態(tài)S2，并輸出0；1/0如果仍接著輸入1，由狀態(tài)S2轉(zhuǎn)入狀態(tài)S3，并輸出1；1/1此后若繼續(xù)輸入1，電路仍停留在狀態(tài)S3，并輸出1。1/1電路無(wú)論處在什么狀態(tài)，只要輸入0，都應(yīng)回到初始狀態(tài)，并輸出0，以便重新計(jì)數(shù)。0/00/00/00/0 0/01/0 1/01/01/0 0/0(c) 二進(jìn)制狀態(tài)圖 10 0/0 1/1 00 01 0/01/0 1/01/01/0 0

8、/0(b) 簡(jiǎn)化狀態(tài)圖 S2 0/0 1/1 S0 S1原始狀態(tài)圖中，凡是在輸入相同時(shí)，輸出相同、要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài)，稱為等價(jià)狀態(tài)。狀態(tài)化簡(jiǎn)就是將多個(gè)等價(jià)狀態(tài)合并成一個(gè)狀態(tài)，把多余的狀態(tài)都去掉，從而得到最簡(jiǎn)的狀態(tài)圖。狀態(tài)化簡(jiǎn)狀態(tài)化簡(jiǎn)2狀態(tài)分配狀態(tài)分配31/0 0/0 1/1 0/0 0/0 1/0 1/1(a) 原始狀態(tài)圖 S3 S2 0/0 S0 S1所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài)S2和S3等價(jià)。因?yàn)樗鼈冊(cè)谳斎霝?時(shí)輸出都為1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S3；在輸入為0時(shí)輸出都為0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0。所以它們可以合并為一個(gè)狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用S2表示。S0=00S1=01S2=104選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、

9、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選用2個(gè)CP下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，分別用FF0、FF1表示。采用同步方案，即取：輸出方程nXQY1狀態(tài)方程(a) 10nQ的卡諾圖X0001111000001100nnQQ01nnnQQXQ0110nnnnXQQXQQ11011(b) 11nQ的卡諾圖X0001111000001011nnQQ01Y的卡諾圖X0001111000001001nnQQ01nnnnnnnnXQQXQQQQQXQ11011001100nnnQKQJQ1比較，得驅(qū)動(dòng)方程：電電路路圖圖5XKXQJKQXJnn101010 1 YFF0 FF11XQ1Q1 1J

10、C11K 1J C11K&Q0Q0CP&1&檢查電路能否自啟動(dòng)檢查電路能否自啟動(dòng)6 0 0 1 1 0 1 0 /0 1 /1將無(wú)效狀態(tài)11代入輸出方程和狀態(tài)方程計(jì)算：電路能夠自啟動(dòng)。設(shè)計(jì)一個(gè)異步時(shí)序電路，要求如右圖所示狀態(tài)圖。 000001010 101100011 /0 /0 /0 /0/1 /0排列順序： /Y nnnQQQ0124選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選觸發(fā)器，求時(shí)鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)方程選用3個(gè)CP上升沿觸發(fā)的D觸發(fā)器，分別用FF0、FF1、FF2表示。輸出方程0001111000001001nnQQ12nQ0Y的卡諾圖nnQQY02次態(tài)卡諾圖

11、0001111000010111011010100000nQ0nnQQ12次態(tài)卡諾圖CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6時(shí)鐘方程：CPCP 001QCP 02QCP FF0每輸入一個(gè)CP翻轉(zhuǎn)一次，只能選CP。FF1在t2、t4時(shí)刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。FF2在t4、t6時(shí)刻翻轉(zhuǎn)，可選Q0。CPQ0Q1Q2t1 t2 t3 t4 t5 t6(a) 10nQ的卡諾圖0001111001111000nnQQ12nQ0nnQQ010nnnQQQ1211nnQQ1120001111001100nnQQ12nQ0(b) 11nQ的卡諾圖(c) 12nQ的卡諾圖0001111001010nnQQ12nQ00001111000010111011