1、5.2時序邏輯電路的設計方法本次重點內容:1、同步吋序邏輯屯路的設計方法。2、界步時序邏輯電路的設計方法。教學過程5.2.1同步時序邏輯電路的設計一、同步時序邏輯電路的設計方法設計關鍵：根據設計要求t確定狀態轉換的規律t求出各觸發器的驅動方程。設計步驟：（先簡單介紹，通過以下的舉例后，再進行總結，特別再點出設計關鍵）1. 根據設計要求，設定狀態，確定觸發器數目和類型。畫出狀態轉換圖。2. 狀態化簡前提：保證滿足邏輯功能要求。方法：將等價狀態（多余的重復狀態）合并為一個狀態。3. 狀態分配，列出狀態轉換編碼表通常采用自然二進制數進行編碼。n為電路的狀態數。每個觸發器表示一位二進制數，因此，觸發器

2、的數口n可按下式確定2>n>2n-14. 畫狀態轉換卡諾圖，求出狀態方程、輸出方程選擇觸發器的類型（一般可選jkf/f或df/f,由于jk觸發器使用比較靈活，因 此，在設計中多選用jk觸發器。）將狀態方程和觸發器的特性方程進行比較-驅動方 程。5. 根據驅動方程和輸出方程畫邏輯圖。6. 檢查電路有無自啟動能力。如設計的電路存在無效狀態時，應檢查電路進入無效狀態后，能否在時鐘脈沖作 用下自動返冋有效狀態工作。如能冋到有效狀態，則電路有自啟動能力；如不能，則 需修改設計，使電路具有自啟動能力。二、同步時序邏輯電路的設計舉例例1試設計一個同步七進制加法計數器。解：設計步驟(1) 根據設計

3、要求，設定狀態，畫狀態轉換圖。七進制7個狀態t用so, s1, s6表示 狀態轉換圖如下所示：(2) 狀態化簡。本例屮7個狀態都是有效狀態。(3) 狀態分配，列狀態轉換編碼表。根據式2*>n>2n_1, ->n = 7, n = 3,即采用三個觸發器。選用三位自然二進制加法計數編碼-> 列岀狀態轉換編碼表。狀態轉換順序現態次態輸出nq2nqi小nqoc n+1q2n+1qic n+1 qoys0000010s.0010100s,0100110s.30111000s,1001010s51011100s61100001(4) 選擇觸發器的類型，求出狀態方程，駆動方程和輸出方

4、程。根據狀態轉換編碼表一>得到各觸發器次態和輸出函數的卡諾圖。得輸出方程為：狀態方程q< 二 q5qfq,q6q；q?+iq?= q,q；+q 弼1qo+1= q；q牯q；q汁趾選用jk觸發器驅動方程。將狀態方程與特性方程呼刊=jqn + kqntt較得（j2 = qrqo，k2=qj嚴q粘k嚴q?q；i jo = q?q,ko =1（5）根據驅動方程和輸出方程冊i邏輯電路圖。（6）檢查電路有無自啟動能力。電路有一個無效狀態111,將該狀態代入狀態方程中得000。這說明一旦電路進入 無效狀態吋，只耍再輸入一個計數脈沖cp,電路便回到有效狀態000。因此，具有自 啟動能力。例2設計一

5、個脈沖序列為10100的序列脈沖發生器。解：設計步驟（1）根據設計要求設定狀態，畫狀態轉換圖。由于串行輸出y的脈沖序列為10100,故電路應有5個狀態，即n = 5,它們分別用 so , s1 , s4表示。輸入第一個時鐘脈沖cp時，狀態由s0轉到s1 ,輸出y =1：輸入第二個cp吋，狀態由s1轉為s2 ,輸出y=0；其余依次類推。(2) 狀態分配，列出狀態轉換編碼表。根據式2"n>21-1可知,在n=5時，n=3,即采用三位二進制代碼。(3) 選擇觸發器類型，求輸出方程、狀態方程和驅動方程。根據狀態轉換編碼表-得各觸發器次態和輸出函數的卡諾圖，進一步得hh輸出方程狀態方程q

6、?二 qsqfq 冷 qsqfqf+iq?= q,q；+q 弼1qfqfq廿 q?q# +誦選用jk融發器。驅動方程。將狀態方程與特性方程qn+1=jq + kqn比較得j2=q,k2=1w，k1=qs< jo=q5，k0=l(4)根據驅動方程和輸出方程冊i邏輯圖。(5)檢查電路有無自啟動能力。該電路的3個無效狀態10、110、111代入狀態方程屮進行計算后獲得的010、010、000都為有效狀態，這說明一旦電路進入無效狀態時，只要繼續輸入時鐘脈沖cp,電路便可自動返冋有效狀態工作。電路有自啟動能力。思考：若設計異步吋序屯路，與同步吋序屯路應有何不同?5.2.2同步時序邏輯電路的設計步驟

7、:1、由狀態編碼表畫觸發器輸出波形圖。2、有波形圖確定各觸發器的時鐘。3、計算驅動端的表達式。4、畫邏輯電路圖。5、驗證能否自啟動。例：設計五狀態異步增1計數器。1、狀態編碼表狀態q3q2qi0000100020013001401050002、波形圖:3、觸發器時鐘的確定：由編碼表知，電路要用3個觸發器，選用jk觸發器，3個觸發器的時鐘分別為 cpi、cp2> cp3,由波形圖可確定如下:cp=cp,因j k觸發器的翻轉必須使時鐘 有負跳變，觀察波形圖可知，qi的吋鐘只能取自cp （計數脈沖），由于cp第5個 脈沖負跳變到來后，要求qi不翻轉，所以ji和ki需進行計算。對于觸發器q2, cp2=q】，從波形圖看，只要qi有負跳變，q2就應當翻轉，當 j2 = k2=1吋就能滿足這一要求，所以j2和k2不必計算了。對于觸發器q3，cp3 = cp,從波形圖看，cp為1, 2, 3時q3都不應該翻傳，即時 鐘有多余的負跳變，所以h和心需進行計算。4、計算jiki j3, k3的表達式。根據狀態轉換表：小nq3小nq2c nqin+1q.3n+1 q2c n+1qij3k3jlk10000010x1x0010100xx10100110x1x0111001xx1100