第三章-用中规模集成电路设计时序逻辑电路1118

例：人的血型由A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合下图中用箭头指示的授受关系。试设计一个逻辑电路，判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定。MN00011011PQ00011011AABBABABOO解：用两位变量MN来表示输血者的四种血型，A、B、AB、O分别为00，01，10和11。用两位变量PQ来表示输血者的血型，A、B、AB、O分别为00，01，10和11。Z表示判断结果，Z=1符合要求Z＝0不符合要求Z=0符合要求Z＝1不符合要求0000111000000001101001100011001101010101MNZPQ真值表1111111100001111001100110101010100101111Z=1符合要求Z＝0不符合要求Z表示判断结果Z=0符合要求Z＝1不符合要求0101100111010000输血者血型受血者血型配型结果MNPQ00011110000111101111111Z=0符合要求Z＝1不符合要求MNPQ0001111000011110111111111Z=1符合要求Z＝0不符合要求15,14,13,12,10,6,5,2,0mZ11,9,8,7,4,3,1mZPNMQ011ENEN02G0701234567YYMUXMNPQ0001111000011110111111111MNP0001111001Q110QQQQQQQQ&ENBIN/OCT421Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7（低位片）&ENBIN/OCT421Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15（高位片）VccMNPQ01234567012345675/27Z＆作业2.45ABCRY0000000101010010111010001101101101011111A，B，C有故障时为1，无故障时为0，R,Y灯亮为1，灯灭为0ABC01000111101111CBACBAABCCBACBACBAYBCABACBCABACBCABACR=A⊙B⊙CABCRY0001100110010100110110010101011100111100A，B，C有故障时为1，无故障时为0，R,Y灯亮为0，灯灭为1ABC01000111101111CBAYCBBACACBBACACBBACAR题2.51功能表I0I1I2I3I4I5I6I7S1×××××××01111111001111110×0111110××011110×××01110××××0110×××××010××××××00××××××××111111110B8B4B2B10××××××××0××××××××I8I9×111111111×111111111001×000000010010001101000101011001111000100110101011HPRI/BIN0/Z1010≥11/Z11112/Z12123/Z1313V184/Z14145/Z15156/Z16167/Z171721EN/V180I0I1I2I3I4I5I6I7B8YEXYS11/11I8I9＆B4B2B1＆I9I1＆I8I0＆＆B8≥1??SRQQR-S基本触发器功能表SR功能保持置0置1同态(SR同时变为00时状态不定)0001101101Qn+1Qn+1QnQn100012/27作业：3.2;3.4;3.11n2n1n2n2n21n1n21n1n2n1.QQXQQXQXQQXQQQXZn2n1QQx010001111010/010/010/010/001/011/011/100/0题3.2900010/0110/0101/01/0Q1Q2x/Z1/00/01/10/0000001010011100101110111000001000000101000000111XQ1nQ2nZQ1n＋1Q2n＋1状态转换真值表0101001110100111X=0Q1nQ2nZQ1n＋1Q2n＋1状态转换表X=1X=0X=1X=0X=10000000000000100集成计数器74190同步模10可逆计数器（BCD码计数器）异步置数、无清零端（靠置数端实现清零）D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3ENQCC/QCBLDMENMC5LDQCC/QCB5D+-G41,2-/3+,4EN1CTRDIVI0M2[DOWN]M3[UP]3CT=92CT=0CP14计数器74193构成如下电路，试分析该电路的逻辑功能CP1LD1DG21,3+M1CTR43CT=02CT=15CPUCPDCRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q31,2-G3RQCCQCB（1）作出与计数器、移位寄存器等模块的状态有关的组合逻辑电路真值表；（2）作出计数器、移位寄存器等模块本身的状态图；（3）将对应的组合输出填到状态图上构成完整的状态图。16/12含中规模集成电路的时序逻辑电路分析分析设计要求导出原始状态图状态化简状态编码状态转换表导出激励方程和输出方程画逻辑电路图状态转换真值表或卡诺图§3.6时序逻辑电路的设计选定触发器类型检查能否自启动17/25例：设计一个“1111”序列检测器，它对按时钟节拍传送的序列信号检测，当序列中出现连续4个或4个以上信号时，检测器出1。时钟节拍……123456789101112……输入序列X……010110111110……检测结果Z……000000000110……18/25第一步确定电路的状态图和状态表输入信号序列X输出检测结果Z000001010011100101110111Xn-3,Xn-2,Xn-1ABCDEFGH19/25外输入内输入状态外输出次态XnQ1nQ2nQ1n+1Q2n+1Zn000A00A0001B00A0010D00A0011H00A0100A01B0101B10D0110D11H0111H11H100,000,000,000,001,010,011,111,0XnQ1nQ2nQ1n+1Q2n+1,Zn0100011110现态次态X=0X=1X=0X=1输出ZABDH00AB00D00H01HAAAABDHQ1Q20001101120/2500000111XnQ1nQ2nQ1n+1010001111000001011XnQ1nQ2nQ2n+1010001111000000010XnQ1nQ2nZn0100011110第三步建立方程组00,000,000,000,001,010,011,111,0XnQ1nQ2nQ1n+1Q2n+1,Zn010001111021/25用D触发器为存储元件设计Qn+1＝DZn=XnQ1nQ2nQ1n+1＝XnQ2n+XnQ1nQ2n+1＝XnQ1n+XnQ2n输出方程状态方程D1n＝XnQ2n+XnQ1nD2n＝XnQ1n+XnQ2n22/2500000111XnQ1nQ2nQ1n+1010001111000001011XnQ1nQ2nQ2n+1010001111000000010XnQ1nQ2nZn0100011110Zn=XnQ1nQ2nQ1n+1＝XnQ2n+XnQ1nQ2n+1＝XnQ1n+XnQ2n23/25Q1n+1＝XnQ2nQ1n+XnQ1nQ2n+1＝XnQ1nQ2n+XnQ2n第五步画电路逻辑图第六步对电路的补充讨论&≥11DC1&≥11DC1CP&XZ自启动问题24/25D2n＝XnQ1n+XnQ2nD1n＝XnQ2n+XnQ1nZn=XnQ1nQ2n例：试设计一个带有进位输出端的十三进制计数器取进位信号为输出逻辑变量C，同时规定有进位输出时C=1，无进位输出时C=0S0S1S2S3S4S5S6S7S3S8S9S10S12S11/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/0/125/40状态变化顺序状态编码Q3CS00进位输出等效十进制数Q2Q1Q000000S1000101S2001002S3001103S4010004S5010105S6011006S7011107S8100008S9100109S101010010S111011011S121100112S000000026/40§3.7用中规模集成电路设计时序逻辑电路组合逻辑部分存储单元译码器数据选择器其它集成模块计数器移位寄存器其它集成模块27/40例：用通用中规模集成电路实现下图所示的状态图0123456/0/1/0/0/0/1/0A2A1A001234567EN74151ZVCCD0D1D2D3ENCIQ0Q1Q2Q3CRLD&74161CPVCCVCC28/40A2A1A001234567EN74151ZVCCA2A1A001234567EN74151VCCD0D1D2D3ENCIQ0Q1Q2Q3CRLD74161CPVCCVCC29/40ZFB2YD0D1D2D3EN1EN2D0D1D2D31YA0A1741612YD0D1D2D3ENCIQ0Q1Q2Q3CRLDCPVCCVCC30/40