1011序列发生器和检测器的设计实现

1011序列发生器和检测器的设计实现

摘要

序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号.能产生这种信号的逻辑器件就称为序列信号发生器.根据结构不同,它可分为反馈移位型和计数型两种.

1.移位型序列信号发生器的组成

移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合电路两部分构成，组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。由n位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2n

2.计数型序列信号发生器组成与特点

计数型序列信号发生器能产生多组序列信号,这是移位型发生器所没有的功能.计数型序列信号发生器是由计数器和组合电路构成的，序列的长度P就是计数器的模数。

3.D触发器构成的序列信号发生器

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，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，知道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状态重新开始检测。

我们采用的是计数型序列信号发生器。利用计数器与数据选择器构成1011序列发生器，1011序列检测器——上面的输出端，接入一个74LS194移位寄存器再接一个4输入与门，数字0那端输入前加一个非门，这样检测到1011时输出1，其余结果均输出0.然后并用MUX+plus2进行仿真。

关键字

1011，序列发生器，检测器，74LS194，数据选择器，

74LS163,74LS151

一. 总设计

序列检测器也称为串行数据检测器，它在数据通讯，雷达和遥测等领域中用于检测同步识别标志，是一种用来检测一组或多组序列信号的电路。本文输入的序列信号由计数器和数据选择器组成的序列信号发生器提供。

74LS194 74LS163

计数器是一种含有若干个触发器、并按预定顺序改变各触发器的状态，累计输入脉冲个数的数字电路。

根据组成计数器的各个触发器状态翻转的先后次序可分为同步计数器和异步计数器。我们使用的是74LS163同步计数器。

同步计数器74LS163：74LS163是四位二进制同步计数器。该计数器能同步并行预置数据，同步清零，具有清零、置数、计数和保持四种功能，并且具有进位信号输出，可串接计数使用。

74LS163是上升沿有效。引脚排列如图1所示。

移位寄存器74LS194：74LS194是MSI4位双向并入并出移位寄存器。

它是具有移位功能的寄存器，寄存器中所存在的代码能在移位脉冲的作用

下依次左移或右移。它是一种可以用二进制形式保存数据的双稳器件。74LS194有五种操作模式：并行送数，右移，左移，数据保持及无条件清零。引脚排列如图2所示。

图3

8选1数据选择器：在多路数据传送过程中，能够根据需要将其中任意一路选出来的电路，叫做数据选择器，也称多路选择器或多路开关。

数据选择器(MUX)的逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。有2选1，4选1、8选1和16选1等类型的数据选择器，又叫“多路开关”。

74LS151数据选择器：74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图3所示。

选择控制端（地址端）为C～A，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Y，G为使能端，低电平有效。（1）使能端G＝1时，不论C～A状态如何，均无输出（Y＝0，W＝1），

多路开关被禁止。838电子

（2）使能端G＝0时，多路开关正常工作，根据地址码C、B、A的状态选择D0～D7中某一个通道的数据输送到输出端Y。

二．电路设计

基本原理：

1011序列发生器：将74ls163与74ls151级联实现。当时钟上升沿来时，74ls163开始计数，输出是00-11.然后再把输出与74ls151的选择端相连，D0、D2、D3接高电平，D1接低电平，从而实现1011序列的输出。电路如图4所示；

序列检测器是时序数字电路中非常常见的设计之一。它的主要功能是：将一个指定的序列从数字码流中识别出来。1011序列检测器：将151输出端Y与74ls194置数端LIN相连，194的输出接一个4输入的与门，数字0那端输入前加一个非门，这样检测到1011时输出1，其余结果均输出0。电路如图5所示。

总电路如图7所示，实现1011序列的产生与检测。

图4

图6

图7

仿真波形如图6：

图6

仿真波形分析：由上图可知，clock为为时钟信号，Y为序列输出端，Z为序列检测输出端。每个clk的上升沿到来时就输出序列并检测，当全部的数都实现后，F输出序列1011，检验是正确的则Z 输出1，否则输出0。

由此仿真可以得出结论，该设计正确的。

结语：序列信号检测器和序列信号发生器是基本的数字电路之一，不仅是学习电子技术应具有的基本知识，而且在电子、通信、控制等等很多领域具有广泛的应用。我们用MAX+plus软件进行vhdl仿真取得了成功。MAX+plus提供了丰富的元件库及强大的仿真功能，使用更

加方便。

另外，由于本设计中电路是高校课程中的基础电路．可以将本设计作为一个提高型的实验，是一个很好的学习数字电路及仿真软件的方法。掌握使用MUX+plus2描述组合电路的基本方法，学会使用MAX+plus 对电路进行综合和仿真，能够使用时序仿真功能对所设计模块进行仿真测试。对MUX+plus2使用有了更进一步的认识及提高，电路初步设计，电路的检验，对电路进行仿真有了实战的了解，获益匪浅。

参考文献：数字设计-原理与实践（第四版）（美）John F.Wakerly著。

数字电子技术基础解题指南唐竞新主编清华大学出版社。

电子技术李春茂主编科学技术文献出版社。