110序列编码检测器的设计

110序列编码检测器的设计

设计一个110序列编码检测器。

设计一个序列检测电路，当检测到输入信号出现110的序列编码（按自左至右的顺序）时，电路输出为1，否则输出为0。

指导教师签名：

2008年7月 6 日

指导教师签名：

2008 年7月日

验收盖章

2008年月日

熟悉集成电路的引脚排列。

掌握各种芯片的逻辑功能及使用方法。

了解序列检测器的组成及工作原理。

熟悉序列检测器的设计和制作。

由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表。

状态简化。

状态分配。

选择触发器类型。

确定激励方程和输出方程组。

画出逻辑图，并检查自启动能力。

（1）由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表

从给定的逻辑功能可知，电路有一个输入信号A和一个输出信号Y，电路功能是对输入信号A的编码序列进行检测，一旦检测到信号A出现连续编码为110序列时，输出为1，检测到其他编码序列，则输出均为0。

设电路的初始状态为a，如图1中大箭头所指。在此状态下，电路输出Y=0，这时可能的输入有A=0和A=1两中情况。当CP脉冲相应边沿到来时，若A=0，则是收到0，应保持在状态a不变；若A=1，则转向状态b，表示电路收到一个1。当在状态b时，若输入A=0，则表明连续输入编码为10，不是110，则应回到初始状态a，重新开始检测；若A=1，则进入c，表示已连续收到两个1。在状态c时，若A=0，表示已收到序列编码110，则输出Y=1，并进入状态d；若A=1,则收到的编码为111，应保持在状态c不变，看下一个编码输入是否为A=0;由于尚未收到最后的0，故输入仍为0。在状态d，若输入A=0，则应回到状态a，重新开始检测；若A=1，电路应转向状态b，表示在收到110之后又重新收到一个1，已进入下一轮检测；在d状态下，无论A为何值，输出Y均为0。根据上述分析，可以得出原始状态图和表1所示的原始状态表。

1

）nn+1nn+1现态（S）次态/输出（S/Y）现态（S）次态/输出（ S/Y）

A=0 A=1 A=0 A=1

a a/0 b/0 c d/1 c/0

b a/0 c/0 d a/0 b/0 （2）状态化简

观察表1现态栏中a和d两行可以看出，当A=0和A=1时，分别具有相同的次态a、b及相同的输出0，因此，a和d是等价状态，可以合并。这里选择去除

d状态，并将其他行中的次态d改为a。于是。得到化简后的状态表，如表2

所示，状态图亦可相应化简。从实际物理意义看也不难理解这种化简：当进入c状态后，电路已连续接受到两个1，这时输入若为0，则意味着已接收到到编码110，下一步电路已连续接收两个1，这时输入若为0，则意味着已接收到编码110，下一步电路可回到初始状态a，以准备新的一轮检测，原始状态表中的d 状态显然是多余的。

表2 经过化简的状态表

）nn+1nn+1现态（S）次态/输出（S/Y）现态（S）次态/输出（ S/Y）

A=0 A=1 A=0 A=1

a a/0 b/0 c a/1 c/0

b a/0 c/0

（3）状态分配

化简后的状态有三个，可以用2位二进制代码组合（00，01，10，11）中的任意三个代码表示，用两个触发器组合电路。观察表2，当输入信号A=1时，有a—b---c的变化顺序，当A=0时，又存在c---a的变化。综合两方面考虑，这里采取00—01—11—00的变化顺序，可能会使其中的组合电路相对简单。于是，

令a=00，b=01，c=11，得到状态分配后的状态图，如图2所示。

2

（4）选择触发器类型

用小规模集成的触发器芯片设计时序电路时，选用逻辑功能较强的JK触发器可能得到较简化的组合电路。

（5）确定激励方程组和输出方程组

用JK触发器设计时序电路时，电路的激励方程需要间接导出。所示的JK触发器特性表所提供了在不同现态和输入条件下所对应的状态。而在时序电路设计时，状态表已列出现态到次态的转换关系，希望推导出触发器的激励条件。所

以需将特性表做适当变换，以给点的状态转换为条件，列出所需求的输入信号。

这样的表格称为激励表。建立的JK触发器激励表如表3所示。表3中的x表示其逻辑值与该行的状态转换无关。

表3 JK触发器的激励表

nn+1nn+1Q Q J K Q Q J K

0 0 0 x 1 0 x 1

0 1 1 x 1 1 x 0

根据图2和表3可以列出状态转换真值表及两个触发器所要求的激励信号，

如表4所示。据此，分别画出两个触发器的输入J、K和电路输出Y的卡若图。图中，不使用的状态均以无关项x填入。

化简后得到激励方程组和输出方程

J= QA k=ā 101

J=A K=ā 00

Y=Qā 1

（6）画出逻辑图，并检查自启能力

根据激励方程组和输出方程画出逻辑图，如图3所示。

最后还应检查该电路的自启能力。当电路进入无效状态10后，由激励方程组和输出方程可知，若A=0，则次态为00；若A1,则次态为11，电路能自动进入有效序列。但从输出看来，若电路在无效状态10，当A=0，输出错误地出现Y=1。为此，需要对输出方程做适当修改，即将图中输出信号Y的卡若图里无关项Q1Q2A不画在包围圈内，则输出方程变为Y= QQā。根据此式对图3也做相应12 的修改即可。

当输入的序列是110时，输出为1，输入的是其他序列时，输出为0. 仿真结果如图4，5。

JK触发器两个，CMOS与门三个，非门一个，

开关两个，

时钟脉冲一个，示波器一个，

电源一个，

地线一个。