數(shù)電課件-第7章

第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基PAGE8星期第7一、數(shù)字系統(tǒng)概三、數(shù)字系統(tǒng)的設計方法（TD&BUCombined）字系統(tǒng)的基本模二、數(shù)字系統(tǒng)的三、數(shù)字系統(tǒng)的設計步(2)一、寄存器間的信息傳四、移五、條件控制語一、方二、算法流程三、算法狀態(tài)機圖（ASM圖ASMASMASM例第7一、數(shù)字系統(tǒng)概由若干數(shù)字邏輯部件構成的能夠產生、、二、數(shù)字系統(tǒng)的設計任第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期三、數(shù)字系統(tǒng)的設計方優(yōu)點：可以繼承使用經過驗證的、成部件靠性高、可性好的設計。住主要，避免糾纏在具體細節(jié)上。可性好的設計法（TD&BUCombined）懂的以及可靠性高、可性好的設計，又能 lectualProperty——知識）：字系統(tǒng)的基本模

F(X,Qn,C,…ZG(X,Qn,…

Z控制網…控制網…

………SR(X,Qn 圖7.1.2第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期表7.1.1操作輸出第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期

(Q)(Q)狀寄存現(xiàn) 激勵信圖7.1.3二、數(shù)字系統(tǒng)的系統(tǒng)時鐘同時到達所有元件的時鐘脈沖CP 現(xiàn) 次圖7.1.4 第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期& 2& 2 1C1(a電

(b波形三、數(shù)字系統(tǒng)的設計步

確定 導始結 計者的和要遵循的規(guī)則、技術規(guī)范。第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期(2)表達：。用掩模ASIC實現(xiàn)（即在硅片上制作集成用MCM實現(xiàn)（MultichipModule：多單的對應關系的便的設計工具。第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期一、寄存器間的信息傳 AA…An-A

寄存器A的各個位表示(c)寄存器位表圖7.2.1第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期X

:AX

BBn1A&1A&

1

AB的邏輯二、算術T2: T5:BBB并并行加法T并T2 增

AA圖7.2.5“1”三、邏輯操與運算符“∧

A+B， 四、移位操五、條件控制語一、方系統(tǒng)…… 系統(tǒng)…… 數(shù)數(shù)處數(shù)顯C控制C控制數(shù)C輸出輸出數(shù)打數(shù)處數(shù)顯控制控制數(shù)CCCCC輸入/CCC輸入/MACd圖7.3.1二、算法流程PPBA（a）點（b）出口點（c）傳輸BA圖7.3.2

（d）判斷例7.3.2

ZX1X2

X3組合電AC組合電ACT圖7.3.3110CCA←0,C1010圖7.3.4算法三、算法狀態(tài)機圖（ASM圖ASM符 二進制代

R←R←0（a）狀態(tài) （b）實圖7.3.500101分 分 分 分圖7.3.6X1

T0T2

真值表圖解分支表

變量優(yōu)先級分支表圖7.3.7判斷框3 0E10E1圖7.3.9ASM01FE1011圖

圖7.3.11等效別用A4、A3、A2、A1標記，A4為最，A10

1

圖7.3.127.3.3ASMEF000010A3A4000100001000001100010000A3A4010110011010011110100010A3A4100100101000101100111100010101A3A4ASM從算法流程 0S10S10101

A A3A A41

例1設計一個求兩個4位二進制數(shù)之積的數(shù)字乘存器M中，求兩數(shù)之積令信號為MF，Z一、系統(tǒng)級設算律：

乘數(shù)的第i位為1時，第i表7.4.1101 110101000101+1011000001乘積=電路實現(xiàn)過程表7.4.2運算過算式說101被乘 110乘0000000累加器初始內 101第一部分0000101第一部分 000第二部分0000101第二部分 101第三部分0011001第三部分 101第四部分1000001乘積=第四部分第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期NNYYNNY控制組合邏…累加寄控制組合邏………加法命

右移指……左移命被乘數(shù)寄存

(b)圖7.4.1第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期………MSCMSC路組控制NNYNYNCNT=Y(b)圖7.4.2

(a)M M并加并加QA (b)QA圖7.4.3第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期1010S210圖7.4.4第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期二、子系統(tǒng)級、部件級、元件級

表7.4.3操作 表

表7.4.5M1、M000011011111101開關開關開關開關44444開關開關&T & DSRQ(74194) R DSA(74194)1&A3～ B3～B0F3～

圖7.4.5乘法器數(shù)據(jù)處理器電表7.4.674163PT0???↑清10??↑110??11?0?1111↑第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期

& &

1D 1 1D1 R

&1D

圖7.4.6用每態(tài)一個觸發(fā)器的

R用數(shù)據(jù)選擇器、寄存器、譯的方法（用MSI)

第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期DQT1圖7.4.7利用數(shù)據(jù)選擇器和譯的控制邏輯框表7.4.7000??00001??0101?0?1001?1?1010??00110??100010? 010?01

0? 0?01(a)Q2次態(tài) (b)Q1次態(tài)圖7.4.80 121&S&

RR23TA0 T0

&

A023

R

圖7.4.9用數(shù)據(jù)選擇器和譯實現(xiàn)的乘法控制器邏輯

…… ………… …… 圖 表7.4.8 000??0010000001??011001001?0?100100001?1?100100110??0010010010??10000100表 000100111--1-01-0-1--101-1-1--1--110--0-1--1--10--11--例2：設計一個交通燈管理系統(tǒng)。其功能如下公無車時，主干道綠燈亮,公路紅燈亮公有車時，傳感器輸出C=1，且主干道通車時間超過最短時間，主干道交通燈由綠→黃→紅，公路交通燈由紅→綠；公無車，或有車，且公路通車時間超過最長時間則主干道交通燈由紅→綠，公路交通燈由綠→黃→紅假設公路綠燈亮的最長時間等于主干道綠燈亮的最短時間，都為16秒，若計時到E=1；黃燈亮的時間設為秒，若計時到F=1。當啟動信號S=1時，定時器開始計時。第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期圖7.5.1路通燈和傳感器示意用中小規(guī)模集成電路實現(xiàn)系統(tǒng)輸入、輸出信號均為高電平有效。第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期 T F圖7.5.2 0C10E1S 0F1

S E1 0S 0F1S

第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期二、子系統(tǒng)級、部件級、元件級 圖1 && PT

CK(秒脈沖圖2

000000010101F0110F101010111111F1100F0F1F01Q2FF FF01圖3次態(tài)圖第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期&1 Y1Y

1R1R11 11 YY11F1

11圖4第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期S

F

C

FE E T T2F F

圖5S用PLD器件實現(xiàn)系第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期一、系統(tǒng)級設二、子系統(tǒng)級、部件級、元件級第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期 EEFF S 圖7.5.5圖 100001010001001100001010例3設電路的輸入為X，輸出為Z，當X在連續(xù)X10 0X01 0X01 0X01Z←例4在T1狀態(tài)下，如果控制例5控制器的狀態(tài)圖示于下圖，它有四個狀態(tài)和兩

X01第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期T1、T2、T3輸輸XY000?00001?010100100101010110??011111XY100?00101010101111110?00111010111111第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期控制器有4個狀態(tài)（T0、T1、T2、T3），用2個0xx 0xx01

x x01Q2

Q100x& YY

X120X031Z1X120X031Z10控制器有4個狀態(tài)（T0、T1、T2、T3），需4個D0

T2(X2X1

X2

1(X2X3

X2X3X4

D2T1X2T2X2D3T2X2X1T1X2X3XZT1X2XX&X & 1&

1DS1DC1R1DR

Z 1D R用多路選擇器—時序寄存器—譯法控制器有4個狀態(tài)（T0、T1、T2、T3），需2個四選一多路選擇器，1個2—4線譯：T1、T2、T3ZT000????010T101?0??10001?10?01001?11011101?111011T21000??1101001??0001010??0001011??100T311?第?7數(shù)?系?設計0礎00第7章第7章數(shù)字系統(tǒng)設計基星期Q2、Q1 00