第四章时序电路 Sequential circuits 432同步时序电路设计(书页163-168) 同步时序电路设计是其分析的逆过程,是根 据对电路逻辑功能的要求设计出具体的时序逻 辑电路。 同步时序电路是由触发器和组合逻辑构成, 其设计就是选择触发器和寻找组合电路,并将二 者有机连接构造出满足设计要求的时序逻辑电 路的过程。 设计步骤 组合逻辑电路设计要求是用真值表表述的, 与其对应,时序电路设计要求用状态表(或状态 图)表述。一旦得到了状态表,我们便可以用组 合电路的设计方法导出输出方程和激励方程并 进而画出逻辑图。所以,同步时序电路设计的关 键是找状态表。找状态表的过程就是设法把文字 描述的设计要求转化为状态表,这是非常重要的 第一步
第四章 时序电路 Sequential Circuits 4.32 同步时序电路设计（书页 163－168） 同步时序电路设计是其分析的逆过程，是根 据对电路逻辑功能的要求设计出具体的时序逻 辑电路。 同步时序电路是由触发器和组合逻辑构成， 其设计就是选择触发器和寻找组合电路，并将二 者有机连接构造出满足设计要求的时序逻辑电 路的过程。 设计步骤 组合逻辑电路设计要求是用真值表表述的， 与其对应，时序电路设计要求用状态表（或状态 图）表述。一旦得到了状态表，我们便可以用组 合电路的设计方法导出输出方程和激励方程并 进而画出逻辑图。所以，同步时序电路设计的关 键是找状态表。找状态表的过程就是设法把文字 描述的设计要求转化为状态表，这是非常重要的 第一步
(1)据设计要求建立原始状态表。由于其可 能包括多余状态,故称之为原始状态表。如首先 得到状态图,将其转化为状态表。 (2)状态化简。消除原始状态中的多余状 态,得到简化状态表。 (3)状态分配。将字符表示的状态指定一个 二元代码,得到代码形式状态表 (4)选择触发器类型。 (5)据简化的代码形式状态表导出触发器 的简化激励函数。 (6)根据简化的代码形式状态表导出电路 的简化输出函数。 (7)画出逻辑图。 (8)自启动检查。 设计要求 原始状态表 原始状态图 状态化简 最小化状态表 状态分配 代码形式的状态表 触发器选型 输出函数触发器的激励函数 逻辑图 图4.11时序电路设计流程图
（1） 据设计要求建立原始状态表。由于其可 能包括多余状态，故称之为原始状态表。如首先 得到状态图，将其转化为状态表。 （2） 状态化简。消除原始状态中的多余状 态，得到简化状态表。 （3） 状态分配。将字符表示的状态指定一个 二元代码，得到代码形式状态表。 （4） 选择触发器类型。 （5） 据简化的代码形式状态表导出触发器 的简化激励函数。 （6） 根据简化的代码形式状态表导出电路 的简化输出函数。 （7） 画出逻辑图。 （8） 自启动检查。 设计要求 图4.11 时序电路设计流程图 原始状态表 原始状态图 最小化状态表 代码形式的状态表 触发器选型 输出函数 触发器的激励函数 逻辑图 状态化简 状态分配
在实际工作中,完成逻辑设计后,还应利用 计算机辅助设计进行逻辑模拟,验证设计的正确 性。(略) 建立状态图和状态表 情况简单,可直接建立状态表。 情况复杂,先建立状态图,再转化为状态表 状态图必须准确地反映文字表述的设计要 求,必须仔细认真。不幸的是,这步工作没有严 格的步骤和规范的程序可循,只有掌握基本思 路,积累经验。 正确建立状态图三个要素: 1分析出输入变量的个数和情况; 2分析出电路应给出输出指示的条件; 3最为关键,分析出电路所应记住历史情 况(状态)的个数,及每种历史情况的准确描述。 状态设立方法: 次设态。 次正确的分析出电路所应具有的态 和态的准确涵义,然后以每个电路状态作为现 态,根据各种可能的输入分别判断出每种输入情 况下电路的输出和下一时刻转入的状态,画出所
在实际工作中，完成逻辑设计后，还应利用 计算机辅助设计进行逻辑模拟，验证设计的正确 性。（略） 建立状态图和状态表 情况简单，可直接建立状态表。 情况复杂，先建立状态图，再转化为状态表。 状态图必须准确地反映文字表述的设计要 求，必须仔细认真。不幸的是，这步工作没有严 格的步骤和规范的程序可循，只有掌握基本思 路，积累经验。 ➢ 正确建立状态图三个要素： 1.分析出输入变量的个数和情况； 2.分析出电路应给出输出指示的条件； 3.最为关键，分析出电路所应记住历史情 况（状态）的个数，及每种历史情况的准确描述。 ➢ 状态设立方法： 1.一次设态。 一次正确的分析出电路所应具有的态 和态的准确涵义，然后以每个电路状态作为现 态，根据各种可能的输入分别判断出每种输入情 况下电路的输出和下一时刻转入的状态，画出所
有状态之间的转移线,完成原始状态图的建立。 2.逐步设态。 先设定一初始状态,在此基础上,根据 各种输入情况下电路状态的变化,设立并命名新 态(特别要准确定义新态的涵义)。然后,对于 每个新态,再连续进行上述过程,直至不必再设 新态,完成原始状态图的建立。电路可能出现三 种状态转移情况:1.次态是本身,将转移线连回 本态。2次态是已建态,将转移线连至已建态。 3次态是新态,设立并命名新态。 3.由初始至输出设态 首先分析出电路产生输出指示的状态 转移过程,据此先由初始到输出设立一系列电路 状态,单向转移得到不完全的初始状态图。然后, 再补充各态中没有考虑的状态转移线,从而完成 原始状态图的建立。 电路状态设立过程可能重复,从而产生多余 态,多余态不会影响电路功能,可在状态化简时 消除。有时不必非要消除。关键是设态时不要发 生遗漏和错误
有状态之间的转移线，完成原始状态图的建立。 2.逐步设态。 先设定一初始状态,在此基础上，根据 各种输入情况下电路状态的变化，设立并命名新 态（特别要准确定义新态的涵义）。然后，对于 每个新态，再连续进行上述过程，直至不必再设 新态，完成原始状态图的建立。电路可能出现三 种状态转移情况：1.次态是本身，将转移线连回 本态。2.次态是已建态，将转移线连至已建态。 3.次态是新态，设立并命名新态。 3．由初始至输出设态 首先分析出电路产生输出指示的状态 转移过程，据此先由初始到输出设立一系列电路 状态，单向转移得到不完全的初始状态图。然后， 再补充各态中没有考虑的状态转移线，从而完成 原始状态图的建立。 电路状态设立过程可能重复，从而产生多余 态，多余态不会影响电路功能，可在状态化简时 消除。有时不必非要消除。关键是设态时不要发 生遗漏和错误
例:用同步时序电路实现对一串行随机输 入序列的101检测。输入X,输出Z。 为训练建立原始状态图的严谨性,导出下述 三种情况检测电路的原始状态图。 (1)对输入序列每三位进行一次判决, 若三位代码是101,则对应最后一个1时,输出 z为1,其它情况Z为0。 (2)每逢遇到输入序列为101时,输出Z 为1。但检测时用过的代码不可重复使用 (3)每逢遇到输入序列为101时,输出Z 为1。但检测时用过的代码可重复使用。(即前 一个101的最后一个1可以作为下一个101的 第一个1使用。) 先 后 试验序列X:010100101010 (1)z:000000001000 (2)Z:000100001000 (3)z:000100001010
例： 用同步时序电路实现对一串行随机输 入序列的 101 检测。输入 X,输出 Z。 为训练建立原始状态图的严谨性，导出下述 三种情况检测电路的原始状态图。 （1） 对输入序列每三位进行一次判决， 若三位代码是 101，则对应最后一个 1 时，输出 Z 为 1，其它情况 Z 为 0。 （2） 每逢遇到输入序列为 101 时，输出 Z 为 1。但检测时用过的代码不可重复使用。 （3） 每逢遇到输入序列为 101 时，输出 Z 为 1。但检测时用过的代码可重复使用。（即前 一个 101 的最后一个 1 可以作为下一个 101 的 第一个 1 使用。） 先―――――――――后 试验序列 X: 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 （1） Z: 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 （2） Z: 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 （3） Z: 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0