东南大学信息学院-计算机结构与逻辑设计课件(计数器)

计算机结构与逻辑设计强化班04级（第八次课）P.4093.41Q1Q2Q3Q4Q4JSH/LDK74195CRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4Q4JSH/LDK74195CRD1D2D3D4&VccVccCPJKJKQn+1功能00010置00100Qn保持1011Qn翻转11101置1DQn+10011若J=K则J=DQ1Q2Q3Q4Q4JSH/LDK74195CRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4Q4JSH/LDK74195CRD1D2D3D4&VccVccCPQ11Q21Q31Q41Q12Q22Q32Q421，看成一个8位的移位寄存器Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q82，在CR端加脉冲（宽度＞时钟周期）后，状态为00000000（起始状态）3，由Q6和Q8相与后反馈至串行输入端（J，K）&4,从Q4至Q5需倒相(变反)00000000100001000000011000000111000001111100011111100111111101111111111110111000111110011111101110011000000010000010010错误情况未当成一个8位寄存器处理，较繁。将反馈网络看错了。最多的问题：对时序的概念不清楚，未考虑竞争问题——某状态时反馈的结果不是立刻反映在本状态中，而是对下一个状态发生影响。如：错误情况考虑竞争的因素在同步系统中，各触发器都在时钟作用后变化，因而波形的变化是落后于时钟的，所以应取前面的信号00000000000010000000110000001110000011111000111111001111111011111111111101110001111100111111011100110000000100000题3.29：分析图3.29电路,画出其状态转换图。&1DC1&1DC1&X&cpz外输入:X;外输出:Z;内输入(状态):Q2,Q1;内输出(激励):D2,D1一、列方程输出方程Z=XQ2Q1激励方程Q1=XQ2Q2=XQ2Q1=XQ2+XQ1状态方程Q1n+1=XnQ2nQ2n+1=XnQ2n+XnQ1n二、作状态卡诺图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+1=XnQ2nQ2=XnQ2n+XnQ1n111Q2nQ1nX0001111001Q1n+！11二、作状态卡诺图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！111Q2nQ1nX0001111001Q1n+！11Q2nQ1nX0001111001Zn1Z=XQ2Q1二、作状态卡诺图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！111Q2nQ1nX0001111001Q1n+！11Q2nQ1nX0001111001Zn1Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+！/Zn0000011100001100/0/0/0/0/0/0/0/1三、作状态转换图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+！/Zn0000011100001100/0/0/0/0/0/0/0/1000/0X/Z011/00/01/0110/01/0100/01/1主要错误11。作状态转换卡诺图时对状态的概念未弄清Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+！/Zn0000011100001100/0/0/0/0/0/0/0/1状态是什么？用触发器状态按一定顺序排列成的一组代码Q2nQ1n——当前状态Q2n+！Q1n+！——下一状态主要错误1。作状态转换卡诺图时对状态的概念未弄清Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+！/Zn0000011100001100/0/0/0/0/0/0/0/1有人以XQ2Q1为当前状态，以Q2Q1Z为下一状态100010主要错误22。以Q2Q1为状态——原则上可以Q1=XQ2=X+Q2输出方程Z=XQ2Q1激励方程Q1=XQ2Q2=XQ2Q1=XQ2+XQ1状态方程Q1n+1=Xn+Q2nQ2n+1=XnQ2n+XnQ1n二、作状态卡诺图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+1=XnQ2nQ2=XnQ2n+XnQ1n111Q2nQ1nX000111100111Q1n+！=Xn+Q2n二、作状态卡诺图Q1n+1=Xn+Q2n11Q2nQ1nX0001111001Q1n+！1111Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q2=XnQ2n+XnQ1n111Q2nQ1nX0001111001Q2n+！11Q2nQ1nX0001111001111111Q1n+！1二、作状态卡诺图Q2nQ1nX0001111001ZnQ2nQ1nX00011110001/001/001/001/0110/000/011/111/0Q2n+！Q1n+！/Zn1三、作状态转换图Q2nQ1nX0001111001Q2n+！Q1n+！/Zn01/001/001/001/010/000/011/111/0000/0X/Z101/00/01/0110/01/0010/00/0不少人公式用的是Q1n+1=Xn+Q2n因而卡诺图中填的是Q2Q1，但卡诺图的坐标使用的是Q2Q1，造成了当前状态与下一状态的不一致。实验评述实验时间(1班）平均19.16小时最高41.09小时，最少3.84小时4人低于10小时，8人大于25小时自学检查一，复习题计数器的特点是什么？为什么说计数器是一个状态环？计数器的4个定语是什么？怎样理解？写出同步模5递减计数器的状态图100011010001000/0/0/0/0/11000110100010000/01/01/01/01/10/00/00/01/00/1读74LS193的功能表CP+CP-CRLDABCDQAQBQCQD××1×××××0000××00abcdabcd￪101××××加法计数1￪01××××减法计数1101××××保持读逻辑符号,写出其状态图CTRGIV10EN1M2[DOWN]M3[UP]2CT=01,2-/3+3CT=9G4G55D+-ENMCPLDD0D1D2D3Qcc/QCBQ0Q1Q2Q3LDA数据B输入CD时钟CP加/减MSQAQBQCQDQcc/QcBQcB7890122210987置数加计数保持减计数读VHDL语言CO=‘1’WHENcount=15ANDCI=‘1’ELSECO=‘0’;IFN_CR=‘0’THENcount=‘0000’;ELSIFedgerising(c)THENIFN_LD=‘0’THENcount=D;ELSIF(EN=‘1’ANDCI=‘1’)THENcount=count+1;ELSIFcount=count;ENDIF;ENDIF;集成计数器同步级联的要点是什么?Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D41.各控制端(包括时钟)并联2.低位片的进位输出CO与高位片的进位输入相连3.低位片的进位输入加高电平ENCRLDCP“1”按下图连接的电路在测试时发现其状态变化规律为:00—01—02—03—04—05—06—07—08—19—10—11—12—13—14—15—16—17—18—29—20……请分析其原因，并给以纠正。Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4VccCPVccVccCP个位进位十位8901201画出用74LS160设计的模5计数器的逻辑图。1.用反馈清0法2.用反馈置数法Q3Q2Q1Q00000000100100011010001010110011110001001×反馈置数Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D41VccVccQ3Q2Q1Q00000000100100011010001010110011110001001×反馈清除Q1Q2Q3Q4COENLD74160CICRD1D2D3D4&VccVcc何谓状态等价?判别等价状态有何用途?何谓状态编码?状态编码有何意义?用MSI集成电路设计时序逻辑电路的原则是什么?自学内容自学范围——第四章§4.1~§4.4重点:§4.1,§4.2.1‾§4.2.3§4.3.1§4.4.1‾§4.4.2§4.1基本运算电路的设计方法与电路实现正规方法其他思路P.163全加器电路从何得到？多位加法器的构成原理从上述讨论中可对设计方法得出什么结论？自学内容(思考题)将多位加法器的超前进位方法与前面关于计数器快速进位相对照，可得出什么结论？（对这两个方法只要一般了解）通过移位运算的实现方法对整个运算电路的实现方法又可得出什么结论？比较器的总体思想与级联方法§4.2加法ALU的结构与运行。为什么要这样安排？有什么好处？减法的实现方法有哪几种？各有什么优缺点？乘法运算是这样实现的？从对乘法运算的讨论中，可看出设计一个运算器应按怎样的步骤进行？从乘法运算的各种方法可看出设计运算电路的主要矛盾是什么？§4.3与§4.4逻辑运算有哪些用处？其运算方法与算术运算有何区别？实现BCD运算可以有哪些方法？修正算法的基本思想是什么？实验中反映的问题关于电源信号与电源分不清。电视机加220伏交流电——电源接收的电视节目——信号关于动态测试动态信号与高、低电平都是信号，不可同时加在一个输入端。信号源+非逻辑实现&A1&A高电平——接电源接开关TTL（SSI）悬空示波器上看到的波形是否就是有用的信号——须检查它的幅度是否符合要求。（先看波形，再用表测）例如有的信号只有几个毫伏，是干扰信号，不是所求的（险象）信号。有人在使用方波信号源时，未加直流电压，虽然其峰峰值为5伏，但对电路而言，其高电平只有2.5伏.有时看到下面的信号，幅度很大，线条较宽，检查其频率会发现很低——这是示波器地线未接好，引进的50周交流干扰。示波器有频率限制，不可能将所有的谐波皆反映出来，如果信号的频率低，例如用20MHz的示波器观察1kHz的波形，则其20000次谐波皆能显示，波形将很漂亮。但若观察10MHz的方波，则其20次以上的谐波将被丢失，看到的波形就有很大的变化，若用来观察20MHz的波形，就只能看到正弦形状了。脉冲通过线性网络后的变化上冲下冲P.409题3.43P.413题3.64