基于EWB的数据检测电路的设计

基于EWB 的数据检测电路的设计

摘要: 序列检测器可用于检测一组或多组有二进制码组成的脉冲序列信号，这在数字

通信领域有广泛的应用。本文基于EWB 设计了“1111”序列信号检测电路，本文详细介绍了其设计原理及步骤，绘出仿真结果。

关键词: 数据检测; EWB; 序列信号 引言

序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，这在数

字通信领域有广泛的应用。当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1，否则输出0。由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始重新开始检测。

本文基于EWB 设计一“1111”序列信号检测电路，当一串待检测的串行数据（X ）进入检测器后，若有连续4个或4个以上1出现，则输出（Z ）为1，否则为0。

1 数据检测电路的逻辑设计[1][2]

1.1 逻辑抽象

逻辑抽象就是把要求实现的时序逻辑功能表现为时序逻辑函数，可以用状态转移表的形式，也可以用状态转移图的形式。这时需要：

⑴分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量以及电路的状态数。通常都是取原因（或条件）作为输入逻辑变量，取结果作输出逻辑变量。

⑵定义输入、输出逻辑状态和每个电路状态的含意，并将电路状态顺序编号。 ⑶按照题意列出电路的状态转移表或画出电路的状态转移图。 这样，就把给定的逻辑问题抽象为一个时序逻辑函数。

取输入数据为输入变量，用X 表示；取检测结果为输出变量，用Z 表示。 设电路在没有输入1以前的状态为0S ,输入一个1以后的状态为1S 。1S 状态表示来了一位有效“1”。在1S 状态下，若X 输入1个“0”，前功尽弃，回到0S 状态；若X 输入一位“1”，表明共来了两个连续“1”，故状态为2S 。2S 状态下来1来一位“0”同样回0S ；若X 来“1”，表示共来三个连续“1”，故状态为3S 。3S 状态下，若再来一位“1”

，即检测到连续四个“1”，故Z 输出“1”。状态仍

保留在3S 是为了使X 再来一位“1”时，仍能检测并输出(Z)“1”。依据设计要求即可得到状态转移表如表1.1.1所示和状态转换图如图1.1.1所示。

表 1.1.1 状态转移表

图 1.1.1 状态转移图

1.2 状态分配

状态分配又称状态编码[3]。

时序逻辑电路的状态是用触发器状态的不同组合来表示的。首先，需要确定触发器的数n 。因为n 个触发器共有n 2种状态组合，所以为获得时序电路所需的M 个状态，必须取n n M 221≤<-。

另外，要给每个电路状态规定对应的触发器状态组合。每组触发器的状态组合都是一组二值代码，因而又将这项工作称为状态编码。在M ﹤n 2的情况下，从2n 个状态中取M 个状态的组合可以有多种不同的方案，而每个方案中M 个状态的排列顺序又有许多种。如果编码方案选择得当，设计结果可以很简单。反之，编码方案选择不好，设计出来的电路就会复杂得多，这里面有一定的技巧。

此外，为便于记忆和识别，一般选用的状态编循

一定的规律。

根据状态转移表，有四个状态，刚好用两个触发器即可。令0S =00，1S =01，

2S =11，3S =10，分配的状态表如下表1.2.1所示。

表 1.2.1 状态分配表

如果取触发器状态1Q

0Q 的00、01、10和11分别代表并选定JK 触发器组成 这个检测电路，则可根据状态转换图画出电路次态和输出的卡诺图,如图1.2.1所示。

图1.2.1 次态、输出卡诺图

将图2分解为11+n Q 、1

0+n Q 和Z 的3个卡诺图。如图1.2.2所示。

图1.2.2 11+n Q 、1

0+n Q 、Z 卡诺图

经化简卡诺图可得到所设计的电路的状态方程为

n n

n n Q XQ XQ Q

10111+=+

n

n n n n Q Q X Q Q X Q 0

10110+=+ 得两驱动方程为

n

XQ J

1=, X K =1

n n n Q X Q X K Q X J 11010,+===

输出方程为Z=n

n Q XQ 01

1.3 选择器件，画出设计原理电路

本设计选用JK 触发器进行逻辑设计，具体的连接方法：输入端()X 和触发器F1的输出端Q 经过一个与门连到触发器F0的Q 端，输入端()X 经过一个非门和F1的Q 端经过一个或门连到F0的K 端，输入端()X 和F0的输出端Q 相连在经过一个与门连到F1的输入端J ，输入端()X 经过一个非门连到触发器F1的K 端。触发器F0的Q 端和输入端X 经过一个与门再和触发器F1的输出端Q 经过一个与门作为输出端()Z 。触发器F1、F0都接上高电平V CC ，同时两个触发器接上同一时钟信号CP 。得设计原理图如图1.3.1所示。

图 1.4 原理电路图

2 数据检测电路在EWB中的仿真[4][5][6]

2.1 EWB软件的简介

由加拿大Interactive Image Technologies 公司推出的EWB (Electronics Workbench) 是一个非常优秀的专门用于电子电路设计与仿真的软件,与其他电路仿真软件(Protel99)相比,具有界面直观、操作方便等优点。它改变了一般电路仿真软件输入电路必须采用文本方式的不便,创建电路选用元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上器件库和仪器库中直接选取。电子电路的分析、设计与仿真工作蕴含于轻点鼠标之间,不仅为电子电路设计者带来了无尽的乐趣,而且大大提高了电子设计工作的质量和效率。EWB 的元件库不仅提供了数千种电路元件供选用, 而且还提供了各种元器件的理想值, 因此,仿真的结果就是该电路的理论值, 这对于验证电路原理, 开发、设计新电路极为方便, 同时具有很大的灵活性。为电子系统的设计和电子产品的开发提供了一种全新的手段和便捷的途径。

2.2在EWB中绘制电路

(1) 双击桌面上EWB启动图标,进入EWB主窗口。

(2) 从库中调出全部电路部件:

单击数字器件库,用鼠标将2个JK触发器、1个或门、4个与非门、2个非门拖到工作区,并放置在适当的位置。

单击信号源库图标,用鼠标将电压源V CC拖到工作区的适当位置,以便于接线;按照接连方法连好电路图如图2.2.1所示。元件库栏中单击包含该元件的图标，打开该元件库。然后从元件库中将该元件拖到工作区，即可完成该元件的放置，采用同样的方法可以放置虚拟仪器和仪表。每个元器件或仪表都有接线端，将鼠标移动到相应的接线端，便出现一个黑点表示该处有连接，按住鼠标移动即可看见连线。注意，在十字交叉处的连接点，只能连接四条线。如果删除元件，选中该元件，按Delete键即可。绘制完电路后，便可对电路进行相应的分析。