JK同步时序逻辑电路数电课程设计报告

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页贵州大学明德学院课程设计报告课程名称： 同步时序电路设计 系 部： 机械与电气工程系 专业班级： 电信 081 班 小组成员： 宋亚雄、彭涛、毛晓龙 指导教师： 吴锐老师 完成时间： 2010 年 1 月 9 日 报告成绩：评阅教师 日期 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页目 录一、设计要求 .3二、设计的作用、目的 .3三、设计的具体实现 .41、系统概述 .42、电路分析与设计 .7 与门逻辑电路 .7 异或门逻辑电路 .8 下降沿 JK 触发器 .8 电路分析 .10 发展及应用 .11四、心得体会及建议 .12五、附录 .14六、参考文献 .15西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页同步时序电路课程设计报告一、设计要求课程设计的基本任务，是着重提高动手能力及在字集成电路应用方面的实践技能，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。各组人员可分别通过设计图纸，上网查找资料以及撰写报告这几个过程来锻炼逻辑思维能力及实际动手能力。从实际操作中学习知识，思考存在的问题以及解决问题。提交的文件包括：1、一份用 WORD 完成的课程设计报告，要求打印，格式见后面的附件，2、设计图纸（A2 图纸）手绘或使用相关绘图软件皆可。设计图的元器件要求全部用与、或、非门实现并用虚线框表明模块名称。题目如下：用 JK 触发器设计一同步时序电路，其状态表如下：/Y1nQ01nQ0A = 0 A = 100 01/0 11/001 10/0 00/010 11/0 01/011 00/1 10/1表 1.1二、设计的作用、目的随着时代的发展,电子技术的日新月异，数字系统越来越广泛地运用于各个领域，而时序电路逻辑的正确性及稳定性是数字系统成败的关键。我们作为电子信息工程工程西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页专业的学生，就应该抓住时代的脉搏，在自己的专业课程上下功夫，在理论知识丰富的情况下，更要加强动手能力，努力提高我们自身的综合素质。我们本次设计应该要达到以下几点： 通过本次课程设计，巩固所学知识，掌握同步时序电路的组成，分析。 掌握各类型触发器的特性方程，以及相互之间的转换。 熟练分析时序电路，能写出已知电路的时钟方程，激励方程，输出方程，特性方程，能够列出真值表，画出状态图、时序图。三、设计的具体实现1、系统概述同 步 时 序 电 路 的 设 计 是 电 路 分 析 的 逆 过 程 ， 即 是 由 逻 辑 问 题 的 描 述 ， 产 生 实 现逻 辑 功 能 的 电 路 ， 其 主 要 设 计 步 骤 如 下 ： 第 一 步 ： 根 据 问 题 的 逻 辑 要 求 ， 建 立 原 始 流 程 表 。A、 明 确 电 路 的 输 入 条 件 和 相 应 的 输 出 要 求 ， 分 别 确 定 输 入 变 量 和输 出 变 量 的 数 目 和 符 号 ；B、 找 出 可 能 的 状 态 和 状 态 转 换 之 间 的 关 系 ；C、 根 据 原 始 状 态 图 建 立 原 始 状 态 表 。 第 二 步 ； 将 原 始 流 程 表 简 化 ， 去 掉 多 余 的 状 态 过 程 ， 得 到 最 简 流 程 表 。第 三 步 ： 对 最 简 流 程 表 进 行 状 态 分 配 及 不 稳 定 状 态 的 输 出 指 定 。A、 确 定 状 态 编 码 的 位 数 ；B、 确 定 每 个 状 态 的 编 码 。第 四 步 ： 选 择 触 发 器 类 型 。第 五 步 ： 写 出 激 励 状 态 和 输 出 状 态 表 达 式 。第 六 步 ： 画 出 逻 辑 电 路 图 ， 并 检 查 自 启 动 能 力 。具 体 过 程 如 下 ：首先，根据设计要求中的状态表（表 1.1）和 JK 触发器的激励表，可列出状态西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页转换真值表和对各触发器的激励信号，如（表 1.2） 。A Y1nQ0n 1nQ10n然后，根据状态表,设电路的初始状态为 =00，可画出状态图以及时序图，1nQ0由状态图和时序图可以看出，我们需要设计的是一个可逆二进制计数器。A = 0 时，进行加计数，每来一个时钟脉冲，计数器值 加 1，依次为 00-01-10-11。每经1nQ0过 4 个时钟脉冲作用，电路的状态循环一次。当 A = 1 时，进行减 1 计数，依次为11-10-01-00。 Y 端在 为 11 时输出 1。1nQ00 0 0 0 1 00 0 1 1 1 00 1 0 1 0 00 1 1 0 0 01 0 0 1 1 01 0 1 0 1 01 1 0 0 0 11 1 1 1 0 10 01 1 10 0 1 1 0 0 1 1 0 CP A Q0 Q1 Y (a) 状 态 图 (b) 时 序 图 表 1.2西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页再者，根据（表 1.2）画出两触发器 J、K 和电路输出端 Y 的卡诺图；最后，由上面的卡诺图分别写出输出方程和激励方程组，化简激励方程组得：= = 1 0J0K= = A10Q输出方程为：= Y100 1 0 1 0 1 0 11 1 1 1 1 1 1 10 0 0 00 0 1 1J1 K1J0 K0Y1Q1Q1QQAAAAA0 00 0Q西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页我们将 、 、 、 、 A 分别取值代入激励方程组和输出方程，0JK1J得出下表（1.3）：A Y0J01J11nQ0n1nQ10n与题目要求的状态符合，故可以根据激励方程组和输出方程构建逻辑电路图。2、电路分析与设计 与门逻辑电路“只有当一件事的几个条件全部具备之后，这件事才发生” ，这种关系就称为与逻辑。逻辑表达式可表示为：LAB逻辑符号为：&AB Y表 1.31 0 0 0 0 0 1 01 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 01 0 1 0 0 1 1 01 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页 异或门逻辑电路异或的逻辑关系是：当两个信号输入相同时，输出为 0；当两个输入信号不同时，输出为 1。表达式如下： YAB逻辑符号为： 下降沿 JK 触发器由于所需涉及到的电路只有四种状态，我们就可以选用两个下降沿触发的 JK 触发器。在所有类型的触发器中，只有 JK 触发器具有最强的逻辑功能，它能执行置 1、置0、保持和翻转四种操作，并可用简单的附加电路转换为其它功能的触发器。 D CP & & Q Q 1 & & & 1 1 1 1 J K & & & & 边沿 JK 触发器AB=1 YYAB& &西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页JK 触发器的特性方程为：= +10nQJnKnQ由 JK 触发器的状态图和特性方程都可以看出，当 J=1，K=0 时，触发器的下一状态将被置 1（ =1） ；当 J=0,K=1 时，触发器状态将被置 0；当 J=K=0 时，触发器状态1nQ保持不变（ = ） ；J=K=1 时，触发器翻转（ = ） 。n 1nJK 触发器的状态图0 1 J=1 K= K J= K=1 J=0 K= J= K=0 J CP KQ QJ KQ Q曾 用 符 号J CP K1J 1KQ Q国 标 符 号CP C1边沿 JK 触发