第六章习题课解析ppt课件.ppt

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1、第六章 习题课,小结: 时序电路=组合电路 + 存储电路工作描述 可用以下四组方程来描述: 激励方程状态方程输出方程时钟方程。2.分类 (1) 按模型分类mealy型Z(tn+1)不仅与X(tn)有关,还和Q(tn)有关。Moore型Z(tn+1)只与Q(tn)有关，而和X(tn)无关。,（3）按时钟分类,同步:只有一个CP信号。异步：有多个CP信号。3.时序电路的分析目的:是为了找出该电路输出和输入之间的逻辑关系,以确定电路的逻辑功能。（1）分析电路结构 1）找出电路中哪些部分是组合电路。 2）找出电路中哪些部分是存储电路。 3）找出输入X和输出Z。 4）确定电路是同步还是异步电路。,（2）

2、写出四组方程,（3）作状态转移表状态转移图或波形图。 （4）叙述电路的逻辑功能。（难点）4.寄存器和移存器 (1)寄存器 用来存储“0”或“1”的一组二值代码的电路。介绍的典型芯片74175：结构特点：各FF之间没有连接，各自独立工作。 CP1=CP2=CP3=CP4=CP（同步存数）,（2）移存器暂存数码+移位功能（具有两种功能）,结构特点：各FF之间有联系，除第一级外的各FF的数据输入端均连接相邻FF的输出端。两者在功能上的 相同之处：都能暂存数据。,不同之处：,移存器具有移位功能。,寄存器无移位功能。,强调：移存器中所使用的FF必须是无空翻的FF。否则，工作时会出现逻辑错误。,移存器的分

3、类：,按移位方向分类,单向,双向,按IN/OUT方式分类,典型芯片介绍了 74194 ，74195 ，74165 ，,其中： 74194为重点掌握的芯片,MSI移位寄存器,74194四位串入、并入串出、并出双向移位寄存器。74195四位右移移存器74165串入、并出串出8位右移移存器,级联扩展,74194级联可实现8位双向移存器,5、计数器的分析,同步、异步分析步骤：由电路触发器激励函数(公式和图解）状态转移表分析模长和自启动性。用图解法，注意高低位顺序，一般数码越高位权越高：Q3Q0移存型计数器属于同步计数器，只要求出第一级触发器的次态方程和初始状态，就可以写出状态转移表。,6、计数器的设计

4、,同步计数器的设计：状态转移表激励函数和输出函数(自启动性检查)电路图状态转移图 。异步计数器的设计：采用脉冲反馈法。反馈电路加基本SRFF，使电路可靠复位。移存型计数器的设计：列状态转移表必须满足移存规律，主要求解第一级触发器的激励函数。常用移存型计数器：环形和扭环形。,同步二进制加法计数器的规律,b. 所有触发器都接成TFF形式,a. CP1=CP2=CPn=CP,c. T1=1，,d.,或写成：T2=Q1，T3=Q1Q2，Tn=Q1Q2Q3Qn-1,或写成：Z=QnQn-1Qn-2Q2 Q1,同步二进制减法计数器的规律,b. TFF形式,a. CP1=CP2=CPn=CP,c. T1=1

5、，,d.,异步二进制加法计数器的规律：,（1）由n个TFF构成。,（2）计数脉冲接第一级触发器的时钟CP0。,（3）后一级输出Qi+1是前一级输出Qi的二分频，且在Qi的下降沿触发，因此,对于JKFF： QiCPi+1 对于DFF： QiCPi+1,进位信号Z=Q1 Q2Qn,异步二进制减法计数器的规律：,（1）由n个TFF构成。,（2）计数脉冲接第一级触发器的时钟CP0。,（3）后一级输出Qi+1是前一级输出Qi的二分频，且在Qi的上升沿触发，因此,对于JKFF： QiCPi+1 对于DFF： QiCPi+1,进位信号Z= Q1 Q2 Qn,MSI同步计数器,741614位二进制加法计数器,

6、CR：异 步清0。 741634位二进制加法计数器，CR：同 步清0。 74160十进制8421BCD加法计数器,CR：异步清0。引脚、功能与74161相同，只是Qcc=1001时为1 。,级联扩展,74161、74163、74160可同步级联也可异步级联，级联后模长分别为：M=256，M=256，M=100。,MSI实现任意进制计数器(MN),1）整体清“0”法或整体置数法,基本思路：先将计数器级联组成模长大于M的计数器，计满M个状态后，采用清“0”或置数法实现M进制计数器。注意：异步级联不能采用置数法。,2）分解法,基本思路：将M=M1M2Mn，其中M1、M2、Mn均不大于N，则用n片计数

7、器分别组成M1、M2、Mn进制的计数器，然后异步级联即可构成M进制计数器。,MSI实现任意进制计数器(MN),几种连接方式的模长：,序列码发生器,已知序列发生器：移存型和计数型。 已知序列长度发生器：用最长线性序列加反馈的设计方法。D1= f 起跳状态+QnQn-1Q1 m序列反馈函数记住n5。,五、顺序脉冲发生器六、时序电路的分析和同步时序电路的设计,二进制计数器,SSI,DFF,JKFF,同步,异步,MSI,74161,74163,十进制计数器：,74160,从教材的角度总结：,任意进制 计数器,SSI采用次态方程来设计,求各FF的激励函数(用门和FF自行设计,方法与书上的不同)。,MSI

8、（MN）,清零法,置数法,可靠清零,异步：,同步：,MSI（MN）,异步级联前级的QCC输出经过一个反相器，加入后级的CP2。N=N1N2。,同步级联CP1= CP2=CP，I片的P=T=1，片的P=T=QCC（I）。,实现的方法： 整体预置“0”，或 整体复“0”。,6. 移存型计数器（采用的典型芯片为：74194）,典型电路,环型计数器:,特点:原码反馈。,优点：电路结构简单，不需要另加译码器。,缺点：FF的利用率不高，不具有自启动性，,需要人工干预。,扭环计数器：,特点:反码反馈。,优点：FF的利用率提高了一倍。,缺点：不具有自启动性，需要人工干预。,7. 序列码发生器,计数型=计数器+

9、组合电路,SSI:门+FF实现,MSI:74161+74151,反馈移存型=移存器+组合电路,给定序列码,给定序列长度,最长线性序列码,m序列码的设计,M=15,M=2n=16,M 2n 1,注意:用使能端避免冒险,8. 时序脉冲发生器,9. 时序电路设计,计数器+译码器,SSI : 门和FF构成。,MSI ：74161 和74138构成。,问题的提出,原始状态图,最简的状态转移图,电路设计,确定FF,获得电路方程,（这里要考虑功能冒险）,例一、填空题和选择题 （1）通过级联方法，把两片4位二进制计数器7416l连接成为8位二进制计数器后，其最大模值是 。（2）对MSI计数器，若 ，无论CP信

10、号处于何状态，74161计数器立即清零，该清零方式称为 ；MSI计数器74163的清零方式为 。（3）分析时序电路时所列的四组方程包括时钟方程、 、 及电路输出方程。（4）设计模为12的二进制计数器，如使用74163利用CR端以复0法则其反馈态Q3Q2Q1Q0为 ，如使用74161利用LD端以置最小数法设计，则所置数为（ ）2 。 （5）74LS161，74LS160和74LS163均为常用的加法计数器。与74LS161之功能相比，不同之处在于74LS160为 ，74LS163为 。,256,异步清零,同步清零,激励方程,次态方程,1011,0100,模十计数器,同步清零,（6）若将一片模值为

11、10的74160芯片和一片模值为16的74161芯片同步级联，则级联后的模值为 。（7）由3个JK触发器构成的3位二进制同步加法计数器的基本结构是:CP1=CP2=CP3=CP;各级触发器均接为 , 且T1= ,T2= ,T3= , Z= 。（8）一个10位的二进制数最大可表示的十进制数是 。(9)两片74160组成的电路如图1所示，计数器是采用了 （置数法、复0法），级联的方式是 级联，实现的模长为 ，74160(1)、74160(2)的反馈状态分别为（ ）2和（ ）2 。,160,TFF,1,Q1,Q1Q2,Q1Q2Q3,1023,复0法,同步,42,0010,0100,例二、试用整体预置

12、零法在图5增加适当的连线,构成同步二十四进制计数器，（注：图中与非门的输入端数视需要而定）。,解: 74161异步清零,同步置数，采用置零法实现。 (24)10=(00011000)2 ,计数状态:0000000000010111,反馈函数按(00010111)2写。,例三、分析图所示计数器电路，说明是模长为多少的计数器，并列出状态转移表。,当M=0时，预置数为(0010)2，则是8进制计数器；当M=1时，预置数为(0100)2，则为6进制计数器。,将例三改为设计题： 试用一片74160和一个开关设计计数器，当K=0时，计数器Q3Q2Q1Q0为00101001；当K=1时，计数器Q3Q2Q1Q

13、0为01001001。请画出电原理图。,解： 当K=0时，预置数为(0010)2，则是8进制计数器；当K=1时，预置数为(0100)2，则为6进制计数器。,例四: 判断下图所示电路是几进制计数器?,M=365,M=512+256+64+32+4+1 =869,74160是模十计数器,电路为同步级联并采用置”0”法,则M-1=364,74161是M=16计数器,电路为同步级联并采用置”0”法实现,则M-1=001101100100,例五:试分析图所示电路的分频比(即Y与CP的分频比)。,Y与CP的分频比为1：240,74161是M=16计数器,电路为同步级联并采用置”0”法,则M-1=01110

14、111。M=64+32+16+4+2+1+1=120,则Y=1202=240。,例六: 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，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。,解：输入变量为A、B，输出变量为Y、Z；,取投币信号为输入变量，用A、B表示，给出饮料信号和找钱信号为输出变量，用Y、Z 表示。,变量定义：A：表示投入一枚一元硬币。B：表示投入一枚五角硬币。Y：表示给出饮料。Z：表示找回一枚五角硬币。,状态定义：S0:初始状态。S1:收到五角硬币。S2:收到一元硬币。S3:收到一元五角

15、硬币。并入S0状态。,例1原始状态转移图,00/00,00/00,10/00,AB/YZ,01/00,01/00,01/10,10/10,00/00,10/11,变量定义：A：表示投入一枚一元硬币。B：表示投入一枚五角硬币。Y：表示给出饮料。Z：表示找回一枚五角硬币。,状态定义：S0:初始状态。S1:收到五角硬币。S2:收到一元硬币。S3:收到一元五角硬币。并入S0状态。,例七:试用JKFF和必要器件设计能产生输出序列为1110010,1110010，的移存型序列信号发生器。,解：1110010，1110010，,000001 具有自启动性,电路图,例八:试分析下图电路,完成要求1和要求2。,

16、74194的状态转移表,A2 A1 A0,Q0 Q1 Q2 Q3 DSR F,0 0 0 0 1 D0=0,1 0 0 0 1 D4=1,1 1 0 0 1 D6=0,1 1 1 0 1 D7=1,1 1 1 1 0 D7=1,0 1 1 1 0 D3=0,0 0 1 1 0 D1=1,0 0 0 1 0 D0=0,例九:用一片74194和若干与非门设计一个产生序列码为110100, 且能自启动的序列信号发生器。要求：导出DSL的表达式并画出电路。,解：110100，110100,2. F端输出的序列信号为: F= 01011010,Q1 Q2 Q3 DSL,1 1 0 1 1 0 1 0 0

17、 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0,检查自启动：000 001 ，111 110 ,电路具有自启动性,110100，110100,注意:考虑电路具有自启动性时，000和111这两个特殊格的圈化值得关注,即:000要圈画,111不能圈画。,电路图,例十:分析下图的模长及自启动性。要求列出状态转移真值表，并写出Q3的输出序列。,解：1）写出激励函数 D3= Q2； D2= Q1； D1= Q0； D0= Q3Q2。,2）列出状态转移表,Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 1,0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

18、 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0,当 Q3Q2Q1Q0= 0000时,即: LD=1 , 计数 00000001 ,D0= Q3Q2,偏离状态:00000001 电路具有自启动,3)求出Q3序列为:000100110101111,例十一：试用74194及74151设计产生序列 11100010011010，要求电路具有自启动性。,解：11100010011010，111000 ,降去Q3 ：,注意：要使电路具有自启动性，0000一定要取“1”，才能使00000001。1111一定要取“0”，才能使111

19、11110。,例十二：电路如下图所示。（1）该电路的模长M= ；（2）该电路（有无）自启动性；（3）如门G的输出断开，则电路的状态Q3(II)Q2(II)Q1(II)Q0(II)Q3(I)Q2(I)Q1(I)Q0(I)为：。,解：本电路是按置最大数计算：LD=M2，则 (10001000)2=(136)10 , M=136+2=138,例十三:分析下图电路,写出状态转移表(设初态 Q3 Q2 Q1 Q0=0111)。,解：74161： D0=Q1 Q2 ， D1= Q0 ， D2= Q1,74151 ： D0= D1= D2= D3=D5=0 , D4= D6= D7= 1 A2= Q2 ，

20、A1= Q1 ， A0= Q0 。 F1= Q2 F2= Y,列状态转移表Q2 Q1 Q0 F1 F2,1 1 1 1 1（D7） 1 1 0 1 1（D6） 1 0 0 1 1（D4） 0 0 1 0 0（D1） 0 1 0 0 0（D2） 1 0 1 1 0（D5） 0 1 1 0 0（D3） 1 1 1 1 1（D7）,74151 ： D0= D1= D2= D3=D5=0 , D4= D6= D7= 1 A2= Q2 ， A1= Q1 ， A0= Q0 。 F1= Q2 F2= Y,74161： D0=Q1 Q2 ， D1= Q0 ， D2= Q1,例十四：原始状态转移表如下表所示，完

21、成以下项目。1. 作该表的状态化简隐含表;2. 在状态A B C D E中共有个等价对,它们分别是;3. 在状态A B C D E中共有个最大等价类,它们分别是。,解：,例十五、已知某电路具有1个输入信号CP，5个输出信号A、B、C、D和E，5个输出信号均为模值M8序列信号，输入信号与输出信号以及输出信号之间的关系如下图所示。要求：1）选用合适器件设计具有下图时序的电路。,2）搭试所设计的电路，并记录其输入与输出信号的波形。,解:分析思路:,电路具有1个输入信号CP，5个输出信号A、B、C、D和E。,选择芯片：74138, 5个输出信号均为模值M8序列信号。,选择芯片：74161；实现M=8的

22、计数器。,000,001,010,011,100,101,110,111,000,所给的波形中有一个ABCDE=00000状态需要考虑。,输入信号与输出信号以及输出信号之间的关系如下图所示。,000,001,010,011,100,101,110,111,000,A=1 1 0 0 0 0 0 0 B=0 0 1 1 1 1 0 0 C=0 0 0 1 1 1 0 0 D=0 0 0 0 0 0 1 0 E=0 0 0 0 0 0 0 1,m0,m1,m2,m3,m4,m5,m6,m7,1,缺少：“00000”状态,考虑“00000”状态，电路可修改如下：,例十六、用合适器件设计一个N=18的分频器，要求分频器输出信号为方波信号。,解:分析思路:,关键词：方波 是指输出信号为方波。,设计思路： N=18 = 92；即：先设计一个M=9的计数器； 再设计一个M=2的计数器。 把两个计数器级联，再从M=2的计数器输出，这样可获得N=18分频的方波信号。,