同步时序电路.docx
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同步时序电路
第五章同步时序电路
5.1、分析图5—83所示时序电路,作出它的状态表和状态图。
作出电平输入X序列为1011100时电路的时序图。
解:
加=D=X临Z=巫;
初态为
5.2、分析图5—84所示时序电路,作出它的状态表和状态图并作当Xi=1111110及X2=0110110时的时序图(设触发器初态为“00”)。
ZI
解:
A=XQOfJKl=XJo=XKq=X()ln
Y1
Yo
Cbi+1=^QonQln+=XQg+XQln
2o/i+i=X0o〃+XQlnQQn=XQQn+XQln
QlnQOnX
Qln-lQ0n*l
z
000
00
1
001
01
1
010
00
1
011
10
1
100
00
1
101
11
1
110
00
1
111
11
0
图5—84
X/Z
21n+l
n
m
m
m
m
m
LT
•
•
!
!
!
•
•
!
:
!
—
CP-
。
0“+1
Z
5.3、分析图5—85所示时序电路,作出它的状态图和时序图。
起始状态Y2YiYo=OOOo
逻辑功能:
可自启动的同步五进制加法计数器。
5.4、画出图5—86所示时序电路的状态图和时序图,起始状态为Y3Y2YiYo=0001o
l-JQ」-c>3
「KQ-
-JQ一-o>2
KQ-
LJQ」
Y>1
-KQ-
一JQ」广>0-KQ-|
Y3Y2Y1Yo
图5—S6
Y3Y覚1Y0
逻辑功能:
移位寄存器型四进制计数器。
5.5.画出图5-87图所示同步十进制减法计数器的状态图和时序图。
丿4=@3”2“氐丿3=Q^Qln丿2=Q^nQznQln
04“+1=Q^nQinQlnQin+Q^nQin
K4=Qin<
心=瓦氐*
心=氐人=心=1
-KQ-•_1—|kQ-j-斗KQ_—(KQ
。
3"+1=04”。
3"0"+0”)03"
e2n+i=(24,,+G运鸟二+Q2n&n01/1+1=QinZ=04/r03n02n01n
时序图:
状态图:
Q^QznQlnQln
1011
1111
0
110
0
0100
1100
0
1010
/O’
厂x/OzTTTx
/0—
/0
7
s1000)-i{01^
I
/o
厂一、如厂
/o
ooo(y
J
IOOO1V(OO1O)
JdOOll)
1
0
图5-87
1Z借位
5・6、分析于5—88所示集成电路的原理,列其功能表,定性画出表示Ds,D0-D^E.Pe,Rd与CK的配合关系的波形图,并分析这些参数与内部电路开关参数的关系。
图5-88
DQ=DqE+PE+DsE+E+PE+QqE+PE+(E+PE+E)=D[E+PE+QqE+E+PE+Q{E+Pr+(E+PE+E)
6=D;E+Pg+Q]E+E++QrE+Pe+(E+PE+E)
D3=D;E+Pg+Q]E+E+Pg+Q3E+Pe+(E+PE+E)E+Pei当E,丘为00时,并入
E+E+E=e(E+E)=epe,E=oR=1时移位
0
T
E+Pe+E+Pe+E=E+Pe(E+Pe)E=(E+Pe)P^E
心
E
Ds
D;~D;
CK
00
功能
0
X
X
X
x~x
X
0〜0
清©
1
0
0
X
D;~D;
?
D;~D;
并入
1
1
0
Ds
x~x
?
D$Qo〜Qi
移位
1
X
1
X
x~x
保持
=(E+Pe)(Pe+E)=EPe+E+EPe=E
歹为1时,保持。
CK—
E卫
Do、D3.Ds
pd+f$hFF;
su—suFFJtH—tHFF~pd一"皿页°
E,丘:
由oo=>”11”,丘可以不变,凡变化不影响,即由并入转到保持,E,丘应为IX,二级或非门的传输时间即可,最大f;为二级或非门加一级与非门+FF的匚即可!
5・7、画出在图5—88电路中加上如图5—89所示输入波形时输出波形。
图5—S9
图5—92
5.10、图5-92所示电路是为某接收机而设计的分频电路,初始状态为"00",问:
(1)当X1X2=“00”;
(2)当X1X2=“O1”;(3)当X1X2=“11”时,各种状态为几分频?
画出波形图。
解:
(1)当xiX2=“oo”;初始状态为“00”M:
Qm+i=1丿i=02"=1心=丿丸]=1
21/H1=Qin
(2)当X1X2=“01”;初始状态为“00”时:
=QinK]=J£l=121,.+1=02n<2b,
A=a,fk2=O?
=i
(3)当X1X2=“11”;初始状态为“00”时:
J1=Qm=yiXl=02/.
21h+1=QlnQln+QlnQln=Qin
—_52=O?
=a„
逻辑功能:
电路实现4分频。
fiz/f+l=QlnQln+QlnQln=Qin
5.11.同步4位二进制计数器的功能表及逻辑符号如图5-93(a)所示。
如果同步二进制计数器
按图5-93(b)所示电路连接,要求:
(1)列出该计数器的计数顺序。
(2)Qd端输出是几
分频、占空比是多少?
1“QaQbQcQd
-CK卩
RoABCDT
(1)
PT
L
&
CK
功能
11
1
1
t
XX
0
1
f
并入
01
1
1
X
保持
X0
1
1
X
RC«0,保持
XX
1
0
X
异步清0
QaQbQcQdL'片
CK—CK
RdABCDT-
(a)
(2)Qd端输出是12分频,占空比是50%。
5.12.将图5—93(a)所示4位同步二进制计数器接成图5—94所示电路。
问:
(1)M=T时,
A端输出为几分频;
(2)M=“0”时,A端输出为几分频;(3)占空比是多少?
解:
⑴M=“l”时:
QAnQBnQCnQDn
图5-94
CP_
0劭】
Qc卄L
ru
ru
m
ru
run
•
m
n_
%+】T-
A
A端是8分频;占空比为25%。
⑵M=9’时:
Qa”QbhQcQb
A端是16分频;占空比为12.5%。
5.13.由图5-93(a)所示4位同步二进制计数器接成图5—95所示电路,画出输出端Qd的波
形,说明Qd为几分频。
L
CK
QaQbQcQd
RdP
TABCD
图5—95
Qd为10分频。
(?
删LL
5.14.图5-96(a)所示逻辑符号为4位并行通道移位寄存器及功能表。
分析图5—96(b)所构成的逻辑图:
(1)写出状态图;
(2)画出CK与Qd对应的波形图。
—jQaQbQcQd6
-K
CK
一§7LABCbRn
rhL
-ZL
LK
QaQbQcQd^d
(a>
图5—96
榆A
*出
清除
移位
时钟
申行
并行
QaQ| Rd CK JK ABCD L X X XX XXXX LLLLH H L f XX abed ■bcdd H H L XX XXXX Q、、弧gQ% H H t LH XXXX Qq°%验°。 H H f LL XXXX LQ\Q.Qc. H H f HH XXXX HQa„Qb.Qc.J. H H ♦ HL XXXX Qa.QawQb.Qc.0. 功it寰 CK—CK S/LABCD民 (1)J=QdK=(QhQc)㊉Qd 图5-98 cK-nTUirmTmmnTLTLJTnTLru^L 盼J―一一— 5.16.分析由图5-96(a)所示移位寄存器组成的图5—98所示电路,分析电路的逻辑功能, 画出Qd的波形,分析电路能否自启动。 解: K闭合时清零,匕0磁0=0000 K扌丁开时: S/L=Qa+Qc+QdJ=K=Qd 电路可以自启动。 5.17.分析由图5-96(a)所示移位寄存器组成如图5—99(a),(b)、(c)的逻辑电路,说 明各输出Qd是几分频? (b) 解: (c CK- ck CK QaQrQcQd6 TT QaQkQcQdQd R CK S/LABCD XT QaQbQcQdQd R CK S/LABCD QAnQHnQcnQDn QhnQbhQchQdh 0000 000 1100 000 0001 Qd是7分频。 Qd是8分频。 QaQbQcQdOd CK ABCDS/L 1 1 ! 00000001 00111111 01111111 •00 图5-99 Qd是16分频。 5.18.分析图5-100所示同步时序电路的功能。 画出各输出端的时序图。 电路由1片4位二进制 计数器、1片(3-8)变量译码器和1片8位锁存器组成。 图5—100 H-ttS"8赫码器〒 电路实现逻辑功能: 顺序脉冲发生器。 5.19、己知时序电路的状态表如表5—13所示,作出它的状态图。 Z y. Z x=o X=1 x=o X=1 A c B 0 c D B 0 B c D 0 D B A 1 «5-13 5.20、设有表5-14所示的3种完全指定状态表;试求最小化状态表。 >< 0 1 A D/0 B/0 B C/1 A/0 C B/l E/0 D A/C・ B/0 E D/0 A/0 表5—14 (a) 关联比较后的隐含表 0 1 A AO B.O B C/1 A/0 C Bl E/0 E A/0 AO 简化状态表 0 1 1 8/0 7/1 2 3/0 5/0 3 2/0 1/0 4 5/1 8/0 5 8/0 4/1 6 5/1 3/0 7 1/1 8/0 8 4/0 6/1 (b) X 1、5 — ►1 X 15 2、3 — ►2 X X X 4、7 亠4 47 X X X X X X X X X X X 15 X X X X X X X 2 3 4 5 6 7 S 123456 关联比较后的隐禽表 X 0 1 1 8/0 4/1 2 3/0 1/0 4 1/1 8/0 6 1/1 3/0 7 4/0 6/1 简化状态表 00 01 11 10 A B/0 C/0 B/l A/0 B E/0 C/0 B/l D/1 C A/0 B/0' C/1 D/1 D C/0 D/0 A/l B/0 E C/0 C/0 C/1 E/0 (c) 关联比较后的隐禽表 00 01 11 10 A B/0 B.O Bl A/l B A/0 B/0 Bl DI D B.O D/0 A-l B/l 简化状态表 5.21.按照规定的状态分配,分别写出采用D触发器、J-K触发器来实现状态表5—15所示的时序逻辑电路。 asis 0 1 A B/0 D/0 B C/0 A/0 C D/0 B/0 D A/l C/1 (Y“i/Z) 00 01 10 解: 四种状态应使用2个触发器。 设: Q1=Y1,Qo=Yo 1)用D触发器设计; 0=a,r+i =+q.q.x+g1eox+eq°x 乜㊉Q㊉X 0 1 0111io 1 ㊉ DlQi>CP_ Qik D°=QonU=Qo i 0 z=QiQo CE Rl> DoQo>CP Qo土 2)用J—K触发器设计: 2i/r+i=QiQq^+QQX+QiQoX+00oX =(0㊉x)q+0㊉xa J^K严Q。 金X 2o/r+l=Qo厶=心=1Z=00o 5.26.用负边沿J—K触发器及2输入4输出变量译码器,设计一个4相时钟分配器。 解: 用J—K触发器设计一个4进制计数器,Q】Qo为变量译码器的输入。 2〃Qon 21n+l Oo/i+l 00 0 1 01 1 0 10 1 1 11 0 0 =QonQ1h+QonQl/i J\=K\=QOlt人=心=1 5.27.用J—K触发器设计一个可控计数器,当控制端C=1时,实现000->100->110->111->011->000: 当C=0时,实现000->100->110->010->011->000计数。 要求写出: (1)状态图: (2)状态表;(3)状态方程;(4)检查能否自启动,画出状态图;(5)画出逻辑图。 解: ®)QmQ^n 101 K? =Qon+ Qi"Q"0o”x 02卄10叶100卄1 J2K2JlKlJQKQ 0000 100 1XoXoX 0001 100 1x0x0x 1000 110 x01x0x 1001 110 x01x0x 1100 010 x1x00x 1101 111 x0x01x 0100 011 0xx01x 1111 011 x1x0x0 0110 000 0xx1x1 0111 000 0xx1x1 A=纭©=正忽gJ。 =+QgXK°=Q2n X 0 1 So So/0 Sl/0 Si S2/0 Sl/0 S2 So/0 S3/0 S3 S2/0 So/1 1 2 3 So 00 00 01 Si 01 01 00 S2 11 10 10 S3 10 11 11 (3)状态分配方案 5.28.用J-K触发器设计“1011”序列检测器。 要求写出: (1)状态图; (2)状态表;(3)三种独立的状态分配方案: (4)分别写出三种分配方案的状态方程;(5)画出最佳设计的逻辑图。 解: 设so: 初始及检测成功状态;si: 输入一个r”状态: S2: 输入ro”状态: S3: 输入“101”状态;X: 输入;z: 输出。 (1)状态图 (2)状态表 (4)状态方程方案一: 2m2onX ObiC? O/r+l z J\K』oK° 000 00 0 0XoX 001 01 0 0X1x 010 11 0 1XXo 011 01 0 Oxx0 110 00 0 X1x1 111 10 0 X0X1 100 11 0 x01x 101 00 1 X10X 11 ・・・-r Xi X X X ix 1! X X ① 丿。 =K。 =0加X+QblQOn+QgQgX 方案二: 2m2ohX Co/r+1 z 儿KM°Ko 000 00 0 0XoX 001 01 0 0X1X 010 10 0 1xx1 011 01 0 0Xxo 100 00 0 X1Xo 101 11 0 x01x 110 10 0 x0x1 111 00 1 X1x1 0 ①X 0x © ① 1 X 1 X X ① J\=K、=QaQgX+QmQo^X+Q/QgX 00011110 00011110 方案三、 Qin20hX 01"丄1Qon-rl z J\K\JqK。 010 01 0 0Xxo 011 00 0 0Xx1 000 10 0 1XoX 001 00 0 0XoX 100 01 0 X11X 101 11 0 x01x 110 10 0 x0x1 111 01 1 X1Xo 0 jx Xi X 1F X Jxl一 lli X i1 •• 3 a Jo=Ko=QmX+QM+QgX 00011110 00011110 ・x••匕 0幷 X ♦x・・・xd 1X X © h=K严©oM+QxQgX 0 X lx 1 © X 1 =KQ=QlnX+QlnQQn+QlnQQnX 从JK的卡诺图可以看出电路的 简化结果相似,以方案三画逻辑电路 5.30.用正边沿D触发器及其他门电路,设计一个节拍发生器,节拍顺序如图5-101所示,要求写出设计过程。 004 图5—101 解: 从时序图可得出状态图为: 方法一: 若将0看作触发器的输出,三个触发器不可能有这样的状态,因此应有6个状态,并且在传输“广,可用6个触发器构成移位寄存器型计数器。 其中0=0、九=2,0=05。 此 时,状态图为: QonQinQinQinQahQsn>03九A 逻辑图: <1>1 方法二: 用3个触发器构成6进制计数器,ee血为输出。 QinQbiQqn•g九01 QinQinQq)i 0"+101卄&0卄1 030201 000 001 000 001 011 001 011 010 000 010 110 010 110 100 000 100 000 100 ^2=QmQlnQonA=QlnQon D2==QlnQon 同理: %=QsQm o11 ••••••••a 1 X X D0==QlnQl 5.32.用正边沿D型触发器设计一个满足图5-102所示波形要求的逻辑电路,CP、X为输入- 写出设计过程。 解: 方法一: 从时序图中可以看出将Yl、Y2、Z为输出时,每经过8个时钟为一个循坏。 其状态图为: XY1Y2Z 1/000 若以自然态序状态分配,状态表为: ! 0.000 图5—102 00 00011110 Q^nQlttQonX YiY2Z 0000 001 110 0010 010 010 0100 011 101 0110 100 000 1001 101 100 1011 110 011 1101 111 110 1111 000 000 00 厂•••• • 2 X? 00 X X 01 ~! — x| X 01 X -1J 11 X d: u 11 fx i n X 10 X id... 1) • X 10 •••••••・• : : : … 1 ・・•为 011110 D? =Szn+i=00〃X+QlnX+QmQgX或D? =2z/i+i=q”2“+q,@”+Q”q”q”同理,从卡诺图可以求出: D严61,1+1=QGQo%=00”+]=QOll 『L=Qqh^2=QinQin+QinQon+QinQXZ=QlltQo„X+QlnQOl,X 方法二: 从时序图中可以看岀Y1Y2的状态为00~11-01~10~00。 设: Yi=Qyr=Qofl则状态图、状态表为: QlnQzX 05+iOow+i z 000 11 0 001 10 0 010 10 0 011 11 1 100 00 1 101 01 0 110 01 0 111 00 0 D]=21H+1
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