实验十--Moore型同步时序逻辑电路分析和设计.docx
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实验十 Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计 一、实验目的掌握同步时序逻辑电路的分析、设计方法; 掌握时序逻辑电路的测试方法。二、实验原理Moore型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,选择芯片,根据芯片管脚,在逻辑图上标明管脚号;大街电路后,根据电路要求输入时钟信号,要求出电路的状态转换图或时序图,从中分析出电路的功能。 Moore型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,求出触发器数你n,触发器数按下列公式求:2n-1N2n(N为状态数,n为触发器数)。 (4)触发器类型(D、JK)。 (5)状态编码,列出状态转换表,求状态方程、驱动方程。 (6)画出时序电路图。 (7)时序状态检验,当N2n 时,应进行空转检验,以免电路进入无效状态而不能自启动。(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。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-1N 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.利用卡诺图如图2,求状态方程、驱动方程。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、实验仪器示波器1台 函数信号发生器1台数字万用表1台 多功能电路实验箱1台四、实验内容模5(421码)加法计数器功能检验: 按图4搭接电路,Cp接单脉冲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,各无效状态利用Sd1’、Sd2’、Sd3’置数后,加单脉冲观察其次态,画出完整状态转换图; 实验得模5(421码)加法计数器时序表Q3nQ2nQ1nQ3n+1Q2n+1Q1n+1Y00000100010100010011001110001000001其他×××××实验得完整状态转换图如模5(421码)加法计数器时序图观测: 将Cp接TTL信号(f=10kHz),用双踪示波器观察并记录Cp、Q3、Q2、Q1波形。实验示波器显示波形图如下:黄色为Cp,绿色为Q1黄色为Cp,绿色为Q2黄色为Cp,绿色为Q3所以得最后整理波形图如下:设计模10(5421BCD)加法计数器。分析题意:状态转换图如下:状态化简:无等价状态。确定触发器数:由24-11024,n=4,所以要四个触发器。触发器类型:选择D触发器。状态编码,Q4、Q3、Q2、Q1按5421码规律变化,得状态转换表如下:Q4nQ3nQ2nQ1nQ4n+1Q3n+1Q2n+1Q1n+1D4D3D2D1Y0000000100010000100100010000100011001100011010001000010010001000010001001100101001101010100101010111011010111100110001100000000001×××××x××××xxx利用卡诺图求状态方程、驱动方程:即:;;;逻辑电路图为:实验得时序表如下图所示:CpQ4Q3Q2Q100000100012001030011401005100061001710108101191100100000实验得完整的转化图为;结论:可以自启动。五、实验总结做实验时要注意各触发器的管脚排列,在接线时先在图上标管脚号,再按号连线,避免短路损坏芯片。了解设计电路的步骤,按照写状态转换表,列状态方程,画出设计图的顺序设计。本实验使用示波器时要采用外部触发,外部触发导线应接在Y(Q3)处,CH1用来检测Cp,CH2分别测Q1,Q2,Q3,触发选为外部,这样才能得到稳定的波形图。
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