華北電力大學(xué)科技學(xué)院電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化課件9時(shí)序邏輯電路的vhdl設(shè)計(jì)

1、第9邏輯電路的VHDL設(shè)計(jì) 9.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式 9.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述9.3 寄存器的VHDL描述9.4 VHDL描述9.5 分頻器的VHDL描述9.6 存儲(chǔ)器的VHDL描述9.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述19.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.1 時(shí)鐘邊沿的描述1.完整的時(shí)鐘邊沿描述29.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.1 時(shí)鐘邊沿的描述2.簡化的時(shí)鐘邊沿描述39.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.1 時(shí)鐘邊沿的描述3.函數(shù)描述49.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.2 時(shí)鐘進(jìn)程1.時(shí)鐘進(jìn)程的語法格式59.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.2 時(shí)鐘進(jìn)程2.時(shí)鐘進(jìn)程描述需要注意的問題（1）時(shí)鐘

2、進(jìn)程中的IF語句只能是單分支操作IF語句，不能含有ELSE項(xiàng)。69.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.2 時(shí)鐘進(jìn)程2.時(shí)鐘進(jìn)程描述需要注意的問題（2）一個(gè)時(shí)鐘進(jìn)程只能描述一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。79.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.3 復(fù)位方式1.同步復(fù)位的VHDL描述89.1 時(shí)鐘信號(hào)及復(fù)位方式9.1.3 復(fù)位方式2.異步復(fù)位的VHDL描述99.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器109.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器同步復(fù)位119.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述1. D 觸發(fā)器異步復(fù)位129.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述2. JK 觸發(fā)器139.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述2. JK

3、觸發(fā)器149.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器159.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器169.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器179.2 基本觸發(fā)器的VHDL描述3. T觸發(fā)器189.3 寄存器的VHDL描述1. 數(shù)據(jù)寄存器199.3 寄存器的VHDL描述1. 數(shù)據(jù)寄存器209.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器1）單向移位寄存器219.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器左移229.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器右移239.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器2）雙向移位寄存器249.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器2）雙向移位寄

4、存器259.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器3）循環(huán)移位寄存器269.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器3）循環(huán)移位寄存器279.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器4）串并轉(zhuǎn)換移位寄存器289.3 寄存器的VHDL描述2. 移位寄存器4）串并轉(zhuǎn)換移位寄存器299.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述309.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述1. 同步計(jì)數(shù)器319.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述1. 同步計(jì)數(shù)器329.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述1. 同步計(jì)數(shù)器339.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述2. 異步計(jì)數(shù)器349.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述2. 異步計(jì)數(shù)器359.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述2. 異步計(jì)數(shù)器36

5、9.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述3. 加計(jì)數(shù)器379.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述3. 加計(jì)數(shù)器389.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述4. 減計(jì)數(shù)器399.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述4. 減計(jì)數(shù)器同步409.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述4. 減計(jì)數(shù)器419.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述4. 減計(jì)數(shù)器429.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述4. 減計(jì)數(shù)器439.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述5. N進(jìn)制計(jì)數(shù)器449.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述5. N進(jìn)制計(jì)數(shù)器459.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述5. N進(jìn)制計(jì)數(shù)器469.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計(jì)數(shù)器479.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計(jì)數(shù)器489.4 計(jì)數(shù)器的VH

6、DL描述6. BCD碼計(jì)數(shù)器499.4 計(jì)數(shù)器的VHDL描述6. BCD碼計(jì)數(shù)器509.5 分頻器的VHDL描述1. 偶數(shù)分頻519.5 分頻器的VHDL描述1. 偶數(shù)分頻529.6 存儲(chǔ)器的VHDL描述539.6 存儲(chǔ)器的VHDL描述549.6 存儲(chǔ)器的VHDL描述559.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述 有限狀態(tài)機(jī)根據(jù)輸出信號(hào)是否受輸入信號(hào)的影響可以分為兩大類：mealy型和moor型。 其中前者輸出信號(hào)受輸入信號(hào)影響，而后者輸出信號(hào)只決定于各觸發(fā)器的狀態(tài)，不受電路當(dāng)前輸入信號(hào)的影響或沒有輸入信號(hào)。 VHDL有特定語法可以進(jìn)行有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)，主要方法有兩大類： 一是用枚舉類型定義狀態(tài)機(jī)； 二

7、是用常數(shù)定義狀態(tài)機(jī)。569.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機(jī)579.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機(jī)589.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機(jī)599.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述1. 枚舉類型狀態(tài)機(jī)609.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機(jī)619.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機(jī)629.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機(jī)1）狀態(tài)編碼方式（1）自然二進(jìn)制編碼 按照自然二進(jìn)制數(shù)值大小遞增或遞減的順序進(jìn)行編碼的方式，比如3位自然二進(jìn)制數(shù)編碼：000，001，010，011，100，101，110，111。（2）

8、格雷碼 格雷碼是一種常見的無權(quán)碼，其特點(diǎn)是兩個(gè)相鄰代碼之間僅有1位取值不同，因而常用于將模擬量轉(zhuǎn)換成用連續(xù)二進(jìn)制數(shù)序列表示數(shù)字量的系統(tǒng)中，可以有效地避免錯(cuò)誤數(shù)碼的出現(xiàn)。3位格雷碼編碼：000， 001， 011，010，110，111，101，100。639.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機(jī)1）狀態(tài)編碼方式（3）約翰遜編碼 約翰遜編碼是由約翰遜計(jì)數(shù)器（扭環(huán)計(jì)數(shù)器）產(chǎn)生的一種編碼。根據(jù)約翰遜計(jì)數(shù)器的電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將最后一位觸發(fā)器的反相輸出端反饋到第一位觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，其他觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端與前面相鄰觸發(fā)器的同相輸出端相連。在時(shí)鐘脈沖的作用下可以得到約翰遜編碼。比如3位約翰遜編碼：000，001，011，111，110，100。649.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述2. 常數(shù)類型狀態(tài)機(jī)1）狀態(tài)編碼方式（4）one-hot編碼One-hot編碼使用n位二進(jìn)制數(shù)據(jù)對(duì)n個(gè)狀態(tài)進(jìn)行編碼，而且每個(gè)狀態(tài)的n位編碼中只有1位有效，而且不同狀態(tài)的有效位不同。例如4位one-hot編碼可以實(shí)現(xiàn)具有4個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)編碼：0001，0010，0100，1000。659.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描述（1）自然二進(jìn)制編碼2）狀態(tài)編碼方式比較669.7 有限狀態(tài)機(jī)的VHDL描