2022-2023学年高二物理竞赛课件：同步时序电路的设计举例

同步时序电路的设计举例 同步时序电路的设计举例 【例】 试用JK触发器完成“111”序列检测器的设计。 表 6-22 状态表 第 6 章 时序电路的分析与设计 建立原始状态图和状态表 根据设计命题要求初步画出的状态图和状态表，称为原始状态图和原始状态表，它们可能包含多余状态。从文字描述的命题到原始状态图的建立往往没有明显的规律可循，因此，在时序电路设计中这是较关键的一步。画原始状态图、列原始状态表一般按下列步骤进行：  ① 分析题意， 确定输入、 输出变量。  ② 设置状态。 首先确定有多少种信息需要记忆， 然后对每一种需要记忆的信息设置一个状态并用字母表示。  ③ 确定状态之间的转换关系， 画出原始状态图， 列出原始状态表。 第 6 章 时序电路的分析与设计 ② 设置状态。  状态是指需要记忆的信息或事件，由于状态编码还没有确定，所以它用字母或符号来表示。分析题意可知，该电路必须记住以下几件事：收到了一个1；连续收到了两个1；连续收到了三个1。因此，加上初始状态，共需四个状态，并规定如下：  S0： 初始状态， 表示电路还没有收到一个有效的1。 S1： 表示电路收到了一个1的状态。  S2： 表示电路收到了连续两个1的状态。  S3： 表示电路收到了连续三个1的状态。 第 6 章 时序电路的分析与设计 ③ 画状态图，列状态表。 以每一个状态作为现态，分析在各种输入条件下电路应转向的新状态和输出。该电路有一个输入变量X，因此，每个状态都有两条转移线，画状态图时应先从初始状态S0出发 当电路处于S0状态时，若输入X=0，则输出Z=0，电路保持S0状态不变，表示还未收到过1；若输入X=1，电路应记住输入了一个1，因此，电路应转向新状态S1，输出Z=0。当电路处于S1状态时，若输入X=0，则输出Z=0，电路回到S0状态重新开始；若输入X=1，电路应记住连续输入了两个1因此，电路应转向新状态S2，输出Z=0。以此类推，可以画出完整的状态图如图6-31所示，并可作状态表如表6-14所示。 第 6 章 时序电路的分析与设计 图 6-31 例 6-3Mealy型原始状态图 第 6 章 时序电路的分析与设计 表 6-14 例6-3Mealy型原始状态表 第 6 章 时序电路的分析与设计 当电路处于S0状态时，表示电路还没有收到一个有效的1，则输出Z=0；若输入X=0，则电路保持S0状态不变；若输入X=1， 电路应记住输入了一个1， 电路应转向新状态S1。当电路处于S1状态时，表示电路收到了一个1，则输出Z=0；若输入X=0，电路回到S0状态重新开始；若输入X=1，电路应记住连续输入了两个1，因此，电路应转向新状态S2。当电路处于S2状态时， 表示电路收到了两个1，则输出Z=0；若输入X=0，电路回到S0状态重新开始；若输入X=1，电路应记住连续输入了三个1， 因此，电路应转向新状态S3。当电路处于S3状态时，表示电路收到了三个1，则输出Z=1；若输入X=0，电路回到S0状态重新开始；若输入X=1，根据题意，电路可保持原状态S3不变即可。 这样，就可以得到Moore型结构的原始状态图如图6-32所示， 并可作状态表如表6-15所示。 第 6 章 时序电路的分析与设计 表 6-15 例 6-3 Moore型原始状态表 第 6 章 时序电路的分析与设计 图 6-32 例 6-3Moore型原始状态图 第 6 章 时序电路的分析与设计 【例 6-4】 建立一个余3码误码检测器的原始状态图和原始状态表。  余3码高位在前、低位在后串行地加到检测器的输入端。电路每接收一组代码，即在收到第四位代码时判断一下。若是错误代码，则输出为1，否则输出为0，电路又回到初始状态并开始接收下一组代码。  解：  ① 确定输入变量和输出变量。 输入变量X为串行输入余3码， 高位在前， 低位在后； 输出变量Z为误码输出。 第 6 章 时序电路的分析与设计 ② 设置状态。 该电路属于串行码组检测，对输入序列每四位一组进行检测后才复位，以表示前一组代码已检测结束并准备下一组代码的检测，因此，初始状态表示电路准备开始检测一组代码。本命题的状态图采用树形结构，从初始状态开始，每接收一位代码便设置一个状态。例如，电路处于初始状态S0，收到余3码的第一位（最高位），代码可能是1，也可能是0。若为0，状态转到S1