第六章 时序逻辑电路 第二部分

5.3.3序列信号发生器序列信号发生器：在时钟作用下，循环产生一串特定的周期性串行数字信号。

序列信号

分类85

1、移存型 2、计数型

由移位寄存器加反馈电路来构成。由模值为序列信号长度的计数器加组合逻辑电路构成。电子工程学院

例.分析如图所示的序列信号发生器电路Q2、Q1由移位而来，只需确定Q0即可。n D0= Q0n⊕ Q2CP=1 D0 1D C1 1D C1 1D C1

Q0

Q1

Q2

Q2n Q 1n Q 0n

D01 1 0 1 0 0 1 14

移位寄存器1 3 70

0 0 1 1 1 1 0

0

0 1 1 1 0 0 086

1

1 1 1 0 1

Q2Q1Q02 5 6

M=7的计数器

不能自启动

0

0 1

周期输出序列1110100, Q2、Q1、Q0输出相同的序列。电子工程学院

直接写序列信号的方法n D0= Q0n⊕ Q2

⊕ 1 1 1 0 1 0 0 1 1 10 1 0 0⊕111 1101 4 2 5 6

1013

0107

100

001

011

87

电子工程学院

1.移存型序列信号发生器

由给定序列信号确定循环长度M求最少移位寄存器位数K2 K 1< M≤ 2 K

由移位寄存器加上反馈构成对给定的序列取 M组 K位码，每组移一位，看M组K位码中是否有重复的码，若没有则K已足够大。

K是否够大Y

N

K=K+1

由 M组 K位排列成状态转移表，求出反馈函数D0

检查自启动画逻辑图88

仿真电子工程学院

举例

设计一个序列信号发生器，输出序列为 1010010100……。求移存器位数K M=5,先取K=3101 010 100 001重复

010无重复

取K=K+1=4101089

0100

1001

0010

0101电子工程学院

求反馈函数D0列状态转移表，求反馈函数D0没填的是没有用到的状态，处理为任意项

1010 0010Q3n 1n Q2 0

0100 0101Q1n 10 0 1 0Q0n 0

1001

n n Q3 Q2

n Q1n Q0

00 01 11 10 00 1 01 11 10 1D0= Q3n Q0n电子工程学院

0 1 0 090

1 0 0 1

0 1 0 1

D0 0 1

0

0 0

0 1 0

检查自启动D0= Q3n Q0n作全状态图n n Q3 Q2

能自启动

Q 3Q 2Q 1Q 0 0011 0110 1101 1010

0100

n Q1n Q0

00 01 11 10 00 1 01 11 10 1 00111

1001

0

0

1111

1011

0101

0010

1110

1100

1000

0000

0001

91

电子工程学院

画逻辑图

D0= Q Qn 3

n 0

& 1D

1D Q0 Q1 C1

1D C1

Q2

1D Q3 C1

C1 CP

92

电子工程学院

仿真

时钟输入端

输出端

1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0每个触发器都输出相同的序列，设计符合要求93

电子工程学院

移存型序列信号发生器的特点

1 电路比较简单，设计简单 2 有时需要较多的触发器 3 一个电路只能形成一个序列

94

电子工程学院

2、计数型序列信号发生器计数器的作用是产生节拍，模值等于序列长度或序列长度的整数倍

组合电路1计 CP数器组合电路2

序列信号1序列信号2

组合电路K

序列信号K电子工程学院

95

设计方法

给定序列信号长度M

确定触发器数K

除了按规定的状态顺序排列外，一般按二进制数的顺序排列。

按序列信号的要求为每个状态分配一个输出值。

2 K 1< M≤ 2 K作状态转移表，为每个状态分配一个输出值

一般按同步计数器设计

设计计数器并检查自启动

设计组合电路

画逻辑图

仿真96

电子工程学院

举例

设计一个序列信号发生器，输出序列为1010010100……。1.确定模值M和触发器数K M=5 K=3 2.做状态转移表n Q2

Q1n

Q0n

n+1 Q2

Q1n+1

Q0n+1

Z 1 0 1 0 0电子工程学院

0 0 0 0 197

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 0 0 1 0

0 1 1 0 0

1 0 1 0 0

举例3.设计计数器 JK触发器特征方程：n Q2

Q1n

Q0n

n+1 Q2

Q1n+1

Q0n+1

Z 1 0 1 0 0

0 0 0 0 1

0 0 1 1 0

0 1 0 1 0

0 0 0 1 0n 1 n 0

0 1 1 0 0

1 0 1 0 0

Q n+1= J Q n+ KQ n

J2= Q Qn+1 n= Q1n Q0n Q2 Q2

K2= 1 J1= K1= Q0nn J 0= Q2

= Q1n+1 Q0n Q1n+ Q0n Q1n+1 n Q0n Q0n= Q2

K 0= 1电子工程学院

98

举例4.检查自启动 5.设计组合电路能自启动111 Q2Q1Q0 000n Q2 Q1n

Q0n

00 01 11 10 0 1 1φ 0 1 0 0 Z

100

001 110

φφ

011

010 101

n Z= Q2 Q0n

组合电路可以用中规模集成电路实现。电子工程学院

99

举例6.画逻辑电路图

J 2= Q1nQ0n K2= 1Q0

J 1= K1= Q

n 0

n J 0= Q2

K 0= 1Q2

Z= Q Qn 2

n 0

& 1J C1 1K CP100

1

Z

1J C1 1K

Q1

& 1J C1& 1K

电子工程学院