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第25讲 课时授课计划 授课教案课时授课计划-25课号25课题：7.3 序列信号发生器 目的与要求：1 掌握序列信号发生器基本概念、工作原理；2 了解序列信号发生器的设计方法重点与难点：序列信号发生器基本概念、工作原理；移位型和计数型序列信号发生器的设计方法；课堂讨论：序列信号发生器如何实现?(利用了移位寄存器、计数器)复习（提问）：移位寄存器是怎样工作的？课时分配：课堂教学环节课堂组织课堂讨论 复习（提问）新课讲解巩固新课布置作业时间分配（分）52056055提纲7.3 序列信号发生器 定义 7.3.1 序列信号发生器的设计 1. 反馈移位型序列信号发生器 （1） 框图（2） 设计步骤（3） 设计举例 2. 计数型序列码发生器 （1） 框图（2） 设计步骤（3） 设计举例7.4 以MSI为核心的同步时序电路的分析与设计 741 分析举例742 设计举例作业：7.3 序列信号发生器 定义序列信号发生器是能够循环产生一组或多组序列信号的时序电路，它可以用移位寄存器或计数器构成。7.3.1 序列信号发生器的设计 1. 反馈移位型序列信号发生器 （1）框图它由移位寄存器和组合反馈网络组成，从移存器的某一输出端可以得到周期性的序列码。（2）设计步骤 根据给定序列信号的循环长度M，确定移存器位数n， 2n-1M2n。 确定移位寄存器的M个独立状态。 将给定的序列码按照移位规律每n位一组，划分为M个状态。若M个状态中出现重复现象，则应增加移存器位数。用n+1位再重复上述过程，直到划分为M个独立状态为止。 根据M个不同状态列出移存器的态序表和反馈函数表，求出反馈函数F的表达式。 检查自启动性能。 画逻辑图。 （3）设计举例 例：设计一个产生 100111 序列的反馈移位型序列信号发生器。 解： 确定移存器位数n。 因M=6， 故n3。 确定移存器的六个独立状态。 将序列码 100111 按照移位规律每三位一组，划分六个状态为 100、001、011、111、111、110。其中状态 111 重复出现，故取n=4， 并重新划分六个独立状态为 1001、 0011、0111、1111、1110、1100。因此确定n=4，用一片 74LS194即可。 列态序表和反馈激励函数表，求反馈函数F的表达式。 首先列出态序表，然后根据每一状态所需要的移位输入即反馈输入信号，列出反馈激励函数表如表所示。从表中可见，移存器只需进行左移操作，因此反馈函数F=SL。 表也表明了组合反馈网络的输出和输入之间的函数关系， 因此可填出F的K图如图 (a)所示，并求得： 反馈函数表 Q0 Q1 Q2 Q3 F(SL)1 0 0 10 0 1 10 1 1 11 1 1 11 1 1 01 1 0 0111001 检查自启动性能修正后的F的K图和移存器状态图 画逻辑电路移位寄存器用一片74LS194，组合反馈网络可以用SSI门电路或MSI组合器件实现。图 (a)所示电路中，采用了门电路实现反馈函数。图 (b)电路中SL=(Q0Q2)m(1 Q3 1 0)T采用了4选1 MUX实现反馈函数。 2. 计数型序列码发生器 （1） 框图它由模M计数器和组合输出网络组成，从组合电路的输出端可以得到周期性的序列码。（2）设计步骤 根据序列码的长度M设计模M计数器， 状态可以自定； 按计数器的状态转移关系和序列码的要求设计组合输出网络。 （3）设计举例例：设计一个产生 序列码的计数型序列码发生器。 解： 因M=10，可选用74161设计一个模10计数器，并采用OC置数法来实现，有效状态为 01101111。 设计组合输出网络。根据计数状态和输出序列的对应关系，列出真值表如表所示。Z输出的卡诺图如图 (a)所示，若采用 8 选 1MUX实现逻辑函数，则可求得 7.4 以MSI为核心的同步时序电路的分析与设计 741 分析举例 例1：分析如图所示同步时序电路。 解： 该电路无外部输入信号，其输出取自计数器的输出端QDQCQBQA，是Moore型电路。 求写激励(控制)方程。 列状态迁移表，画状态图。先根据激励方程与 74161 的功能确定每个状态下的激励信号及操作功能，然后确定其次态，因而得出该电路的态序表如表所示。 分析功能。 该电路是模 12 计数器，若从QD端输出，则可以得到 12 分频的对称方波。 例2：试分析如图所示电路。 解：该电路是由移存器74LS194和 8 选 1 数据选择器组成的Moore型同步时序电路，X为外部输入，Z为外输出。 求激励方程和输出方程。 列态序表。由激励方程可知，S1S0=10，故74LS194一直进行左移操作，由于状态变化会使SL变化，从而又使状态更新， 于是可列出X=0、X=1的态序表如表所示。 分析功能。 由表可见，该电路为可控序列码发生器，当X=0时产生 序列，当X=1 时，产生 序列。 742 设计举例采用MSI器件设计同步时序电路时有许多不同于传统方法的特点： 状态化简一般不必进行。只有在某些特殊情况下，如果化简能够减少MSI器件数目(如原状态为 17 个，化简后小于 17 个)才有实际意义。 状态分配根据器件的功能而定。一般选择了合适的MSI器件后，根据其操作特点来进行状态分配。为了使电路连线减少，还应考虑尽量使操作功能种类减少。 求激励函数和输出函数时，首先要确定MSI器件在每个状态下执行的操作功能，然后根据需要执行的操作去设置各控制端的激励，进而再导出激励(控制)方程和输出方程。 例3：试以 74LS169 为核心设计模 5 可逆加/减计数器。 解： 选择状态。 设X为加/减控制变量，X=0 时进行加法计数，X=1 时进行减法计数，可选择 74LS169 的最后五个状态构成模5可逆计数器，其状态图如图 (a)所示。 列操作表。 器件在每个状态下所进行的操作功能用操作表来表示。从图 (a)看出，当电路处于1011状态时，若X=0，则计数器进行加 1 计数操作；若X=1，则计数器进行预置(送数)操作，不同状态下74161需要进行的操作可以用图 (b)的K图来表示。 求P、T、LD、DCBA的激励函数和Z输出函数。这一步是确定74161各控制端PT、LD、DCBA 需要加什么信号才能实现图(b)的操作。从状态图和操作表可以看出， 计数器在各种状态下的操作是由外输入X和内部状态QDQCQBQA来决定的，因此可以首先根据图(b)操作表求出每一个状态下激励函数、输出函数与外输入X的关系，然后再求出激励函数、输出函数与X、 QDQCQBQA的关系。 例如，当状态为 1011、 1111 时有计数、送数两种操作，因而可列出当QDQCQBQA为 1011、1111时 PT、LD、Z与X 的函数关系如图 (c)所示，并求得当QDQCQBQA=1011时， PT=0，LD=X, Z=X, 当QDQCQBQA =1111 时，