数字电路域逻辑设计6-3.ppt

1、6.3 时序逻辑电路设计,6.3.1同步时序逻辑电路设计的一般步骤,6.3.2采用小规模集成器件设计同步计数器,6.3.4采用中规模集成器件实现任意模值 计数（分频）器,6.3.2采用小规模集成器件设计同步计数器,例6-6设计模同步计数器。,解第一步：建立原始状态图,第二步：状态分配 由于状态数为6，因此取状态代码位数为3(3级触发器)。令：S0000， S1001， S2011， S3111， S4110， S5100。,模计数器要求有个记忆状态，且逢六进一，由此可作出原始状态转移图。,设置时序电路的重要步骤是得到状态方程.,表6-3-6 例6-6状态转移表,第三步：求状态转移方程,0 1

2、0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1,2个偏离态,1,1,1,第四步：检验自启动特性,将偏离态010和101代入状态转移方程，作出状态转移图。,代入后发现计数器不具有自启动特性。究其原因是在求解状态转移方程时，将偏离态作为任意态处理，没有确定的转移方向。 解决的办法是将某一个偏离态转移到一个确定的有效状态（如011,见状态转换表），再次求解状态转移方程。,第五步：选择触发器类型并画逻辑电路图 采用D触发器：与状态方程进行比对后，得到以下激励方程：,6.3.4 采用中规模集成器件实现任意模值计数(分频)器,应用N进制中规模集成器件实现任意模值M(MN)计数分频器时，主要是从N进制计数器

3、的状态转移表中跳跃(NM)个状态，从而得到M个状态转移的M计数分频器。主要用二种方法实现:1是利用置零端,2是利用置位端.,利用置零端的复位法 当中规模N进制计数器从S0状态开始计数时，计数脉冲输入M个脉冲后， N进制计数器处于SM状态。如果利用SM状态产生一个清除信号，加到置零端，使计数器返回到S0状态，这样就跳跃了(NM)个状态，从而实现模值为M的计数分频。,例6-9 利用位二进制同步计数器实现模10计数分频。,解模10计数分频要求在输入10个脉冲后返回到0000，且输出一个脉冲。位二进制同步计数器共有16个状态，因此需要在计数器的基础上增加判别和清零信号产生电路。当电路状态为1010时，

4、产生清零信号，使得计数器马上清零（异步清零），回到0000状态。,当第10个脉冲上升沿输入后，计数器状态为1010，vO1=0，使得触发器Q端为0，从而将计数器清零。当计数脉冲下降沿到达后，Q端变为1，清零信号被撤除，且Z端输出一个脉冲。,CP,Q0,Q1,Q2,Q3,vO1,图6-3-21 例6-9时序图,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,CR(Q),电路的工作时序：,可见:1010状态是一个暂态,马上状态复原为0000，计数器实现了十进制：0000-1001,清除端复位法归纳： 这种方法比较简单，复位信号的产生电路是一种固定的结构形式。只需将计数模值M的二进制代码中1的输出连接至判

5、别电路的输入端，即可实现模值为M的计数分频。,思考:如果要实现12进制计数器,该如何连接?,CTRDIV10CT54/74160,LD,CTP,图6-3-22 采用3片CT54/74160同步二-十进制计数器构成853计数分频电路,CO,CTT,+CP,8,4,2,1,CTRDIV10CT54/74160,LD,CTP,CO,CTT,8,4,2,1,CTRDIV10CT54/74160,LD,CTP,CO,CTT,8,4,2,1,CP,+CP,+CP,G3,G2,G1,Q,853,当计数到853时,当CP上升沿来临时,Q端为0,三级计数器复位0.,利用置数端的置位法 利用中规模集成器件的置入控

6、制端（置数端），以置入某一固定二进制数值的方法，从而使N进制计数跳跃(NM)个状态，作为初始态，实现模值为M的计数分频。,例6-10 应用位二进制同步计数器CT54161，实现模10计数分频。,解CT54161共有16个状态，因此要跳跃(16-10)=6个状态。若以计数器满值输出CO作为置入控制信号，由于该计数器为同步置数，所以数据输入端D3D0应接数据为0110(6)。,状态转移情况：,归纳： 如果需要改变模值M，只要改变置数输入端D3D0的输入数据即可。,例6-11应用位二进制同步计数器CT54161，实现模12计数分频，要求计数器从0000开始计数。(同步置数),解1根据要求，置入控制信

7、号应由全0判别电路产生。,注意这二题的区别:6-10是从CO端引出,全1时置数;本题从输出端引出, 当全0时下一个时钟置数（因为是同步置数）.计数包括0000,LD=0,CTRDIV16CT54/74161,CTP,CTT,+CP,Q3,Q2,Q1,Q0,1,CP,D3,D2,D1,D0,1,图6-3-25 例6-11电路结构之二,8,4,2,1,0,1,1,CO,12,解2采用图6-3-25所示电路结构。,LD=0,LD=0,CTRDIV16CT54/74161,LD,CTP,CTT,+CP,1,CP,D3,D2,D1,D0,图6-3-26 利用CT54161/74161实现 模6的计数分频

8、,8,4,2,1,1,1,0,CO,6,(a),表6-3-15 图6-3-26所示电路状态转移表,其他置位方案：（一）,用集成移位寄存器实现任意模值M的计数分频 移位寄存器具有一般计数器的功能,也称为移存型计数器, 常用移存型计数器有环形计数器和扭环计数器。,(1) 环形计数器的功能：将Q3接到控制端,当J=K=1时,右移添1操作(1从Q0进入);当J=K=0时,右移添0操作.通过真值表的分析可知,相当于模4计数（初值换为其它也一样）.,J,D0,D1,D2,D3,C,Q3,Q3,Q2,Q1,Q0,SRG4CT54/74195,移位寄存器构成扭环计数器,1,CP,1,0,1,1,启动,(2) 扭环计数器的构成：将Q3接到控制端(是环形计数模值的2倍),J,D0,D1,D2,D3,C,Q3,Q3,Q2,Q1,Q0,SRG4CT54/74195,图6-3-28 移位寄存器构成模12计数器,CP,1,0,例6-12用4位移位寄存器CT