实验十Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计
一.实验目的:
1.同步时序逻辑电路的分析与设计方法
2.掌握时序逻辑电路的测试方法。
二.实验原理:
1.Moore同步时序逻辑电路的分析方法:
时序逻辑电路的分析,按照电路图(逻辑图),选择芯片,根据芯片管脚,在逻辑图上标明管脚号;搭接电路后,根据电路要求输入时钟信号(单脉冲信号或连续脉冲信号),求出电路的状态转换图或时序图(工作波形),从中分析出电路的功能。
2.Moore同步时序逻辑电路的设计方法:
(1)分析题意,求出状态转换图。
(2)状态分析化简:确定等价状态,电路中的等价状态可合并为一个状态。
(3)重新确定电路状态数N,求出触发器数n,触发器数按下列公式求:2n-1<N <2n(N为状态数、n为触发器数)。
(4)触发器选型(D、JK)。
(5)状态编码,列出状态转换表,求出状态方程、驱动方程。
(6)画出时序电路图。
(7)时序状态检验,当N <2n时,应进行空转检验,以免电路进入无效状态不能启动。
(8)功能仿真,时序仿真。
3.同步时序逻辑电路的设计举例:
试用D触发器设421码模5加法计数器。
(1)分析题意:由于是模5(421码)加法计数器,其状态转换图如图1所示:
(2)状态转换化简:由题意得该电路无等价状态。
(3)确定触发器数:根据,2n-1<N <2n,n=3。
(4)触发器选型:选择D触发器。
(5)状态编码:Q3、Q2、Q1按421码规律变化。
(6)列出状态转换表,如表1.
(7)利用卡诺图如图2,求状态方程、驱动方程。
(8)自启动检验:将各无效状态代入状态方程,分析状态转换情况,画出完整的
状态转换图,如图3所示,检查是否能自启动。
(9)画出逻辑图,如图4 所示。
三、实验仪器:
1.示波器1台。
2.函数信号发生器1台。
3.数字万用表1台。
4.多功能电路实验箱1台;
四、实验内容:
1.模5(421码)(基于D触发器)加法计数器功能检验:按图4搭接电路,Cp 接单脉冲信号P+,Q3Q2Q1分别接逻辑指示灯L3L2L1,Rd---- 接逻辑开关K12,Sd1----、Sd2----、Sd3----分别接逻辑开关K1、K2、K3;接通电源后利用Rd----使计数器复位后,加单脉冲,观察计数器工作情况,写出时序表。
2.模5(421码)加法计数器时序图观察:
将Cp改接TTL信号(f=10kHz),用双踪示波器观察并记录Cp Q1 Q2 Q3波形。
3.设计10(8421BCD)加法计数器;
4.设计10(5421BCD)加法计数器。