1、2020 6 5 1 6 5时序逻辑电路设计举例 2020 6 5 2 6 5同步时序逻辑电路的设计目的与要求 1 掌握同步时序电路的设计方法 用SSI触发器 16进制以内 2 通过举例 做练习掌握方法 重点与难点 1 同步时序电路的状态设定 状态化简 状态分配2 同步时序电路设计中驱动方程的求解3 能否自启动的判断 2020 6 5 3 同步时序电路的设计步骤 时序逻辑问题 状态图或状态表 状态编码 驱动方程输出方程 逻辑电路图 选定器件类型 自启动检查 逻辑抽象 2020 6 5 4 例1 设计一个同步四进制 模4 可逆计数器 解 设X为加法 减法计数器的选择控制端 模4需2个触发器 选J
2、K触发器 根据题意的状态图为 S0 S1 S2 S3 X 0 0 0 0 1 1 1 1 2020 6 5 5 J0 K0 1 2020 6 5 6 2020 6 5 7 例2 自动投币售货机控制电路的设计 设计要求 1 设计一个自动投币售货机的控制电路 它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币 2 售货机在投入一元五角硬币后自动给出一杯饮料 投入二元硬币后 在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币 2020 6 5 8 根据题意的要求 可得到逻辑框图如下 图中Y X分别表示1元和五角硬币的输入 S表示货物送出的信号 P表示找回的零钱 2020 6 5 9 设计步骤 1 逻辑抽象 得出电路的状态转
3、换图 设投币信号Y X为输入逻辑变量 投入时为1 未投入时为0 设给出饮料和找钱为两个输出变量 S P 给出饮料时S 1 找回一枚五角硬币时P 1 注意 设传感器产生的投币信号在电路转入新状态的同时也随之消失 2020 6 5 10 设投币前电路的初始状态为S0 在S0态时 投入五角硬币后转到S1态 若投入一元硬币后转到S2态 在S1态时 再投入五角的硬币后转到S2态 若投入一元硬币后转到S0态 同时输出饮料 S 1 但不找钱 P 0 在S2态时 再投入五角的硬币后转到S0态 同时输出饮料 S 1 但不找钱 P 0 若投入一元硬币后转到S0态 同时输出饮料 S 1 但找回五角 P 1 2020
4、 6 5 11 S0 S1 S2 YX SP 00 00 01 00 00 00 10 10 01 00 00 00 10 00 01 10 10 11 2 状态分配因为电路的状态数为3 选触发器的个数为2 设触发器的状态用Q1 Q0表示 取Q1Q0 00 01 10分别作为S0 S1 S2的编码 则可得状态转换真值表 2020 6 5 12 Q1Q0 00 01 10 YX SP 00 00 01 00 00 00 10 10 01 00 00 00 10 00 01 10 10 11 2020 6 5 13 Q1Q2 YX SP 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
5、01 10 11 01 01 01 01 01 01 01 10 10 10 10 10 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 11 S1 11 11 11 10 01 S0 S2 01 00 00 00 00 00 00 00 00 10 2020 6 5 14 3 根据状态转换表 经卡诺图化简 得到的状态方程和输出S和P的最简表达式 S Q1X Q1Y Q0Y P Q1Y 2020 6 5 15 在数字系统中经常需要一些特殊的串行周期性信号 在每个循环周期中 数码1和0按一定的顺序排列 称为序列信号 序列信号可以用来作为数字系统的同步信号 也可作为地址码 伪随机码等
6、它有着广泛的用途 产生序列信号的电路称为序列信号发生器 序列信号发生器通常可以用移位寄存器产生 也可以由计数器和变量译码器组合而成 2020 6 5 16 例3 序列信号发生器设计设计一个8位序列信号 00010111 的计数型序列信号发生器 解 8位序列信号需有8个状态来记 即序列长度 8 可选一个4位二进制计数器 74LS161 或选十进制计数器74LS160 设在计数器低3位Q2Q1Q0的状态转移过程中 每一状态输出符合给定序列要求的信号 因此可列出以下状态表 2020 6 5 17 Y Q0Q1 Q0Q2 Q1Q2 2020 6 5 18 计数型序列信号发生器 Y Q0Q1 Q0Q2
7、Q1Q2 2020 6 5 19 1 将电路按功能划分成3个功能块 例4分析下图所示电路的逻辑功能 设输出逻辑变量R Y G分别为红 黄和绿灯的控制信号 时钟脉冲CP的周期为10S 计数器 译码器 门电路 2 分析各功能块电路的逻辑功能 8进制计数器 反码输出的数据分配电路 输出译码电路 2020 6 5 20 图5 44例5 2电路的工作波形 3 分析总体逻辑功能 画出电路的工作波形 在CP作用下 计数器循环计数 输出信号R持续30S Y持续10S G持续30S Y持续10S 周而复始 总体电路逻辑功能为交通灯控制电路 该电路只是原理性的 与实用的电路有较大差距 实际的交通灯 黄灯 Y 通常只亮1 2秒 而红灯 R 和绿灯 G 通常要亮60秒左右 故其控制电路要复杂一些 读者可自行设计实际的交通灯控制电路 2020 6 5 21 练习 设计一个电机控制电路 要求该电路有2个控制输入端X1与X2 只有在连续2个 或以上 的时钟控制作用期间 且2个输入端都一致时电机动作 画出电路图
