数字电路与系统设计第六章习题课件.ppt
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- 数字电路 系统 设计 第六 习题 课件
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1、2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路1时序逻辑电路习题时序逻辑电路习题一、时序逻辑电路的基本概念一、时序逻辑电路的基本概念 二、一般时序逻辑电路的分析和设计二、一般时序逻辑电路的分析和设计三、寄存器和移存器三、寄存器和移存器四、计数器四、计数器六、习题讲解六、习题讲解五、序列码发生器和顺序脉冲发生器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路26.86.2 例例1 6.12 (1)6.4 例例2 6.3 6.17 6.22 (b)6.25 (1) (2)6.40 6.35(1) 2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路3一、时序逻辑电路的基本概
2、念一、时序逻辑电路的基本概念 1.定义定义 2.结构特点结构特点 (1) 电路由组合电路和存储电路构成,含记忆电路由组合电路和存储电路构成,含记忆元件;元件; (2)电路中含有从输出到输入的反馈回路;电路中含有从输出到输入的反馈回路; 3.功能描述功能描述 状态转移表;状态转移图;功能表;状态转移表;状态转移图;功能表;表达式表达式;卡诺图;电路图;波形图卡诺图;电路图;波形图 节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路4二、一般时序逻辑电路的分析和设计二、一般时序逻辑电路的分析和设计1.1.分析步骤分析步骤 组合电路、存储电路组合电路、存储电路 (1)(1)分析电路结构分析电
3、路结构 输入信号输入信号X X、输出信号、输出信号Z Z (2)(2)写出四组方程写出四组方程 时钟方程时钟方程 各触发器的激励方程各触发器的激励方程 节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路5各触发器的次态方程各触发器的次态方程 电路的输出方程电路的输出方程 (3)(3)作状态转移表、状态转移图或波形图作状态转移表、状态转移图或波形图 (4)(4)电路的逻辑功能描述电路的逻辑功能描述 作状态转移表时,先列草表,再从初态作状态转移表时,先列草表,再从初态(预置状预置状态或全零状态态或全零状态)按状态转移的顺序整理。按状态转移的顺序整理。 节目录节目录2022年5月31日星期二
4、第六章 时序逻辑电路62.设计步骤设计步骤 (1) 根据要求,建立原始状态转移表或原始状根据要求,建立原始状态转移表或原始状态转移图;态转移图; 输入输入/出变量个数;出变量个数;状态间的转换关系(输入条件、输出要求)状态间的转换关系(输入条件、输出要求) 状态个数;状态个数;节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路7(2) 化简原始状态转移表(状态简化或状态合并);化简原始状态转移表(状态简化或状态合并); 进行顺序比较,作隐含表进行顺序比较,作隐含表作状态对图作状态对图进行关联比较进行关联比较作最简状态转移表作最简状态转移表a.a.列出所有的等价对。列出所有的等价对。b.
5、b.列出最大等价类。列出最大等价类。c.c.进行状态合并,并列出最简状态表。进行状态合并,并列出最简状态表。节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路8(4)(4)选定触发器类型并根据二进制状态转移表(选定触发器类型并根据二进制状态转移表(或称编码后的状态转移表)设计各触发器的激或称编码后的状态转移表)设计各触发器的激励函数和电路的输出函数;励函数和电路的输出函数; (6)(6)作逻辑电路图作逻辑电路图。(3) 进行状态编码(也称状态分配);进行状态编码(也称状态分配); (5)(5)自启动性检查自启动性检查;节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路9三、寄存
6、器和移存器三、寄存器和移存器1.寄存器和移存器电路结构特点寄存器和移存器电路结构特点2.MSI移存器的功能及其典型应用移存器的功能及其典型应用(1) 74194的简化符号、功能表的简化符号、功能表(2) 用用74194实现串并行转换实现串并行转换四、计数器四、计数器1.1.由由SSI构成的二进制计数器的一般结构构成的二进制计数器的一般结构 (1)同步计数器同步计数器 (2)异步计数器异步计数器节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路102. 2. MSI二进制、十进制计数器二进制、十进制计数器 3.3.任意进制计数器任意进制计数器 (1)用触发器和逻辑门设计任意进制计数器用触
7、发器和逻辑门设计任意进制计数器 (2)用用MSIMSI计数器构成任意进制计数器计数器构成任意进制计数器 (3)采用采用 MSIMSI任意进制计数器任意进制计数器 复复0 0法(利用复位端)法(利用复位端) 置数法(利用置数控制端,并行输入端)置数法(利用置数控制端,并行输入端) a.a.置最小数法置最小数法 b.b.预置预置0 0法法 c.c.置最大数法置最大数法 节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路11五、序列码发生器和顺序脉冲发生器五、序列码发生器和顺序脉冲发生器1.1.序列码发生器结构类型序列码发生器结构类型 2.2.计数型序列码发生器的设计(计数型序列码发生器的设
8、计(已知序列码)已知序列码)3.3.移存型序列码发生器的设计(移存型序列码发生器的设计(已知序列码)已知序列码) 4.4.顺序脉冲发生器的构成顺序脉冲发生器的构成(1)(1)输出端较多时:采用计数器和译码器输出端较多时:采用计数器和译码器(2)(2)输出端较少时:采用环形计数器输出端较少时:采用环形计数器节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路12图图 P 6.8 六、习题讲解六、习题讲解6.8分析图分析图P6.8电路,画出其全状态转移图并说电路,画出其全状态转移图并说明能否自启动。明能否自启动。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionS
9、izeBDate:13-Apr-2002Sheet of File:E:Design Explorer 99 SELibraryYangHengXinMyDesign.ddbDrawn By:1JC11K1JC11K1JC11KCPQQQ123节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路13解:解:(1)(1)分析电路结构分析电路结构 (2)写出四组方程写出四组方程 时钟方程时钟方程 各触发器的激励方程各触发器的激励方程 各触发器的次态方程各触发器的次态方程 CPCP1 1 = CP = CP2 2 = CP = CP; CPCP3 3 = Q = Q1 1K K2 2 = 1
10、= 1 J1 = 1 ;Q2nK3 = J3 = 1 ;Q3nJ2 = ;Q2nK1 = 节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路14电路的输出方程电路的输出方程 Qn+1= Qn + Q13 3 2 QnQn+1= Qn CP 2 3 2 QnQn+1= Qn + CP1 1 2 Qn(3)(3)作状态转移表、状态转移图作状态转移表、状态转移图 (4)(4)电路的逻辑功能描述电路的逻辑功能描述 模模M=5M=5的计数器,具备自启动性。的计数器,具备自启动性。节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路15Q3 Q2 Q1CP1(CP)CP2(CP)CP3(Q1
11、)0 0 00 0 00 1 11 1 00 0 11 1 01 1 01 1 11 0 11 1 00 0 01 1 10 1 00 0 00 0 1 1 1 01 0 00 0 01 0 11 1 01 1 10 0 01 0 11 1 0图图P6.8P6.8的的状态转移表状态转移表节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路16Q3Q2Q1图图P6.8P6.8的的状态转移图状态转移图000偏离状态有效循环011001110101010100111节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路176.2 试作出试作出101101序列检测器的状态图。该同步电序列检测
12、器的状态图。该同步电路有一根输入线路有一根输入线X X,一根输出线,一根输出线Z Z,对应于输入,对应于输入序列序列101101的最后一个的最后一个“1”1”,输出,输出Z=1Z=1,其余情况,其余情况下输出为下输出为“0”0”。(1) 101序列可以重叠,例如:序列可以重叠,例如:(2) 101序列不可以重叠,例如:序列不可以重叠,例如:X:010101101 Z:000101001X:0101011010 Z:0001000010节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路18(1) (1) 解:解: 输入变量为输入变量为X X、输出变量为、输出变量为Z Z;检测器XCPZ题
13、题6.2(1)6.2(1)的示意图的示意图初态(没有序列信号输入时电路的状态)为初态(没有序列信号输入时电路的状态)为S S0 0 , ,设设X X恰为恰为101101。状态个数的确定;状态个数的确定;节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路19 状态间的转换关系状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题题6.2(1)6.2(1)的状态转移图的状态转移图10101X/Z节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路20题题6.2(1) 6.2(1) 的原始状态转移图的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1
14、 1S S0 01/00/01/1节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路21(2) (2) 解:解: 输入变量为输入变量为X X、输出变量为、输出变量为Z Z;检测器XCPZ题题6.2(2)6.2(2)的示意图的示意图初态(没有序列信号输入时电路的状态)为初态(没有序列信号输入时电路的状态)为S S0 0 , ,设设X X恰为恰为101101。状态个数的确定;状态个数的确定;节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路22 状态间的转换关系状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1题题6.2(2)6.2(2)的状态转移图的状态转移图
15、10101X/Z节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路23题题6.2(2) 6.2(2) 的原始状态转移图的原始状态转移图0/01/00/011100X/ZS S2 2S S1 1S S0 01/00/01/1节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路24例例1 试给出一个自动售饮料机的原始状态转移试给出一个自动售饮料机的原始状态转移图。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元图。它的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(两枚一元)硬币后,在给杯饮料,投入两元(两枚一元)
16、硬币后,在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。出饮料的同时找回一枚五角的硬币。解:解:输入变量为输入变量为A A、B B,输出变量为,输出变量为Y Y、Z Z; 取投币信号为输入变量,用取投币信号为输入变量,用A A、B B表示,给出饮表示,给出饮料信号和找钱信号为输出变量,用料信号和找钱信号为输出变量,用Y Y、Z Z 表示。表示。节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路25A A、B B为为1 1分别表示投入一枚一元硬币和一枚五分别表示投入一枚一元硬币和一枚五角硬币,为角硬币,为0 0表示未投入。表示未投入。Y Y、Z Z为为1 1分别表示给分别表示给出饮料和找回一枚五角硬
17、币,为出饮料和找回一枚五角硬币,为0 0分别表示不分别表示不给饮料和不找回一枚五角硬币。给饮料和不找回一枚五角硬币。假定通过传感器产生的投币信号(假定通过传感器产生的投币信号(A=1A=1或或B=1B=1)在电路转入新状态的同时也随之消失。在电路转入新状态的同时也随之消失。节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路26状态个数的确定;状态个数的确定; 状态间的转换关系状态间的转换关系S S2 2S S1 1S S0 001/0001/0001/10例例1 1 的状态转移图的状态转移图AB/YZ节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路27例例1 1 的原始状态转
18、移图的原始状态转移图00/0000/0010/00AB/YZS S2 2S S1 1S S0 001/0001/0001/1010/1000/0010/11节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路286.3 对下列原始状态转移表进行简化。对下列原始状态转移表进行简化。S(t)N(t)Z(t)XX0101AAB00BCA01CBD01DDC00表表 习题习题6.3-(1)6.3-(1)节目录节目录2022年5月31日星期二第六章 时序逻辑电路29进行顺序比较,作隐含表进行顺序比较,作隐含表解:解: 作状态对图作状态对图ABCDCBABCDCBADBC (a)(a)(b)(b)节
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