南邮电工电子 数字系统实验ppt课件.ppt
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1、2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,数字系统实验的讲课课件,卢庆莉 编写,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,主要授课内容:,二 、实验四十五 小型数字系统,一、数字系统学习要点,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,一、小型数字系统学习要点,1、透彻理解数字系统的含义 按一定方式联系起来的一群事物所构成的总体,称为系统。能够对数字信息进行传递,加工,处理的电子设备,称为数字系统。系统与部件的区别: 凡是包含控制器又能按程序进行操作的系统,不论其规模大小,均称为数字系统。 没有控制器,且又不能按程序进行操作的电路,不管其规模大小(如:大容量存储器),均不能称为系统,只能算一个部件。,
2、2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,数字系统由数据处理器和控制器构成:,(1)数据处理器的主要任务: 传送数据,并对数据进行运算和判断。(2) 控制器的主要任务: 保证数据处理器有条不紊地按正确的时序进行数据处理和加工。(3)控制器有统一的模型,设计方法规范。(4)数据处理器因处理数据形式繁多,没有统一模型,通常采用列明细表的方式来进行设计。(5) 同步时序电路,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,2、透彻理解数字系统的一般模型,数字系统的一般模型,1) 输入接口:完成信号转换、同步化处理等; 2) 输出接口:输出整个系统的各类信号; 3) 数据处理器; 4) 控制器,2008年3月,
3、EDA室 卢庆莉 编写,(1)数据处理器的构成:,组合网络、寄存器组和控制网络,数据处理器模型,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,(2)明细表(操作表和状态变量表),数据处理器的描述采用明细表来描述它的具体操作过程,也就是把一个时钟期间能同时实现的操作归并在一起,作为一个操作步骤,再用助记符号表示控制信号。,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,(3)控制器的作用,1)实现一个计算任务,必存在一个算法,控制器就是用来规定算法的步骤。,2)控制器决定算法步骤,必须有记忆能力,所以它是一个时序电路,应包含存储器。,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编
4、写,组合逻辑网络,外部输入控制信号,外部输出控制信号,S,(Q)状态寄存器,C,现态,激励信号,控制器模型,C=F(S,Q),Qn+1=G(S,Qn),(4)控制器的模型,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,(5)控制器的描述方法: 状态转移图或状态转移表,(6)控制器的实现方法: 1)用每态一位触发器的方法; 2)用数据选择器、时序寄存器、译码器的方法。,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,3、数字系统的描述工具,1)方框图;2)算法流程图 ; 3)算法状态机(ASM)图;,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,4、算法流程图与ASM图的区别,算法流程图:一般用来表示算法,它只是按
5、照算法的先后顺序排列计算步骤,与电路的时序无对应关系,不能作为设计的依据。ASM图:则与时序有关,是设计控制器和处理器的依据。,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,5、 ASM图符号,状态框、判断框 、条件框,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,6、ASM块,(2)一个ASM块由一个状态框和若干与之相连的判断框和条件框组成;,(1)一个ASM块表示一个时钟周期内系统的状态;,(3)一个ASM块内所有操作在同一有效时钟沿完成。,A0和 R0在同一个时钟沿完成。 且在T2状态的有效时钟沿完成。,若E=1,则发出
6、CLRA,CLRR的命令。若E=0,只发出CLRA的命令。,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,7、ASM图的建立,原则1:在算法的起始点安排一个状态;原则2:必须用状态来分开不能同时实现的寄存器传输操作; 原则3:判断如果受寄存器操作的影响,应在它们之间安排一个状态。,从算法流程图 ASM图,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,解释:(1)原则2,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,(2)原则3,由算法流程图转换为ASM图时,判断 A+1之后的值,需要插入一个方框。,图12.3.16 算法流程图和ASM图的对应关系,2008年3月,EDA室
7、 卢庆莉 编写,二、实验四十五 小型数字系统,实验四十五 任务更改说明P219 T1左右灯改为各一个,不循环。(为必做)左右灯各为三个时,按100,110,111,000,循环(为选做)。,题目:某型号汽车尾灯控制电路,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,设计要求 : (必做)(1)空闲情况下尾灯均灭。(2)按左转键时,L=1,Z左车灯亮。 L=0后,左尾灯全部熄灭。(3)按右转键时,R=1,Y右车灯亮。 R=0后,右尾灯全部熄灭。(4)按警告键后,JG=1,左车灯和右车灯全部均变为跳灯,即:闪烁。JG=0停止闪烁。同时警告信号优先权最高。说明:汽车的手动键有三档即:左转、右转和空闲。其中
8、,空闲键为空档,用机械手段实现,所以设计电路时不必考虑空闲键的存在。,题目:某型号汽车尾灯控制电路,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写,设计要求:(1)空闲情况下尾灯均灭。(2)按左转键时,L=1,Z1Z2Z3左车灯按照Z1Z2Z3=100,110,111,000方式循环, ZZ=0后,左尾灯全部熄灭。(3)按右转键时,R=1,Y1Y2Y3右车灯按照Y1Y2Y3=100,110,111,000方式循环, ZZ=0后,左尾灯全部熄灭。 (4)按警告键后,JG=1,左车灯和右车灯全部均变为跳灯,即:闪烁。JG=0停止闪烁。同时警告信号优先权最高。,选做:,2008年3月,EDA室 卢庆莉 编写
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