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    1. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

      數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

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        數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

        觸發(fā)器:能夠儲(chǔ)存1位二進(jìn)制信號(hào)的基本單元電路統(tǒng)稱(chēng)為觸發(fā)器。

        用與非門(mén)組成的基本RS觸發(fā)器是以Q表示輸出端

        由此可以看出RdSd=0是此觸發(fā)器正常工作的約束條件。

        同步RS觸發(fā)器

        同步觸發(fā)器是受時(shí)鐘信號(hào)CP控制:

        CP=0時(shí),輸入信號(hào)R,S不會(huì)影響輸出端的狀態(tài),觸發(fā)器保持原狀態(tài)不變。

        CP=1時(shí),Q和Q的狀態(tài)隨著輸入狀態(tài)的改變而改變。

        特性表

        同步RS觸發(fā)器的缺點(diǎn)是在CP=1期間,S,可能存在多次翻轉(zhuǎn)。

        主從觸發(fā)器

        特點(diǎn)

        1.主從控制,時(shí)鐘脈沖觸發(fā)。CP=1時(shí),主觸發(fā)器接收輸入信號(hào),從觸發(fā)器按照主觸發(fā)器的內(nèi)容更新?tīng)顟B(tài),從觸發(fā)器的變化只發(fā)生在CP的下降沿。

        2.S,R之間有約束,CP下降沿到來(lái)時(shí),若違背約束條件,S=R=1可能出現(xiàn)競(jìng)態(tài)現(xiàn)象。

        同步RS觸發(fā)器克服了CP=1時(shí)觸發(fā)器輸出狀態(tài)可能多次發(fā)生的翻轉(zhuǎn)問(wèn)題,但是主觸發(fā)器本身是同步RS觸發(fā)器,所以在CP=1期間,Q’和Q’的狀態(tài)仍然會(huì)隨S,R的狀態(tài)的改變而改變,而且輸出信號(hào)仍需遵守約束條件SR=0。

        主從JK觸發(fā)器

        特性表

        觸發(fā)器按邏輯功能的分類(lèi)

        一.RS觸發(fā)器

        Qn+1=S+RQn

        SR=0(約束條件)

        二.JK觸發(fā)器

        Qn+1=JQn+KQn

        三.T觸發(fā)器

        Qn+1=TQn+TQn

        JK觸發(fā)器的兩個(gè)輸入端連接在一起作為T(mén)端,就可以構(gòu)成T觸發(fā)器。

        當(dāng)T觸發(fā)器的控制端接至固定的高電平時(shí),每次CP信號(hào)作用后必然翻轉(zhuǎn)成與初態(tài)相反的狀態(tài)。

        Qn+1=Qn

        四.D觸發(fā)器

        Qn+1=D

        關(guān)于波形圖的習(xí)題

        1.由D觸發(fā)器組成的時(shí)序邏輯電路如圖4-2所示,在圖中所示的CP脈沖及D作用下,畫(huà)出Q0、Q1的波形。設(shè)觸發(fā)器的初始狀態(tài)為Q0 =0,Q1=0。

        時(shí)序電路分析

        1.從給定的邏輯圖中寫(xiě)出每個(gè)觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程

        2.把得到的驅(qū)動(dòng)方程代入相應(yīng)的觸發(fā)器特性方程,得出每個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)方程,從而組成狀態(tài)方程組。

        3.根據(jù)電路圖寫(xiě)出輸出方程。

        2.分析圖4-7所示電路的邏輯功能。

       。1)寫(xiě)出驅(qū)動(dòng)方程、狀態(tài)方程

       。2)作出狀態(tài)轉(zhuǎn)移表、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

        (3)指出電路的邏輯功能,并說(shuō)明能否自啟動(dòng)

        試分析圖4-9下面時(shí)序邏輯電路

       。1)寫(xiě)出該電路的驅(qū)動(dòng)方程,狀態(tài)方程和輸出方程

       。2)畫(huà)出Q1Q0的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

       。3)根據(jù)狀態(tài)圖分析其功能

        任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的構(gòu)成方法

        假定已有N進(jìn)制計(jì)數(shù)器,需要得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。這時(shí)有M>N和M<N兩種情況(M>N這里不做講解)

        M<N時(shí),在N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的順序計(jì)數(shù)過(guò)程中要設(shè)法跳越N-M個(gè)狀態(tài),就可以得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器了。

        方法有置零法和置數(shù)法兩種。

        置零法適用于有異步置零輸入端的計(jì)數(shù)器。它是從S0開(kāi)始計(jì)數(shù)并接收了M個(gè)計(jì)數(shù)脈沖以后,電路進(jìn)入Sm狀態(tài)產(chǎn)生了一個(gè)置零信號(hào)加到計(jì)數(shù)器的異步置零輸入端,計(jì)數(shù)器立刻返回S0狀態(tài)。這樣實(shí)現(xiàn)跳越N-M個(gè)狀態(tài)。

        置數(shù)法是通過(guò)給計(jì)數(shù)器重復(fù)置入某個(gè)數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)跳越N-M個(gè)狀態(tài),從而得到M進(jìn)制計(jì)數(shù)器。

        3.十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器74161的邏輯符號(hào)如圖4-27(a)所示,功能如表4-1。要求構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其十個(gè)循環(huán)狀態(tài)如圖4-27(b)所示。請(qǐng)畫(huà)出接線圖,可以增加必要的門(mén)。

        時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法

        一、邏輯抽象,得出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

        1.分析給定的邏輯問(wèn)題,確定輸入變量、輸出變量以及電路的狀態(tài)數(shù)。

        2.定義輸入、輸出邏輯狀態(tài)和每個(gè)電路狀態(tài)的含義,并將電路狀態(tài)順序編號(hào)。

        3.依題意列出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。

        二、狀態(tài)化簡(jiǎn)

        若兩個(gè)電路狀態(tài)在相同的輸入下有相同的輸出,并且轉(zhuǎn)換到同一個(gè)次態(tài)去,則稱(chēng)這兩個(gè)狀態(tài)為等價(jià)狀態(tài)。

        狀態(tài)化簡(jiǎn)的目的在于將等價(jià)狀態(tài)合并,以求得最簡(jiǎn)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

        三、狀態(tài)分配

        時(shí)序邏輯電路的狀態(tài)是用觸發(fā)器狀態(tài)的不同組合來(lái)表示的。需要確定觸發(fā)器的數(shù)目n。因?yàn)閚的觸發(fā)器共有2n種狀態(tài)組合,所以為獲得時(shí)序電路所需的M個(gè)狀態(tài),必須取2n-1<M≤2n。

        其次,要給每個(gè)電路狀態(tài)規(guī)定對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器狀態(tài)組合。

        四、選定觸發(fā)器的類(lèi)型,求出電路的狀態(tài)方程,驅(qū)動(dòng)方程和輸出方程

        五、根據(jù)得到的方程式畫(huà)出邏輯圖

        六、檢查設(shè)計(jì)的電路能否自啟動(dòng)

        可以利用無(wú)關(guān)項(xiàng)檢查能否自啟動(dòng),將無(wú)關(guān)項(xiàng)代入狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖當(dāng)中。

        4.試用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)一個(gè)同步五進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器,要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程。

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