【正文】 環(huán)形計數(shù)器 結(jié)構(gòu)特點 : D0=Q3 CLK 2022/4/13 95 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 : 構(gòu)成四進(jìn)制計數(shù)器 ,不能自啟動 . 2022/4/13 96 能自啟動的環(huán)形計數(shù)器 : 2022/4/13 97 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： n位移位寄存器構(gòu)成的環(huán)形計數(shù)器只有 n個 有效狀態(tài)，有 2nn個無效狀態(tài)。 2022/4/13 98 扭環(huán)形計數(shù)器 (約翰遜計數(shù)器 ) 結(jié)構(gòu)特點 : D0=Q’3 2022/4/13 99 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： 2022/4/13 100 能自啟動的扭環(huán)形計數(shù)器 : 2022/4/13 101 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： n位移位寄存器構(gòu)成的扭環(huán)形計數(shù)器有 2n個有效狀態(tài)，有 2n2n個無效狀態(tài)。 2022/4/13 102 時序邏輯電路的設(shè)計方法 時序電路的設(shè)計步驟： 根據(jù)設(shè)計要求 畫原始狀態(tài)圖 最簡狀態(tài)圖 畫電路圖 檢查電路能否自啟動 1 2 4 6 選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程 5 狀態(tài)分配 3 化簡 確定輸入、輸出變量及狀態(tài)數(shù) 2n1M≤2n 2022/4/13 103 例 設(shè)計一個帶有進(jìn)位輸出端的十三進(jìn)制計數(shù)器 . 解： 該電路不需輸入端 ,有進(jìn)位輸出用 C表示，規(guī)定有進(jìn)位輸出時 C=1，無進(jìn)位輸出時 C=0。 十三進(jìn)制計數(shù)器應(yīng)該有十三個有效狀態(tài)，分別用 S0、S …S 12表示。畫出其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖： 1 建立原始狀態(tài)圖 2022/4/13 104 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖不需化簡。 因為 231324，因此取觸發(fā)器位數(shù) n=4。對狀態(tài)進(jìn)行編碼，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)化表如下： 狀態(tài)化簡 2 狀態(tài)分配 3 2022/4/13 105 電路次態(tài) /輸出（ ）的卡諾圖 C *0*1*2*34 選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程 2022/4/13 106 狀態(tài)方程： 01223*3 ??? 012023123*2 ????????0101*1 Q ???? 0203*0 Q ?????? 23 C ?2022/4/13 107 若選用 4個 JK觸發(fā)器，需將狀態(tài)方程變換成 JK觸發(fā)器特性方程的標(biāo)準(zhǔn)形式，即Q*=JQ′+K′Q,找出驅(qū)動方程。 3230123301223*3 )()( ?????????202220220313201*2 )()()()( ?????????????1010*1 Q ????00230203*0 1)( Q ???????????2022/4/13 108 比較得到觸發(fā)器的驅(qū)動方程： 230123 QKQJ ??))(( 0132022 ????? QKJ0101 QKQJ ??1)( 0230 ??? KJ3230123301223*3 )()( ?????????202220220313201*2 )()()()( ?????????????1010*1 Q ????00230203*0 1)( Q ???????????2022/4/13 109 畫電路圖 5 230123 QKQJ ??))(( 0132022 ????? QKJ0101 QKQJ ??1)( 0230 ??? KJ2022/4/13 110 將 0000作為初始狀態(tài)代入狀態(tài)方程計算次態(tài)，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，與狀態(tài)轉(zhuǎn)換表對照是否相同。最后檢查是否自啟動。 由狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可知該電路能夠自啟動 . 檢查電路能否自啟動 6 323012*3 )( Q ????2022201*2 )()( ?????1010*1 Q ????023*0 )( ???2022/4/13 111 設(shè)計一個串行數(shù)據(jù)檢測電路 ， 當(dāng)連續(xù)輸入 3個或 3個以上 1時 ， 電路的輸出為 1， 其它情況下輸出為 0。 例如： 輸入 X 101100111011110 輸出 Y 000000001000110 例 1 建立原始狀態(tài)圖 S0 S1 S2 S3 設(shè)電路開始處于初始狀態(tài)為 S0。 第一次輸入 1時，由狀態(tài) S0轉(zhuǎn)入狀態(tài) S1，并輸出 0； 1/0 X/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，以便重新計數(shù)。 0/0 0/0 0/0 0/0 2022/4/13 112 0/ 01/ 0 1/ 01 /01/ 0 0/ 0(c ) 二進(jìn)制狀態(tài)圖 1 0 0/ 0 1/ 1 00 01 0/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 1/ 0 0/ 0 (b) 簡化狀態(tài)圖 S 2 0/ 0 1/ 1 S 0 S 1 原始狀態(tài)圖中 ， 凡是在輸入相同時 ， 輸出相同 、 要轉(zhuǎn)換到的次態(tài)也相同的狀態(tài) ， 稱為等價狀態(tài) 。 狀態(tài)化簡就是將多個等價狀態(tài)合并成一個狀態(tài) ， 把多余的狀態(tài)都去掉 ， 從而得到最簡的狀態(tài)圖 。 狀態(tài)化簡 2 狀態(tài)分配 3 1/ 0 0/ 0 1/ 1 0/ 0 0 /0 1/ 0 1/ 1 (a ) 原始狀態(tài)圖 S 3 S 2 0/ 0 S 0 S 1 所得原始狀態(tài)圖中，狀態(tài) S2和 S3等價。因為它們在輸入為 1時輸出都為 1，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài) S3；在輸入為 0時輸出都為 0，且都轉(zhuǎn)換到次態(tài)S0。所以它們可以合并為一個狀態(tài)，合并后的狀態(tài)用 S2表示。 S0=00S1=01S2=10 2022/4/13 113 4 選觸發(fā)器，求時鐘、輸出、狀態(tài)、驅(qū)動方程 選用 2個 CLK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?。? 狀態(tài)方程 1XQY ?輸出方程： 10*1 XQX ??01*0 XQ ???2022/4/13 114 電路圖 5 檢查電路能否自啟動 6 00 ← 11 → 01 0 /0 1 /1將無效狀態(tài) 11代入輸出方程和狀態(tài)方程計算： 電路能夠自啟動。 110111010*1)()(XXQXQXQXQX?????????00101*0 1)( QXXQ ????????01 XQJ ?XK ??110 QXJ ??10 ?K2022/4/13 115 本章小結(jié) 時序電路 任何時刻的輸出不僅與當(dāng)時的輸入信號有關(guān) ， 而且還和電路原來的狀態(tài)有關(guān) 。 從電路的組成上來看 ， 時序邏輯電路一定含有存儲電路 （ 觸發(fā)器 ） 。 時序邏輯電路的功能 可以用狀態(tài)方程 、 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或時序圖來描述 。 數(shù)碼寄存器 是用觸發(fā)器的兩個穩(wěn)定狀態(tài)來存儲 0、 1數(shù)據(jù) ， 一般具有清 0、 存數(shù) 、 輸出等功能 。 移位寄存器 除具有數(shù)碼寄存器的功能外 ， 還有移位功能 。 由于移位寄存器中的觸發(fā)器一定不能存在空翻現(xiàn)象 ， 所以只能用主從結(jié)構(gòu)的或邊沿觸發(fā)的觸發(fā)器組成 。移位寄存器還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行 并行轉(zhuǎn)換 、 數(shù)據(jù)處理等 。 2022/4/13 116 對各種 集成寄存器和計數(shù)器 ， 應(yīng)重點掌握它們的邏輯功能 ， 對于內(nèi)部電路的分析 ， 則放在次要位置 。現(xiàn)在已生產(chǎn)出的集成時序邏輯電路品種很多 ， 可實現(xiàn)的邏輯功能也較強(qiáng) ， 應(yīng)在熟悉其功能的基礎(chǔ)上加以充分 利用 。 計數(shù)器 是一種非常典型、 應(yīng)用 很廣的時序電路，不僅能統(tǒng)計輸入時鐘脈沖的個數(shù)，還能用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖等。計數(shù)器的 類型 很多，按計數(shù)器時鐘脈沖引入方式和觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時序的異同，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按計數(shù)體制的異同，可分為二進(jìn)制計數(shù)器、二 —十進(jìn)制計數(shù)器和任意進(jìn)制計數(shù)器；按計數(shù)器中數(shù)字的變化規(guī)律的異同，可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器。