移位寄存器序列信号发生器.ppt

时序逻辑设计与实现,寄存器 移位寄存器 反馈移位寄存器 序列信号发生器,电子科技大学光电信息学院陈德军,寄存器,定义：共时钟的若干个触发器构成寄存器,常见的触发器和所存器,电子科技大学光电信息学院陈德军,寄存器2,74X175 4位寄存器,电子科技大学光电信息学院陈德军,移位寄存器,移位寄存器：具有移位特性的寄存器,并行输出,并行输入,移位寄存器应用类型,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,电子科技大学光电信息学院陈德军,移位寄存器芯片举例,电子科技大学光电信息学院陈德军,74X194介绍,功能介绍:,1、CLK：时钟，194为同步时序逻辑器件；,2、CLR：同步清零控制；低电平有效；,3、s1s0为功能控制操作，具体如下：,4、器件左移时，串行输入为LIN，串行输出为QA； 器件右移时，串行输入为RIN，串行输出为QD,74X194,双向并入并出移位寄存器,5、s1s0通过构成多路复用器来实现功能变换,电子科技大学光电信息学院陈德军,移位寄存器的扩展,Ex1：用194实现3位移位寄存器,0,1,串入,串出,Ex2：用194实现8位移位寄存器,串入,串出,电子科技大学光电信息学院陈德军,用移位寄存器实现数据检测器,Ex3：请用194实现“1011”数据检测器,步骤：,1、待检测序列长度为4，所以选择4位移位寄存器；,2、将待检测序列从状态输出中解读出来；（组合逻辑）,X为待检测序列， 将之接在串行输入端； 状态输出（并行输出） 即近几个时钟 脉冲内串行输入的值；,F,选择左移,电子科技大学光电信息学院陈德军,反馈移位寄存器,串入端输入为反馈函数F的移位寄存器，叫做反馈移位寄存器；,反馈函数为移位寄存器并行输出（状态输出）的函数；,反馈移位寄存器可以实现一些具有移位特性的状态机；,电子科技大学光电信息学院陈德军,用反馈移位寄存器实现环行计数器,ex4：用194实现3位环行计数器,首先看环行计数器的状态机，是不是具有移位特性,100的次态，可以做如下的分析010：0由反馈函数而得来；10由环行计数器状态机移位特性而得来,该状态机的移位方向为Q2Q1Q0；其中D2为串行输入端；而Q0为串行输出端,然后选择3位的移位寄存器，并求其反馈函数：反馈函数的输出值其实就是次态串行输入值；,F=0,F=0,F=1,然后通过卡诺图求反馈函数表达式；,F=Q0,然后实现；,串入,串出,电子科技大学光电信息学院陈德军,用反馈移位寄存器实现扭环计数器,ex5：用移位寄存器实现3位扭环计数器（最小成本设计）,1、选用3位移位寄存器,2、求反馈函数,根据移位特性可知：Q0端为串入；Q2为串出端；,某个状态的反馈函数的输出就等于其次态串入的值；,F=1,F=1,F=1,F=0,F=0,F=0,F=Q2,电路图在下页,最小成本设计把未用状态的反馈函数看成任意项；最小风险设计要对未用状态的反馈函数进行讨论,电子科技大学光电信息学院陈德军,用反馈移位寄存器实现扭环计数器续,最小成本设计3位扭环计数器,ex6：用移位寄存器实现3位扭环计数器（最小风险设计）,最小风险设计，要对未用状态进行讨论；讨论的原则为，在不改变移位特性的基础上，对位用状态的次态进行讨论,F=1,F=1,F=1,F=0,F=0,F=0,两个未用状态,101的次态应为01d；其中01由移位特性所决定；d为反馈函数所决定；选择d为1，这样101次态为011,同理可设010的次态为101，这样既不改变移位特性，也使风险消除,101,010,F=1,F=1,电子科技大学光电信息学院陈德军,用反馈移位寄存器实现扭环计数器续,接上页，求反馈函数,F=Q2+Q1Q0 =（Q2 （Q1Q0）,最小风险设计的3位扭环计数器,电子科技大学光电信息学院陈德军,用移位寄存器实现序列信号发生器,序列信号发生器：能够产生一个串行序列的状态机,Ex7：请用移位寄存器设计一个序列发生器，能够输出串行序列“101110”；（最小成本设计）,实现方法1：移位寄存器实现,实现方法2：计数器+组合逻辑,步骤一：通过移位特性构建状态图（要求状态图中不能出现重复状态）；,如果选则两位：,10,01,11,11,10,有重复状态，舍弃,如果选则三位：,101,011,111,110,101,010,有重复状态，舍弃,如果选则四位：,1011,0111,1110,1101,1010,0101,没有重复状态，选用该状态机,转下页,电子科技大学光电信息学院陈德军,用移位寄存器实现序列信号发生器续,步骤二：上面状态图存在移位特性，根据其移位特性求其反馈函数；,Q3Q2Q1Q0,Q3为串出；Q0为串入；反馈函数的输出即次态的串入,F=1,F=0,F=1,F=0,F=1,F=1,F,F=Q3Q1+Q3Q1,电路在下页；,请同学们完成最小风险设计！,电子科技大学光电信息学院陈德军,用移位寄存器实现序列信号发生器续,最小成本设计的“101110”序列发生器,电子科技大学光电信息学院陈德军,用计数器实现序列信号发生器,Ex8：请用计数器163和多路复用器151设计一个序列发生器，能够输出串行序列“10111