我们通过上述视频学习了时序逻辑电路的设计。
1.用 JK触发器设计一个110数字序列检测器。
教师解析:
由题意可知,该电路应有一个输入变量X和一个输出变量Z。当输入的数字序列包含110时,输出变量Z置1,否则为0。这样,电路的输出不仅与输入有关还与电路状态有关,可设计为同步时序逻辑电路。
根据题意,确定电路原始状态转换规律。列出不同的输入变量X下,电路状态变化规律与输出变量Z的值。其状态转换规律流程图:
在图中,a为初始状态,X输入为0时,状态转换为b;输入为1时,状态转换为 c,此时的输出Z为0。同理,在状态b时,输入0进入状态d;输入1进入状态e,此时输出仍为0。在状态c时,输入0进入状态f;输入1进入状态g,此时输出仍为0。在d、e、f、g状态下,输入0或1,应与d、e、f、g状态比较,看是否存在新的状态,如果与前一状态相同即用前一状态表示,如果存在序列110输出Z即为1。由上面流程图的分析,画出原始状态表如下:
在原始状态图中,下划线的状态可以进行合并,得到简化的状态表:
由简化状态表可知,电路状态共有三个,记为S0(p)、S1(q)、S2(g)。三个状态所需计数状态最小数为4,可选两个JK触发器(N≦22)。两个触发器的状态Q2Q1共有00、01、10、11,所以,可在这四种状态中任选三种。这里选取S0=00,S1=01,S2=11。构造出状态转换表:
根据状态转换表画出状态图:
列出驱动方程和输出方程真值表:
驱动方程和输出方程的逻辑表达式如下:
式中∑m为最小项之和,∑d为无关项之和。利用卡诺图化简,得到最简的驱动方程和输出方程如下:
由驱动方程和输出方程画出逻辑电路图:
最后对电路进行检验,检验一是电路的功能是否符合要求;二是电路可否能自启动。在这里,对电路进行分析得知电路功能符合要求。在本设计中,由于存在“10”无关状态,所以要检查电路可否由10状态转入有效状态。可见,设计电路功能符合要求,并且能够自启动。
通过对时序逻辑电路的设计知识的学习,你是否掌握了相关知识。
接下来我们进入学以致用