時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)

第4章：

時(shí)序邏輯電路4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)時(shí)序邏輯電路時(shí)，要求設(shè)計(jì)者根據(jù)給定的具體邏輯問題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的邏輯電路。所得到的設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)力求簡單。

當(dāng)采用小規(guī)模集成電路做設(shè)計(jì)時(shí)，電路最簡的標(biāo)準(zhǔn)是所用的觸發(fā)器和門電路及其輸入端的數(shù)目均為最少，而當(dāng)使用中、大規(guī)模集成電路時(shí)，電路最簡的標(biāo)準(zhǔn)則是使用的集成電路數(shù)目最少，種類最少，而且互相間的連線也最少。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)現(xiàn)將同步時(shí)序電路的一般設(shè)計(jì)步驟簡要說明如下:(1)邏輯抽象根據(jù)給定的命題要求分清輸入變量、輸出變量，并由此確定電路所包含的狀態(tài)，再作出與輸入相應(yīng)的輸出狀態(tài)圖。(2)狀態(tài)化簡根據(jù)原始狀態(tài)圖進(jìn)行狀態(tài)化簡或狀態(tài)合并。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)(3)狀態(tài)編碼

對簡化的狀態(tài)圖賦予每個(gè)狀態(tài)一個(gè)二進(jìn)制代碼，稱為狀態(tài)編碼或狀態(tài)分配。編碼所用的碼一般為自然二進(jìn)制碼。編碼方案確定后，根據(jù)簡化的狀態(tài)圖，畫出編碼形式的狀態(tài)圖或狀態(tài)表。(4)選擇觸發(fā)器的類型及個(gè)數(shù)

按照下式選擇觸發(fā)器的個(gè)數(shù)n：

（4.4）其中M是電路所包含的狀態(tài)個(gè)數(shù)。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)(5)求電路的輸出方程及各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程根據(jù)編碼后的狀態(tài)表及觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)表可求得電路的輸出方程和各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程。(6)畫出邏輯圖，并檢查自啟動(dòng)能力。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)例4-3]

試設(shè)計(jì)一個(gè)帶有進(jìn)位輸出端的十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。解:該命題要求有進(jìn)位輸出，說明是單純的十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，不需要輸入信號。取進(jìn)位信號為輸出邏輯變量C，規(guī)定有進(jìn)位輸出時(shí)C=l，無進(jìn)位輸出時(shí)C=0。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器應(yīng)當(dāng)有十個(gè)有效狀態(tài)，若分別用S0、S1、…、S9表示，則按題意可畫出如圖4-9所示的電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，而且這十個(gè)狀態(tài)均是不可少的，即無等價(jià)狀態(tài)，所以這個(gè)狀態(tài)圖已不能化簡。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)根據(jù)式(4.4)，現(xiàn)要求M=10，故應(yīng)取觸發(fā)器個(gè)數(shù)n=4。因?yàn)楸久}對狀態(tài)分配無特殊要求，可以取8421BCD碼0000~1001作為S0~S9的編碼，于是可得到如表4.3的狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)由于電路的次態(tài)

和進(jìn)位輸出C唯一地取決于電路現(xiàn)態(tài)

的取值，故可根據(jù)表4.3畫出表示次態(tài)邏輯函數(shù)和進(jìn)位輸出函數(shù)的卡諾圖。由于計(jì)數(shù)器正常工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)1010~1111即“10”~“15”這六個(gè)狀態(tài)，所以可將

這六個(gè)最小項(xiàng)作為約束項(xiàng)處理，在卡諾圖中用“×”表示。根據(jù)表4.3可列出對應(yīng)于狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序的五個(gè)卡諾圖，如圖4-10所示，分別表示

和C這五個(gè)邏輯函數(shù)。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程畫出該計(jì)數(shù)器的邏輯圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，如圖4-11和圖4-12所示。1.時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟4.2.2時(shí)