数字逻辑第六章讲解

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数字逻辑第六章课件

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2. 应用举例
A3 =0时,片Ⅰ工作,片Ⅱ禁止
(1)功能扩展(利用使能端实现)
仿真 扩展位 控制 图3-9 用两片74LS138译码器构成4线—16线译码器 A3 =1时,片Ⅰ禁止,片Ⅱ工作 使能端
(2) 实现组合逻辑函数F(A,B,C)
F ( A, B, C ) mi (i 0 ~ 7)
Ai 0 0 0 0 1 1 1 1 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 Ci-1 0 1 0 1 0 1 0 1 Si 0 1 1 0 1 0 0 1 Ci 0 0 0 1 0 1 1 1
Si Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai Bi Ci 1 Ai ( Bi Ci 1 Bi Ci 1 ) Ai ( Bi Ci 1 Bi Ci 1 ) Ai ( Bi Ci 1 ) Ai ( Bi Ci 1 ) Ai Bi Ci 1
试将8421BCD码转换成余3BCD码 (1)真值表 (2)卡诺图
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8421码 余3码 B3 B2 B1 B0 E3 E2 E 1 E0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0
Yi S mi mi ( S 1, i 0,1,2,7)
比较以上两式可知,把3线—8线译码器 74LS138地址输入端(A2A1A0)作为逻辑函数的输 入变量(ABC),译码器的每个输出端Yi都与某一 个最小项mi相对应,加上适当的门电路,就可以利 用译码器实现组合逻辑函数。

电子课件电子技术基础第六版第六章门电路及组合逻辑电路可编辑全文

电子课件电子技术基础第六版第六章门电路及组合逻辑电路可编辑全文
1. 逻辑函数的表达方式 逻辑电路的功能可用逻辑函数来表述。对于某一实际问题 的功能要求,如果以逻辑自变量(原因)作为输入,以逻辑 因变量(结果)作为输出,那么当输入量的取值确定后,输 出量便随之确定,这种输出与输入之间的函数关系就称为逻 辑函数。
逻辑函数除可以用逻辑函数表达式(逻辑表达式)表示以 外,还可以用相应的真值表以及逻辑电路图来表示。真值表 与前述基本逻辑关系的真值表类似,就是将各个变量取真值 (0 和 1)的各种可能组合列写出来,得到对应逻辑函数的真 值(0 或 1)。逻辑电路图(逻辑图)是指由基本逻辑门或复 合逻辑门等逻辑符号及它们之间的连线构成的图形。
TTL 集成“与非”门的外形和引脚排列 a)外形 bOS 集成门电路以绝缘栅场效应管为基本元件组成, MOS 场效应管有 PMOS 和NMOS 两类。CMOS 集成门电路 是由 PMOS 和 NMOS 组 成的互补对称型逻辑门电路。它具 有集成度更高、功耗更低、抗干扰能力更强、扇出系数更大 等优点。
三、其他类型集成门电路
1. 集电极开路与非门(OC 门) 在这种类型的电路内部,输出三极管的集电极是开路的, 故称集电极开路与非门,也称集电极开路门,简称 OC 门。
OC 门 a)逻辑符号 b)外接上拉电阻
74LS01 是一种常用的 OC 门,其外形和引脚排列如图所 示。
74LS01 的外形和引脚排列 a)外形 b)引脚排列
2. 主要参数 TTL 集成“与非”门的主要参数反映了电路的工作速度、抗 干扰能力和驱动能力等。
TTL 集成“与非”门的主要参数
TTL 集成“与非”门具有广泛的用途,利用它可以组成很多 不同逻辑功能的电路,其外形和引脚排列如图所示。如 TTL“ 异或”门就是在 TTL“与非”门的基础上适当地改动和组合而成 的;此外,后面讨论的编码器、译码器、触发器、计数器等 逻辑电路也都可以由它来组成。

《数字逻辑教案》

《数字逻辑教案》

《数字逻辑教案》word版第一章:数字逻辑基础1.1 数字逻辑概述介绍数字逻辑的基本概念和特点解释数字逻辑在计算机科学中的应用1.2 逻辑门介绍逻辑门的定义和功能详细介绍与门、或门、非门、异或门等基本逻辑门1.3 逻辑函数解释逻辑函数的概念和作用介绍逻辑函数的表示方法,如真值表和逻辑表达式第二章:数字逻辑电路2.1 逻辑电路概述介绍逻辑电路的基本概念和组成解释逻辑电路的功能和工作原理2.2 逻辑电路的组合介绍逻辑电路的组合方式和连接方法解释组合逻辑电路的输出特点2.3 逻辑电路的时序介绍逻辑电路的时序概念和重要性详细介绍触发器、计数器等时序逻辑电路第三章:数字逻辑设计3.1 数字逻辑设计概述介绍数字逻辑设计的目标和方法解释数字逻辑设计的重要性和应用3.2 组合逻辑设计介绍组合逻辑设计的基本方法和步骤举例说明组合逻辑电路的设计实例3.3 时序逻辑设计介绍时序逻辑设计的基本方法和步骤举例说明时序逻辑电路的设计实例第四章:数字逻辑仿真4.1 数字逻辑仿真概述介绍数字逻辑仿真的概念和作用解释数字逻辑仿真的方法和工具4.2 组合逻辑仿真介绍组合逻辑仿真的方法和步骤使用仿真工具进行组合逻辑电路的仿真实验4.3 时序逻辑仿真介绍时序逻辑仿真的方法和步骤使用仿真工具进行时序逻辑电路的仿真实验第五章:数字逻辑应用5.1 数字逻辑应用概述介绍数字逻辑应用的领域和实例解释数字逻辑在计算机硬件、通信系统等领域的应用5.2 数字逻辑在计算机硬件中的应用介绍数字逻辑在中央处理器、存储器等计算机硬件部件中的应用解释数字逻辑在计算机指令执行、数据处理等方面的作用5.3 数字逻辑在通信系统中的应用介绍数字逻辑在通信系统中的应用实例,如编码器、解码器、调制器等解释数字逻辑在信号处理、数据传输等方面的作用第六章:数字逻辑与计算机基础6.1 计算机基础概述介绍计算机的基本组成和原理解释计算机硬件和软件的关系6.2 计算机的数字逻辑核心讲解CPU内部的数字逻辑结构详细介绍寄存器、运算器、控制单元等关键部件6.3 计算机的指令系统解释指令系统的作用和组成介绍机器指令和汇编指令的概念第七章:数字逻辑与数字电路设计7.1 数字电路设计基础介绍数字电路设计的基本流程解释数字电路设计中的关键概念,如时钟频率、功耗等7.2 数字电路设计实例分析简单的数字电路设计案例讲解设计过程中的逻辑判断和优化7.3 数字电路设计工具与软件介绍常见的数字电路设计工具和软件解释这些工具和软件在设计过程中的作用第八章:数字逻辑与数字系统测试8.1 数字系统测试概述讲解数字系统测试的目的和方法解释测试在保证数字系统可靠性中的重要性8.2 数字逻辑测试技术介绍逻辑测试的基本方法和策略讲解测试向量和测试结果分析的过程8.3 故障诊断与容错设计解释数字系统中的故障类型和影响介绍故障诊断方法和容错设计策略第九章:数字逻辑在现代技术中的应用9.1 数字逻辑与现代通信技术讲解数字逻辑在现代通信技术中的应用介绍数字调制、信息编码等通信技术9.2 数字逻辑在物联网技术中的应用解释数字逻辑在物联网中的关键作用分析物联网设备中的数字逻辑结构和功能9.3 数字逻辑在领域的应用讲述数字逻辑在领域的应用实例介绍逻辑推理、神经网络等技术中的数字逻辑基础第十章:数字逻辑的未来发展10.1 数字逻辑技术的发展趋势分析数字逻辑技术的未来发展方向讲解新型数字逻辑器件和系统的特点10.2 量子逻辑与量子计算介绍量子逻辑与传统数字逻辑的区别讲解量子计算中的逻辑结构和运算规则10.3 数字逻辑教育的挑战与机遇分析数字逻辑教育面临的挑战讲述数字逻辑教育对培养计算机科学人才的重要性重点和难点解析重点环节一:逻辑门的概念和功能逻辑门是数字逻辑电路的基本构建块,包括与门、或门、非门、异或门等。

数字逻辑第6章习题解答

数字逻辑第6章习题解答

习题六6.1 可编程逻辑器件有哪些主要特点?PLD作为一种通用型可编程逻辑器件,而它的逻辑功能又是由用户通过对器件编程来自行设定的。

它可以把一个数字系统集成在一片PLD上,而不必由芯片制造厂商去设计和制作专用集成芯片。

采用PLD设计数字系统和中小规模相比具有如下特点:(1) 减小系统体积:单片PLD有很高的密度,可容纳中小规模集成电路的几片到十几片。

(低密度PLD小于700门/片,高密度PLD每片达数万门,最高达25万门)。

(2) 增强逻辑设计的灵活性:使用PLD器件设计的系统,可以不受标准系列器件在逻辑功能上的限制;用户可随时修改。

(3) 缩短设计周期:由于可完全由用户编程,用PLD设计一个系统所需时间比传统方式大为缩短;(4) 用PLD与或两级结构实现任何逻辑功能,比用中小规模器件所需的逻辑级数少。

这不仅简化了系统设计,而且减少了级间延迟,提高了系统的处理速度;(5) 由于PLD集成度高,测试与装配的量大大减少。

PLD可多次编程,这就使多次改变逻辑设计简单易行,从而有效地降低了成本;(6) 提高系统的可靠性:用PLD器件设计的系统减少了芯片数量和印制板面积,减少相互间的连线,增加了平均寿命, 提高抗干扰能力,从而增加了系统的可靠性;(7) 系统具有加密功能:多数PLD器件,如GAL或高密度可编程逻辑器件,本身具有加密功能。

设计者在设计时选中加密项,可编程逻辑器件就被加密。

器件的逻辑功能无法被读出,有效地防止电路被抄袭。

6.2 常见PLD器件有哪些主要类型?常见PLD器件根据可编程逻辑器件问世的时间,我们把PLA、PAL和GAL称为早期的可编程逻辑器件,把CPLD及FPGA称为近代的可编程逻辑器件。

也有人把它们分别称为低密度PLD和高密度PLD。

6.3 简述PAL和PLA在结构上的主要区别。

PAL是由可编程的与阵列、固定的或阵列和输出电路三部分组成。

有些PAL器件中,输出电路包含触发器和从触发器输出端到与阵列的反馈线,便于实现时序逻辑电路。

精品课件-数字逻辑简明教程(江小安)-第6章

精品课件-数字逻辑简明教程(江小安)-第6章

第六章 脉冲波形的产生与变换 图6-1 RC暂态电路波形
第六章 脉冲波形的产生与变换
由图6-1可看出,脉冲形成电路的组成应有两大部 分:惰性电路和开关。开关是用来破坏稳态,使惰性电路产生 暂态的。开关可用不同的电子器件来完成,如可用运算放大器, 分立器件晶体三极管或场效应管,也可以用逻辑门。目前用得 较多的是555
uC (0 ) 0 uC () U DD
充 (R1 R2 )C
第六章 脉冲波形的产生与变换
电路处于维持原状态,电容C不可能充至UDD。过程如下:
当 1U 电管3 V
DD
uC
2 3
U
时,但当
DD
uC
2 3
UD时D ,输出uO为低电平,放
放电管V导通时,电容C通过电阻R2和放电管放电,电路进 入第二暂稳态期,放电过程为
R是专门设置的可从外部进行置“0”的复位端,当R=0 时,经反相后将或非门封锁,输出为0,使Q=0,输出uO=0。
第六章 脉冲波形的产生与变换
4. 放电管V是N沟道增强型的MOS管,其控制栅为0电平 时截止,为1 两级反相器构成输出缓冲级,反相器的设计考虑了有 较大的电流驱动能力,一般可驱动两个TTL门电路。同时,输 出级还起隔离负载对定时器影响的作用。
为了使电路能正常工作,要求外加触发脉冲的宽度TIW 小 信于 号TuWI和触发电路之间加一微分电路,如13 U图。DD6为-此4所,示常。在输入
第六章 脉冲波形的产生与变换 图6-4 具有微分环节的单稳态电路
第六章 脉冲波形的产生与变换 恢复期:当放电管V导通时,定时电容C通过放电管迅
速放电,即进入恢复期,恢复到静止期状态。恢复期TR由下式 决定:
第六章 脉冲波形的产生与变换

数字逻辑第六章

数字逻辑第六章

LDB ( Q2 Q1 ) T2
ADD Q2Q1 (电平信号控制)
CLR Q2 Q1 (电平信号控制)
1
2
P172 例6 举例
T 1 T1 T2
T1
2
3
4
5
6
7
8
T2
CLR
LDA LDB ADD
P172 例6 举例
例2
已知ASM图如下,用PLA阵列和一定数量的D触发器实现。
3个状态-----需要2个触发器
S0 S1 S2 S3
函数发生器
4
Ai i = 0,1,2,3
4
Bi
子系统ALU
74LS181功能表
演示_74LS181功能
74LS181
● 二、寄存器堆
寄存器
通用寄存器: 暂存参与ALU运算的数据和结果。4、8、16、32位
专用寄存器: 状态寄存器、指令寄存器、程序计数器
ALU A E A0~3 B E B0~3 双端口寄存器组
数字系统
要求
最上层系 统设计
划分
若干子系统
划分
若干功能块
From top to down 自上而下
设计控制器 简单的模块
时序机
数字系统的设计方法
概念设计 系统验证 系统设计和描述
系统划分 设计者
功能验证
子系统功能描述
综合 电子系统设计自动化 EDA Electronic Design Automation 芯片 数字系统的设计流程
0
1
X
S2
S3
1 0 P169 例4演示 ASM图举例
1
X
Z=1
例3 同步时序状态机如图所示,其中X1、X2是两个外部输入信号,Z是 输出信号。将时序状态机转换为ASM图。

数字逻辑第四版白中英第六章

数字逻辑第四版白中英第六章

第六章数字系统6.1 数字系统的基本概念6.2 数据通路6.3 由顶向下的设计方法6.4 小型控制器的设计6.5 微程序控制器的设计6.6 数字系统设计实例返回目录6.1 数字系统的基本概念6.1.1 一个数字系统实例6.1.2 数字系统的基本模型6.1.3 数字系统与逻辑功能部件的区别6.1.1 一个数字系统实例数字系统是由许多基本的逻辑功能部件有机连接起来完成某种任务的数字电子系统,其规模有大有小,复杂性有简有繁。

图6.1表示生产线上药片计数和装瓶控制显示系统的组成框图,它是一个典型的数字系统应用模型。

图6.1 药片装瓶计数显示系统框图6.1.2 数字系统的基本模型图6.2数字系统基本模型6.1.3 数字系统与逻辑功能部件的区别6.2 数据通路6.2.1 总线结构6.2.2 数据通路实例6.2.1 总线结构1.总线的概念图6.3 总线原理示意图2.总线的逻辑结构图6.4多路选择器构成的数据总线图6.5(a)三态门构成的数据总线图6.5(b)三态门构成的数据总线6.2.2 数据通路实例图6.6数据通路6.3 由顶向下的设计方法6.3.1 数字系统的设计任务6.3.2 算法状态机和算法流程图6.3.1 数字系统的设计任务•数字系统的设计任务主要包括下列几部分:(1)对设计任务进行分析,根据课题任务,把所要设计的系统合理地划分成若干子系统,使其分别完成较小的任务。

(2)设计系统控制器,以控制和协调各子系统的工作。

(3)对各子系统功能部件进行逻辑设计。

•【例2】设计一个简单的8位二进制无符号数并行加法运算器,使之能完成两数相加并存放累加和的要求。

图6.7 累加运算器基本框图6.3.2 算法状态机和算法流程图图6.8 状态及其时间关系•(2)分支框。

•(3)条件输出框。

•(4)状态单元。

图6.9 算法流程图的基本图形•【例3】将图6.10(a )所示的米里机状态图转换成ASM 流程图。

•【例4】将图6.11(a )所示的四状态机转换成ASM 流程图。

《数字逻辑设计》第6章 险象及消除

《数字逻辑设计》第6章 险象及消除
3)3号门:或门功能错误,有问题
if WYZ=001, F=X' from X to F:存在3条路径
组ห้องสมุดไป่ตู้电路中的险象
功能冒险
多个输入信号 同时改变,因 速度不同产生 错误信号脉冲
F (100) = F (111) = 1
BC A 00 01 11 10
0 11 1 1 0
初值 C 较快: 100 B 较快: 100
过渡值 101 110
终值 111 111
F值 111 101
静态1冒险
BC: 00 11
真值表
ABC F 0000 0010 0100 0111 1001 1011 1100 1111
Unit 6 组合逻辑电路设计
使用有限扇入门设计组合电路 组合电路中的险象
Gate Delays Static hazard
险象判断及消除
静态1冒险 静态0冒险
输出波形
动态冒险 输入信号发生一次改变引起多个 错误信号脉冲
功能冒险 多个输入信号的变化不同步而产 生的错误信号脉冲
Example
组合电路中的险象
F = AB+AC
理论上
if B = C =1 F = A + A=1
A
B
e
d
A
g
+F
dg
e
C
F
tp
实际上
静态1冒险
Example
化简后是否存在相切的卡诺圈
F = AD+AC+ABC
CD AB 00
00 0 01 0 11 1 10 0
01 11 10 111 111 100 000
BCD=101时,存在险象

数字逻辑设计第6章 时序逻辑电路习题与解答

数字逻辑设计第6章 时序逻辑电路习题与解答
图 6-73 题 6-10 解:
L’/C 为 1 时,装入无效,161 对输入的 CLK 进行计数。 L’/C 为 1 或为 O 时,装入有效,而装入值为 D3=Q2,D2=Q1,D1=Q0,D0=串 行输入数据,所以该电路的功能将数据左移,低位补的是串行输入数据。 6-11 试分析图 6-74 的计数器在 C=1 和 C=0 时各为几进制计数器?
第 6 章 习题
6-1 说明时序电路和组合电路在逻辑功能和电路结构上有何不同?
题 6-1 答:
逻辑功能上,时序电路任一时刻的输出不仅取决于当时的输入,而且与电路 的原状态有关。
结构上的特点有两点: (1)时序电路中包含存储元件,通常由触发器构成。 (2)时序电路的存储元件的输出和电路输入之间存在着反馈连接。
Q2Q1Q0
000
/0
/1
001
/0
010
/0
101
/0
100
/0
011
由状态转换图可画出 Q2Q1Q0 和输出 F 的状态卡诺图如下:
Q1Q0 Q2 00 01 11 10
00
0
10
Q1Q0
Q2
00
01 11 10
00
10
0 10
11 0 X X
(a)Q2 卡诺图
Q1Q0 Q2 00 01 11 10
6-3 试分析图 6-69 所示时序逻辑电路的逻辑功能,写出电路的驱动方程、状态 方程和输出方程,画出电路的状态转换图。
F
FF0
DQ >C 1 Q
CLK
FF1
DQ >C 1 Q
图 6-69
题 6-3 解:根据图 6-69 可写出如下驱动方程:

第6章 数字逻辑基础

第6章  数字逻辑基础

6.3 逻辑代数基础
6.3.1 基本逻辑运算
逻辑运算共有三种基本运算:与、或、非。 ⒈ 与逻辑和与运算
⑴ 逻辑关系 只有当决定某种结果的条件全部满足时, 这个结果才能产生。 B=AB ⑵ 逻辑表达式: F=A· ⑶ 运算规则: ① 0· 0= 0 ② 0· 1=1· 0= 0 ③ 1· 1= 1 口诀:有0出0,全1出1。 ⑷ 逻辑电路符号 国标符号 与逻辑关系示意图
⑴ 逻辑关系 条件和结果总是相反。 ⑵ 逻辑表达式: F= A
⑶ 运算规则: ① A=0,F=1
② A=1,F=0 ⑷ 逻辑电路符号 非逻辑关系示意图
国标符号
常用符号
国际符号
⒋ 复合逻辑运算 复合逻辑运算次序规则:
① 有括号时,先括号内, 后括号外; ② 有非号时应先进行非 运算; ③ 同时有逻辑与和逻辑 或时,应先进行与运算。
⒉ 十六进制数
[N]16=hi-1 hi- 2 = 进位规则:逢十六进一 ×16i-1 + ×16i-2 + … + h1 ×161 + h0 ×160
n h × 16 ∑n n=0
i -1
例如:AB H=10×161+11×160=160+11=171 尾缀H表示数N是十六进制数
表6-1 十六进制数、二进制数和十进制数对应关系表
表6-2 十进制数与 8421 BCD码对应关系 十进制数 8421 BCD码 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 4 0100 5 0101 6 0110 7 0111 8 1000 9 1001
⒉ 转换关系 ⑴ BCD码与十进制数相互转换 【例6-7】[010010010001]BCD=[0100 1001 0001]BCD=491 4 9 1 【例6-8】786=[0111 1000 0110]BCD=[011110000110]BCD 7 8 6 ⑵ BCD码与二进制数相互转换

习题解答(第六章)

习题解答(第六章)

n
n
= X0 + Xi×2-i = -2Xs+ X0 + Xi×2-i
i 1
i 1


多项式表示法 → 配项

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第六章 6.5
第六章 6.9
r 6.9 讨论若[X]补>[Y]补,是否有X>Y? 解: r 若[X]补>[Y]补,不一定有X>Y。 r 当 X > 0、Y > 0 时, [X]补 - [Y]补=X-Y
当 X < 0、Y< 0 时, [X]补 - [Y]补=2+X-(2+Y)=X-Y 所以,[X]补 > [Y]补时, X > Y成立。 r 当X>0、 Y<0 时,X>Y,但由于负数补码的符号位为 1,则[X]补<[Y]补。 r 当X<0、 Y >0 时,有X < Y,但[X]补>[Y]补。
补 码 [X]补 0 001 1010 1 001 1010 1 111 0001
原 码 [X]原 同补码
1 110 0110 1 000 1111
真值 同补码 -110 0110 -000 1111

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第六章 6.10
r 6.10 设[X]补 = a0 .a1a2a3a4a5a6,其中ai取0或1,若要X>-0.5,求 a0,a1,a2,……,a6的取值。

数字逻辑-第6讲

数字逻辑-第6讲

计数顺序
N 进制 计数器 计数规 律举例0 1 2 3 4 5
计 数 状 态 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0
具有 5 个独 立的状态,计满 5 个计数脉冲后, 电路状态自动进 入循环。故为五 进制计数器。
计数的最大数目称为计数器的“模”,用 M 表示。 模也称为计数长度或计数容量。 五进制计数器也称模 5 计数器;十进制计数器则 n 个触发器有 2n 种输出,最多可实现模 2n 计数。 为模 10 计数器;3 位二进制计数器为模 8 计数器。
Q
Q
Y
n 1 Q2n1 1 0 2 n 1 Q1n 1 1 0 1 n 1 0 0 Q0n 1 1 1 0
0 1 0 1 0 1 0
Y 0 1 1 00
1
1
1
0 1 0 1 0 1 0 1
1 1 1 1 0 0 0 0
0 0 0 0 1 1 0 0
时序电路的一般方框图如下:
X(x1,x2…xi)代表输入信号 Y(y1,y2…yj)代表输出信号
Q(q1,q2…ql)代表存储电路的 输出
Z(z1,z2…zk)代表存储 电路的输入信号
这些信号之间的关系可用三个向量函数表示: Y(tn) = F[X(tn),Q(tn)] Q(tn+1) = G[Z(tn),Q(tn)] Z(tn) = H[X(tn),Q(tn)] 输出方程 状态方程 驱动方程
计数器用作分频器
CP Q0 Q1 计数器为什么能用作分频器? 怎么用?
f Q0 1 f CP 2 1 f CP 4 1 f CP 8 1 f CP 16
f Q1
f Q2 f Q3

第六章 时序逻辑电路计数器

第六章 时序逻辑电路计数器

EP ET
CLK Q0 Q1 Q2
C LD LD R D RD Q3
(b)功能表
图6.3.9 4注:74161和74LS161只是内部电路结构有些区别。74LS163 也是4位二进制加法计数器,但清零方式是同步清零
01
01
0
6.3.2 计数器
0 0 0 0 1 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
Ti Qi 1Qi 2 ...Q0 T0 1
T 触发器
1.定义: 凡在时钟信号作用下,具有表5.6.3所示功能的触 发器称为T 触发器 表5.6.3
在数字电路中,凡在 CP 时钟脉冲 控制下,根据输入信号T取值的不 同,具有保持和翻转功能的电路 ,即当 T=0 时能保持状态不变 , T=1 时一定翻转的电路,都称为 T 触发器。 2.特性方程: 由特性表可得
(a)逻辑图形符号 (b)功能表 图6.3.12 同步十六进制可逆计数器74LS193的图形符号及功能表
6.3.2 计数器
2. 同步十进制计数器:
①加法计数器 基本原理:在四位二 进制计数器基础上修 改,当计到1001时, 则下一个CLK电路状 态回到0000。
T1 Q0 Q0Q3
6.3.2 计数器
K1 & T3 J Q3 6 7 8 9 10 11 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 3 2 1 0 9 0 0 0 1 0
C K1
6.3.2 计数器
其逻辑电路如图6.3.15所示
驱动方程:
T0 1 (Q3 Q2 Q1 ) T1 Q0 Q0 (Q1 Q2 Q3 ) T2 Q1 Q1 Q0 T3 Q2

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d0 d1 d2 d3
Q0 nQ1nQ2 nQ3 n
异步清“0” 并行输入 保持
CP CR
74175移位功能: 将Q0接D1、Q1接D2、Q2接 D3 。此时寄存器成串 入/串出的右移移位寄 存器。
6.4.2移位寄存器
1)五种类型(串入—并出单向;串入—串出单向;串并入—串出单向;
串并入—并出单向;串并入—并出双向)
(2)4位右移移存器74195(具有双端串行输入、并行输入和串、并行输出功能)
S/L J K

CR
CP
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1
01
23
功能
0
0 0 0 0
异步清除
1
00
51
01
1
10
1
11
1

0 Q0nQ1nQ2n 串入、右移
1

Q0 nQ0 nQ1 nQ2 n
6
1

M0 1
CR 74194(II) >CP
M1
DSR
D0 D1 D2 D3
1
1
0 D’0 D’1 D’2
I
II
启动
Q0 Q 1 Q2 Q3

Q0 Q1 Q2 Q3

CP1↑ CP2↑ CP3↑ CP4↑ CP5↑ CP6↑ CP7↑
0 D’0 D’1 D’2 1 0 D’0 D’1 1 1 0 D’0 11 1 0 11 1 1 11 1 1 11 1 1
M0
M1
D0
D1
D2
D3
DS
L
DS
L
M0
M1
CP
串入 D’6~ D’0

(完整word版)数字逻辑第六章

(完整word版)数字逻辑第六章

第六章时序逻辑电路1 :构成一个五进制的计数器至少需要()个触发器A:5B:4C:3D:2您选择的答案: 正确答案: C知识点:n个触发器可构成一个不大于2n进制的计数器。

A -————-————-——-——--——------——--——----——--———-——-—-———————--—-—————-——--————-—2 :构成一个能存储五位二值代码的寄存器至少需要()个触发器A:5B:4C:3D:2您选择的答案:正确答案: A知识点:一个触发器能储存1位二值代码,所以用n个触发器组成的寄存器能储存n位二值代码。

—-————-—---—---—-—-——--—-—-—----————---—---———--—---—--——---—-------—-——--——3 : 移位寄存器不具有的功能是()A:数据存储B:数据运算C:构成计数器D:构成译码器您选择的答案: 正确答案: D知识点:移位寄存器不仅可以存储代码,还可以实现数据的串行—并行转换、数值的运算、数据处理及构成计数器。

-—-—————---—--——--—-——---——-———-—--—---——---————-————-----——-—--—-————--————4 :下列说法不正确的是()A:时序电路与组合电路具有不同的特点,因此其分析方法和设计方法也不同B:时序电路任意时刻的状态和输出均可表示为输入变量和电路原来状态的逻辑函数C:用包含输出与输入逻辑关系的函数式不可以完整地描述时序电路的逻辑功能D:用包含输出与输入逻辑关系的函数式可以完整地描述时序电路的逻辑功能您选择的答案:正确答案: D知识点:时序逻辑电路的逻辑关系需用三个方程即输出方程、驱动方程及状态方程来描述。

——---—-——-—————--—-——----—---—-—---—-——--—-—------————-——--——--———--—-------5 : 下列说法正确的是( )A:时序逻辑电路某一时刻的电路状态仅取决于电路该时刻的输入信号B:时序逻辑电路某一时刻的电路状态仅取决于电路进入该时刻前所处的状态C:时序逻辑电路某一时刻的电路状态不仅取决于当时的输入信号,还取决于电路原来的状态D:时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分,其中组合电路是必不可少的您选择的答案: 正确答案: C知识点:时序逻辑电路的特点:时序逻辑电路中,任意时刻的输出不仅取决于该时刻的输入,还取决于电路原来的状态.时序逻辑电路通常包含组合电路和存储电路两个组成部分,其中存储电路是必不可少的。

数字逻辑知识点

数字逻辑知识点
三态门的输出除了“0”、“1”状态外,还有“高阻”态。(控制端信号的作用:选通)
TTL与MOS集成逻辑门多余输入端的处理:
与门/与非门——多余输入端接高电平
或门/或非门——多余输入端接低电平
要牢记各种门电路的逻辑符号!(教材P243~244)
第三章布尔代数与逻辑函数化简
基本公式
基本法则:
代入法则:逻辑等式中的任何变量A,都可用另一函数Z代替,等式仍然成立。
第四章组合逻辑电路
组合逻辑电路的定义
组合逻辑电路的分析过程:
(1)由给定的逻辑电路图,写出输出端(关于输入)的逻辑表达式;
(2)列出真值表;
(3)从真值表概括出逻辑功能;
(4)对原电路进行改进设计,寻找最佳方案(这一步不一定都要进行)。
组合逻辑电路的设计步骤:
(1)将文字描述的逻辑命题变换为真值表,这是十分重要的一步。
由反演律(参见第三章摩根定理)可以看出,利用“与”和“非”可以得出“或”;利用“或”和“非”可以得出“与”。因此,“与非”、“或非”、“与或非”这三种复合运算中的任何一种都能实现“与”、“或”、“非”的功能,即这三种复合运算各自都是完备集。
集成逻辑门
由于软件工程专业没有电路、模拟电子的先修课程,此部分涉及到电路细节部分不作要求,只概念性地了解相关集成逻辑芯片的逻辑功能及芯片系列的参数等。
两种表示法:
或:
(满足约束关系式的输入变量取值为“合法”取值,
不满足约束关系式的输入变量取值为“非法”取值——无关项×)
有利于逻辑函数的化简时可以利用相应的无关项。
逻辑函数的描述方法常用的有:
真值表法、布尔代数法、卡诺图法、逻辑图法、波形(时序)图法
(其中 布尔代数法、逻辑图法具有“多样性”)

(完整word版)《数字逻辑》(第二版)习题答案-第六章

(完整word版)《数字逻辑》(第二版)习题答案-第六章

习 题 六1 分析图1所示脉冲异步时序逻辑电路。

(1) 作出状态表和状态图; (2) 说明电路功能。

图1解答(1)该电路是一个Mealy 型脉冲异步时序逻辑电路。

其输出函数和激励函数表达式为211221212Q D x C Q D x Q CQ x Q Z =====(2)电路的状态表如表1所示,状态图如图2所示。

现 态 Q 2 Q 1次态/输出ZX=10 0 0 1 1 0 1 1 01/0 11/0 10/0 00/1图2(3) 由状态图可知,该电路是一个三进制计数器。

电路中有一个多余状态10,且存在“挂起”现象。

2 分析图3所示脉冲异步时序逻辑电路。

(1) 作出状态表和时间图; (2) 说明电路逻辑功能。

图3解答○1 该电路是一个Moore 型脉冲异步时序逻辑电路,其输出即电路状 态。

激励函数表达式为 1321123132233Q C C CP;C 1;K K K 1J ; Q J ; Q Q J =========○2 电路状态表如表2所示,时间图如图4所示。

表2图4○3 由状态表和时间图可知,该电路是一个模6计数器。

3 分析图5所示脉冲异步时序逻辑电路。

(1) 作出状态表和状态图; (2) 说明电路逻辑功能。

图5时 钟CP 现 态 Q 3 Q 2 Q 1 次 态 Q 3(n+1)Q 2(n+1)Q 1(n+1)11111111000 001 010 011 100 101 110 111 001 010 011 100 101 000 111 000解答○1 该电路是一个Moore 型脉冲异步时序逻辑电路,其输出函数和激励函数表达式为322111132212122212x y x R ; x S y x y x x R ; y y x S y y Z +==++===○2该电路的状态表如表3所示,状态图如图6所示。

表3现态 y 2y 1次态y 2(n+1)y 1(n+1)输出 Zx 1 x 2 x 3 0001 11 1001 01 01 0100 11 00 0000 00 10 000 0 0 1图6○3 该电路是一个“x 1—x 2—x 3”序列检测器。

数字逻辑专题知识讲座

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二、输入信号旳形式与约束
形式: 输入信号为脉冲信号 约束:
1. 输入脉冲旳宽度必须确保触发器可靠翻转; 2. 输入脉冲旳间隔必须确保前一种脉冲引起旳电路响应
完全结束后,后一种脉冲才干到来; 3. 不允许两个或两个以上输入端同步出现脉冲。(why?)
理由:因为客观上两个或两个以上脉冲是不可能精确地“同 步”旳,在没有时钟脉冲同步旳情况下,由不可预知旳时间 延迟造成旳微小时差,可能造成电路产生错误旳状态转移.
一、措施与环节
1.措施 与同步时序逻辑电路设计大至相同。
主要应注意两个问题:
(1)因为不允许两个或两个以上输入端同步为1(用1表达 有脉冲出现),设计时能够作如下处理:
※ 当有多种输入信号时,只需考虑多种输入信号中仅 一种为1旳情况,从而使问题旳描述得以简化。
※ 在拟定鼓励函数和输出函数时,可将两个或两个以 上输入同步为1旳情况作为无关条件处理,从而有利于函数 旳简化。
解 由题意可知,该序 列检测器为Moore型脉 冲异步时序电路。
Why?
(1)作出原始状态图和原始状态表 设初始状态为A,并假定用x1表达x1端有脉冲输入,x2表
达x2端有脉冲输入。根据题意可作出原始状态图如图6.11 所示,原始状态表如表6.11所示。
(2)状态化简 用隐含表法检验表6.11所示状态表,可知该状态表中旳
图6.14 电平异步时序逻辑电路 旳构造模型
2.构成 电平异步时序逻辑电路可由逻辑门加反馈构成。 例如,一种用“或非”门构成旳R-S触发器,其构造如下 图所示。
3.逻辑方程 电路可用下列逻辑方程组描述:
Zi = fi(x1,┄,xn,y1,┄,yr) i=1,┄,m Yj = gj(x1,┄,xn,y1,┄,yr) j=1,┄,r yj(t+△tj) = Yj(t)
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第六章习题答案1现有D触发器组成的三个n位寄存器,需要连接起来传送数据。

当控制信号S a有效时,执行(Ra)→Rc 的操作;当控制信号S b有效时,执行(R b)→R C的操作。

试写出连接电路的逻辑表达式,并画出逻辑电路图。

解:Rc = Ra·Sa·LDC + Rb·Sb·LDC2 现有D触发器组成的四个8位寄存器,要求它们之间实现数据传送,试设计连接电路。

解:BUS3 ALU的输出端一般带有一个移位器,其功能为:①ALU输出正常传送;②ALU输出左移1位(ALU i+1)传送;③ALU输出右移一位(ALU i-1)传送。

试设计移位器的逻辑电路。

解:4 一个系统有A,B两条总线,为了接收来自任何一条总线上的数据并驱动任何一条总线,需要一个总线缓冲寄存器。

请用D触发器和三态门设计一个总线缓冲寄存器。

解:5 试构造能完成下列程序操作的ASM图:(a)if X = N, then … 。

(b)if X≠N, then …, else …。

解:(c)for X from A to B, step C, do… 。

解:(d)while X = Y, do …。

解:(e X < O, then …, else …。

解:6 有一个数字比较系统,它能对两个8位二进制进行比较。

其操作过程如下:先将两个8位二进制数存入寄存器A和B, 然后进行比较,最后将大数移入寄存器A中。

要求:⑴画出此系统方框图,并构造ASM流程图。

⑵设计一个计数器型控制器。

解:(1)②状态转移真值表PS NSB A B( D ) A( D )转移条件 C0 00 11 0 1 10 11 01 11 00 1无条件转移无条件转移无条件转移( A > B ) = 1A >B = 0根据 NS = PS·C 公式,激励方程表达式为:B ( D ) = BA + BA + BA·( A > B )A ( D ) = BA + BA + BA·( A >B ) = A + BA ·( A > B )③电路图④ 控制信号表达式:7. 根据题6的条件,设计一个MUX 型控制器。

① ASM 流程图LDR bLDR aCAPLDR b = ( 状态 a + 状态 c ) T 2 = ( BA + BA ) T 2 = AT 2LDRa = 状态 b ·T 2 = BAT 2CAP = 状态 d = BALDR b LDR a CAPB 2② 状态转移表③ 电路图④ 控制信号表达式为:LDR B =(状态a +状态c)·T 2=(+B )·T 2LDR A =状态b·T 2=A·T 2 CAP=状态d =BA8. 根据题6的条件,设计一个定序型控制器。

① ASM 流程图十进制编码PS NSBA B(D)A(D)转移条件C0 (00)1 (01)2 (10)3 (11)001101010111010101C B =0 , C A =1C B =1, C A =0C B =1, C A =1C B =(A>B), C A =0 BA >C A =CB =0, LDR ALDR BCAPT 清B A A B②状态转移表(3)写出激励方程NS=Σ PS·C控制信号表达式(4)逻辑电路图9.根据题6的条件,设计一个微程序控制器。

①微程序流程图②微指令格式③定时信号T1-----打入微指令寄存器定时 T2-----执行部件控制信号定时 T3-----修改微地址并读出控存定时 ④ 微程序控制器电路⑤ 微程序代码10. 某控制器的状态表如下表所示,其中X 和Y 为输入变量,试设计一个计数器型控制器。

① ASM 流程图与编码(Q 1,Q 2为两个触发器) 令 状态A=00, B=01, C=10, D=11当前微地址微指令二进制代码微命令判别下一微地址000001000101100010001010000100010100010110000100PS NS输出FXY=00 01 10 11XY=00 01 10 11A B C DA B C D A A C D A B B D ABCD0001000101111001② 状态转移表③ 激励方程表达式利用NS=∑PS·C 公式,使用D 触发器。

Q 2(D)=·X + ·XY + Q 1·X + Q 1·XY +Q 2·XY + Q 2 Q 1·X + Q 2 Q 1·XY= ·X + ·XY + Q 1·XQ 1(D) = ·Y + Q 1·XY + Q 2(X+Y) + Q 2Q 1·Y = ·Y + Q 2·X + Q 2·Y ④ 电路图PS NS 转移条件Q 2Q 1Q 2Q 10 0 0 11 01 10 00 0 0 01 01 10 0 0 10 11 10 0 0 11 01 10 11 01 1xy xyxy xyxy xyxy xy xy xyxy xy xy xyxy xy2Q 1Q Y 2Q 1Q 2Q Y 2Q 1Q Y 2Q 1Q 1Q 2Q 1Q 2Q 1Q 2Q 1Q⑤ 控制信号表达式(假设为电位控制信号)F=状态A·+ 状态B·Y + 状态C·X + 状态D =·+ Q 1·Y + Q 2·X + Q 2Q 111. .根据题10的条件,设计一个MUX 型控制器 解答:1) ASM 流程图与编码同计数器型控制器(见第10题答案) 2) 按MUX 方式列出状态转移真值表3) 画出电路图清X Y X Y 2Q 1Q X Y 2Q X 1Q Y F12.根据题10的条件,设计一个定序型控制器解答:1)ASM流程图与计数器法相同2)使用Qa、Qb、Qc、Qd四个触发器,编码分别为Qa=1000,Qb=0100,Qc=0010,Qd=00013)状态转移真值表4)写出激励方程NS=Σ PS·C5)画出电路图13.设计一个累加运算系统定序型控制器解答:1)算法流程图2)状态转移真值表及激励函数表达式NS=∑PS·C(C=1,无条件转移)3)控制信号表达式4)电路图14.设计一个累加运算系统MUX型控制器解答:1)ASM流程图2)状态转移真值表及激励表达式NS=∑PS·C3)电路图4)控制信号表达式15. 图P6.1所示ASM 流程图,设计计数器型控制器 解:(1)ASM 流程图与编码(Q 1,Q 2为两个触发器) 令 状态a=00, b=01, c=11, d=10 ② 状态转移表(3)次态方程(4)控制信号16.根据图P6.1所示ASM 流程图,设计一个MUX 型控制器 解:(1)ASM 流程图、编码、状态转移真值表同计数器型控制器(见第15题答案)(2) MUXA 的输出接触发器D 2,MUXB 的输出接触发器D 1,则(3)控制信号17. 根据图P6.1所示ASM 流程图,设计一个定序型控制器解: 1)使用Qa 、Qb 、Qc 、Qd 四个触发器对应四个状态a ,b ,c ,d2)状态转移真值表及激励方程表达式PS NS转移条件Q 2Q 1Q 2Q 10 1 0 00 1 1 01 10 0 1 01 10 00 11 11 0xy xyzx x Åw xwxwxw Q Q x Q Q y x Q Q Q Q Q xwQ Q w x Q Q z xy Q Q Q nn 1212121211212122+++=++=xyQ Q F 12=xw w x MUXA MUXA x z y x z xy MUXA MUXA +==+=+==)3(0)2()1(0)0(xwMUXB MUXB xy x y x MUXB MUXB ==+=+==)3(0)2()1(1)0(xyQ Q F 12=(3)控制信号18. 根据图P6.1所示ASM 流程图,设计一个微程序控制器。

解:步骤如下● 将ASM 流程图转化为微程序流程图 ● 确定微指令地址 ● 确定微命令● 确定微指令格式和字长 ● 确定控制存储器容量● 写出微地址转移逻辑表达式 ● 将微指令编译成二进制代码。

19. 根据教材图P6.7所示通路,设计一个微程序控制器。

略20. 设计十字路口交通灯控制器 解:交通灯控制系统结构框图PS NS 转移条件Q a Q d 1 0 0 0xy xyzx x Åw xwxwQ b Q c Q a Q d Q b Q c 0 1 0 00 1 0 00 1 0 00 0 0 1 0 0 1 00 0 1 01 0 0 00 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 11 0 0 0w x Q z xy Q D Q xwQ x Q D Q yx Q Q D Q Qw x Q D Q cbdcbcbabdca+=+=+=+Å=)()()()(xy Q F b=控制系统ASM图如下21.设计一个彩灯控制器。

解:彩灯电路框图如下library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity light isport(clk1: in std_logic; ---时钟信号light: buffer std_logic_vector(11 downto 0)); --输出end light;architecture behv of light isconstant len: integer:=11;signal banner: std_logic:='0'; ----定义信号banner为两种节拍转换信号;signal clk,clk2: std_logic; ----信号CLK,CLK2作为辅助时钟beginclk<=(clk1 and banner) or (clk2 and not banner);process(clk1)beginif clk1'event and clk1='1' then ---CLK1二分频得CLK2 clk2<=not clk2;end if;end process;process(clk) ----variable flag: bit_vector(3 downto 0):="0000";beginif clk'event and clk='1' thenif flag="0000" thenlight<='1' & light(len downto 1); ----顺序向右循环移位if light(1)='1' then ----依次点亮flag:="0001";end if;elsif flag="0001" then ———依次熄灭light<=light(len-1 downto 0) & '0';if light(10)='0' thenflag:="0010";end if;elsif flag="0010" thenlight<= light(len-1 downto 0) & '1'; ----顺序向左循环移位if light(10)='1' then ----依次点亮flag:="0011";end if;elsif flag="0011" then ———依次熄灭light<= '0' & light(len downto 1);if light(1)='0' thenflag:="0100";end if;elsif flag="0100" thenlight(len downto 6)<=light(len-1 downto 6)&'1'; ---从中间向两边点light(len-6 downto 0)<='1'&light(len-6 downto 1);if light(1)='1' thenflag:="0101";end if;elsif flag="0101" thenlight(len downto 6)<='0'&light(len downto 7); ----从两边向中间熄light(len-6 downto 0)<=light(len-7 downto 0)&'0';if light(2)='0' thenflag:="0110";end if;elsif flag="0110" thenlight(len downto 6)<='1'&light(len downto 7); ----奇偶位循环点亮light(len-6 downto 0)<='1'&light(len-6 downto 1);if light(1)='1' thenflag:="0111";end if;elsif flag="0111" thenlight<="000000000000";flag:="1000";elsif flag="1000" then ----从新开始banner<=not banner; ---banner信号转换,实现第二种节拍flag:="0000";end if;end if;end process;end behv;。

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