光栅编码器四倍频电路设计

0 0 x （保持） x=y
1 0 0 （移入 0） x>y
1 1 x （置数） x<y
1 1 x （置数） T
从次态的状态变量 Q1Q2Q3、s1s0、SL 和转换条件可直接导出移位寄存器控制端和置数 端的各个输入函数。
从光栅编码器输出信号的时序关系可以知道：不论光栅尺向哪个方向移动，AB 两相信 号的波形每循环一次共存在四个状态。因此，从时序电路的原理可以得出如下结论：用时序 电路对 AB 两相信号四倍频只需要两个记忆单元就足够了。按四倍频的要求，在信号的相对 状态按照移动方向的顺序发生改变时产生输出脉冲，其余状态（包括反方向移动时）均无信 号输出，根据这一要求，我们可以得到光栅尺正向移动时四倍频电路的状态转换表：
参见《THE ART OF DIGITAL DESIGN》P164
对于图 2-46 的 ASM 图，可直接从图中导出以计数器为控制器的状态转换表：
状态转换表
现态 状态编号 名字
0
S0
1
S1
4
S2
5
S3
3
S4
6
S5
7
S6
次 名字
S0 S1 S2 S2 S3 S4 S1 S5 S4 S0 S5 S6 S3 S0
1 0 （置数） r
1 1 （加 1） r（非）
0 x （保持） r（非）
1 0 （置数） r
0 x （保持） x=y
1 1 （加 1） x>y
1 0 （置数） x<y
1 1 （加 1） T
从次态的状态变量 Q2Q1Q0、CE、LD 和转换条件可直接导出计数器控制端和置数端的 各个输入函数。
对于图 2-46 的 ASM 图，可直接从图中导出以移位寄存器为控制器的状态转换表：
对于图 2-43 的 ASM 图，可直接从图中导出状态转换表如下：
现态
状态编号 名字
0
S0
1
S1
3
S2
2
S3
6
S4
状பைடு நூலகம்转换表
次
态
名字 CBA（Q2Q1Q0）
S0
000
S1
001
S2
011
S3
010
S4
110
S2
011
S0
000
转换条件
START（非） START
T T T K K（非）
从次态的状态变量 CBA（即书中的 Q2Q1Q0）和转换条件可直接导出各个
输出 Z 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0
从上表可以看出次态的状态变量 QAQB=AB，因此 DA=A， DB=B，由于 AB 两相信号 对倍频电路而言是异步信号，为使这两个信号与倍频电路同步，只要在 AB 信号和 DA DB 输入端之间各加一个 D 触发器即可实现信号同步，这样做还带来一个附加的好处，即同时 得到了 AB 的互补信号。
MUX 的输入函数：
寄存器 A（Q0）：
MAXA(0) START MAXA(1) T MAXA(6) K 其余输入端接F
寄存器 B（Q1）：
MAXB（1） T MAXB（2） T MAXB（3） T MAXB（6） K 其余输入端接F
寄存器 C（Q2）：
MAXB（2） T 其余输入端接F
从表中还可以看出，输出信号: Z A B S0 A B S1 A B S2 A B S3 由于在相邻的两个状态间，AB 信号中只有一个发生变化，因此上式可简化为:
Z AS0 BS1 BS2 AS3 这里用到了 AB 信号的互补信号。根据这里的分析不难得出相应的电路。 对于反向移动，仿照上表即可得出结果。
状态转换表
现态 状态编号 名字
0
S0
1
S1
4
S2
5
S3
3
S4
6
S5
7
S6
次 名字
S0 S1 S2 S2 S3 S4 S1 S5 S4 S0 S5 S6 S3 S0
态
Q1Q2Q3
000 100 001 001 011 010 100 111 010 000 111 110 011 000
转换条件
s1 s0 SL
a b p r xy
0 0 x （保持） 0 x 1 1 x （置数） 1 0
1 0 1 （移入 1） 1 1
1 1 x （置数） T
1 0 1 （移入 1） p（非）
1 0 0 （移入 0） p
1 1 x （置数） r
1 0 1 （移入 1） r（非） 0 0 x （保持） r（非）
1 1 x （置数） r
状态转换表
现态 状态编号 名字
0
S0
1
S1
2
S2
3
S3
次 名字
S0 S1 S2 S3 S0 S1 S2 S3 S0 S1 S2 S3 S0 S1 S2 S3
态 QAQB
00 01 10 11 00 01 10 11 00 01 10 11 00 01 10 11
转换条件 AB 00 01 10 11 00 01 10 11 00 01 10 11 00 01 10 11
态
Q2Q1Q0
000 001 100 100 101 011 001 110 011 000 110 111 101 000
转换条件
CE LD
a b p r xy
0 x （保持） 0 x
1 1 （加 1） 1 0
1 0 （置数） 1 1
1 0 （置数） T
1 1 （加 1） p（非）
1 0 （置数） p
注： 这里的设计方法与书中的不同，书中的电路是由前一状态来求现在的状态，而本设计
是由当前状态来求下一状态，因此，本设计的电路状态与书中的不同，应当引起注意。 虽然本设计和书中的设计采用同样的器件，但电路的接线有差异。当然，结果是相同 的，不过按时序电路的设计方法，这里的设计更加符合系统化设计思想。
将激励表改用状态转换表可使设计更为直观方便，不易出错。