2022-2023学年高二物理竞赛课件：时序逻辑电路的分析

时序逻辑电路的分析 时序逻辑电路 时序逻辑电路的分析 常用的时序逻辑电路 时序逻辑电路的设计 步骤 同步时序逻辑电路的分析 异步时序逻辑电路的分析 计数器、寄存器、移位寄存器 步骤 任意进制计数器的构成方法（74160、74161、74LS290） 若选用JK触发器,则将状态方程转换为 Qn+1=JQ+KQ 标准形式. Q3n+1=(Q2Q1Q0+Q2 )Q3+( Q2Q1Q0)Q3 Q2n+1=(Q3Q1+Q3Q0)Q2 + Q2Q1Q0 Q1n+1=Q1Q0 + Q1Q0 Q0n+1=(Q3 + Q3Q2 )Q0 C=Q3Q2 得: J3=Q2Q1Q0，K3=Q2 J2=Q1Q0，K2=Q3Q1Q0 J1=Q0，K1=Q0 J0=Q3Q2，K0=1 为验证电路的逻辑功能是否正确,可将0000作为初始状态代入状态方程依次计算,所得结果应与以上所列的状态转换表相同。 最后应检查电路的自启动。将3个无效状态1101、1110和1111分别代入状态方程计算，所得次态分别为0010、0010和0000，故电路能自启动。 设计一个串行数据检测器，要求：连续输入三个或三个以上的1时输出为1，其它输入情况下输出为0 解：分析:电路应至少有4个不同状态,即 S0 —— 没输入1之前状态 S1 —— 输入1个1后的状态 S2 —— 输入2个1后的状态 S3 —— 输入3个1或3个以上1后的状态 可看出，S2与S3两个状态在同样的输入条件下它们转换到同样的次态，且转换后得到同样的输出。所以，S2与S3为等价状态，可合并为一个状态，得出最简状态转换图。 状态数 N=3 2n-1<N2n 所以，n=2 触发器位数为2 对状态进行编码：可使S0=00，S1=01，S2=10 电路次态和输出卡诺图： 格内填写的内容为Q1n+1Q0n+1/Y 采用下降沿JK触发器构成电路，驱动方程为： J0=XQ1，K0=1 J1=XQ0，K1=XQ0+X=X 化简后得： 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 画出电路的逻辑图： 进行自启动检查：若电路初始为11状态 X=0 Q1n+1=0 即为00状态 Q0n+1=0 Y为0 X=1 Q1n+1=1 即为10状态 Q0n+1=0 Y为1 电路的完整状态转换图： 设计一个自动售饮料机的逻辑电路：它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角钱硬币后机器自动给出一杯饮料；投入两元（两枚一元）硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角的硬币。 解：1.分析：取投入硬币的状态为输入逻辑变量，投入一枚一元硬币用A=1表示，未投入则用A=0表示；投入一枚五角硬币用B=1表示，未投入则用B=0表示；给出饮料和找五角钱为两个输出逻辑变量，Y=1表示给出饮料，Y=0则表示未给出饮料，Z=1表示找回一枚五角硬币，Z=0则表示不找。 设未投币的状态为S0，投一枚五角硬币后为S1，投入一枚一元硬币后为S2 。在S2状态再投入五角硬币后应转回S0状态，Y=1，Z=0;再投入一元硬币后应转回S0状态同时找出一枚五角硬币，Y=1，Z=1。 2.所以状态数为3，触发器确定用2个，令：　　　 S0 —— 00 （未投币） 　 S1 —— 01 （投入5角） S2 —— 10 （投入1元） 01/00 10/10 01/00 01/10 10/11 或 10/00 00/00 00/00 00/00 S0 —— 00 （未投币） 　 S1 —— 01 （投入5角） S2 —— 10 （投入1元） A ——是否投入1元硬币 B ——是否投入5角硬币 Y ——是否付饮料 Z ——是否找零 AB/YZ 3.经化简后，得：Q1n+1= Q1Q0A+Q0B+Q1AB Q0n+1=Q1Q0B+Q0AB Y＝Q1B+Q1A+Q0A Z = Q1A 4.选用D触发器和与非门构成此时序逻辑电路： 可使D0= Q1Q0B+Q0AB= Q1Q0B • Q0AB D1= Q1Q0A+Q0B+Q1AB 5.画出逻辑图：略 6.进行自启动检查：初态若为11，则分为4种情况考虑 AB=00 则：Q1n+1=1，Q0n+