09 第06章 习题课.pptx

第1页：状态表与驱动方程

①列移位状态表②确定DL的取值，求驱动方程：周期序列：000011014 0 1 1 0 1 05 1 1 0 1 0 06 1 0 1 0 0 07 0 1 0 0 0 08 1 0 0 0 0 1态序DLQAQBQCQD序列0 0 0 0 0 11 0 0 0 0 1 12 0 0 0 1 1 03 0 0 1 1 0 10××010××0×111××001×0110010110100QAQBQCQDDL解：例1：用移位寄存器74LS194构成周期序列00001101产生器。

第2页：电路S1S0=10—左移思考

③电路S1S0=10—左移思考：请检查自启动功能。

第3页：例2求解过程

例2：用移位寄存器74LS194构成4位m序列（111 1000 1001 1010）产生器。解：1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 01 1 1 1 0 0 01111111011001000000100100100100100110110110110101011011111110101移位状态分析:15个独立状态,左移。状态变化顺序

第4页：状态图

1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 01 1 1 1 0 0 011111110110010000001001001001001001101101101101010110111111101010001001001001001001101101101101001011011011111111100111010000000QAQBQCQD状态图:

第5页：只添加1个或非门可否实现自启动

• 4 1 0 0 0 1 05 0 0 0 1 0 06 0 0 1 0 0 17 0 1 0 0 1 115 0 1 1 1 1 08 1 0 0 1 1 09 0 0 1 1 0 110 0 1 1 0 1 011 1 1 0 1 0 112 1 0 1 0 1 113 0 1 0 1 1 114 1 0 1 1 1 1DLQAQBQCQD序列态序0 1 1 1 1 01 1 1 1 1 0 02 1 1 1 0 0 03 1 1 0 0 0 1移位状态表:思考：
• 添加自启动电路。
• 只添加1个或非门可否实现自启动。CPCLRS1S0SRA B C D SLQAQBQCQD74194101CP=1序列输出

第6页：74194

CPCLRS1S0SRA B C D SLQAQBQCQD7419411CP=1序列输出≥11111当194状态为：QAQBQCQD＝0000时，S1S0＝11，进行置数，使QAQBQCQD＝1111。

第7页：例3求解过程

例3.计数译码型序列信号发生器设计以计数器161为核心，产生0001 0011 0101 111序列的信号发生器。选自《电子线路设计·实验·测试》（谢自美）分析：15位序列码，对应15个状态，故整个电路可用15进制计数器和译码电路组成。序列信号状态表：15个计数状态对应的序列输出10

第8页：例3：计数译码型序列信号

电路：1000 01 11 1000011110Q3Q2Q1Q01111111×1“1110”与非,置0法构成15进制计数器。

第9页：例4求解过程

例4

用移位寄存器74LS194构成“1101”序列检测器当X依次输入1、1、0、1时，输出Z＝1

说明

最后一个1还可以作为下一组“1101”的第一个1，这称为允许输入序列码重叠

思考

用74194设计一个非重叠型序列检测器

第10页：例4求解过程

例4

用移位寄存器74LS194构成“1101”序列检测器思考

输入不为1101时

Z＝0，S1S0＝10，左移

输入为1101时

Z＝1，S1S0＝11，置数，下一个CP时ABCD＝000X，即QAQBQCQD＝000X

第11页：可逆计数器

• 例5用可逆计数器74LS191实现12归1计数
• 异步置数，LD低有效。
• 使能控制端S，S=1保持；S=0，计数
• 加/减控制端（D/U），(=0加计数,=1减计数)
• 进/借位输出端Co/Bo，当加计数到15,或减计数到0时,Co/Bo=1。讲解：1.用1片74191加1个D触发器实现12归1电路。思考：2.用2片74191设计12归1电路。/S/LDCo/Bo/RCoU/D

第12页：列计数状态表

• 列计数状态表(2)翻转规律，共有两次翻转：
• 0,1001后，十位翻1，个位清0，（用置0构成十进制，控制信号可由暂态0,1010产生）
• 1,0010后,十位翻0,个位置0001，（十位用清0法，个位由减1得到。控制信号可由暂态1,0011产生）异步置数，LD低有效

第13页：用置0法构成十进制计数

逻辑图

M=QE·QB(对应10010）1、LD=QD·QB（1010）用置0法构成十进制计数，同时产生十位CP信号

输出

QEQDQCQBQA

第14页：LD=QBQD用置0法构成十进制计数

• LD=QBQD用置0法构成十进制计数。QDQCQBQA＝1010时置0→0000→产生触发器的CP,使其由0→1。
• M=QEQB变加为减计数(M=0时:加;M=1时:减)当计数到1 0010时,M=1,变加为减。这样,下一个脉冲(第13个CP)来时，个位由0010减成0001(完成个位归1)。
• RD=QAM十位清0。分析：M在计数到12（1 0010)时才为M=1,在第13个CP使个位减1（QA=1）后。触发器清0端RD＝0 →QE=0(完成十位清0)。

第15页：两片161构成同步计数电路（

• 例6用161实现12归1计数选自《电子线路设计·实验·测试》（谢自美）分析：⒈两片161构成同步计数电路（
• 片高位、
• 片低位），由使能端控制级联计数。⒉161异步清零（
• 片有清零，
• 片无清零），同步置数（
• 片置1，
• 片置0）。⒊计数到0 1001后，
• 片可以计数，再来CP，十位加1，个位变为1010后立即清0。总计数值为1 0000。⒋计数到1 0010后，LD1＝LD2＝0，再来CP，
• 片置0，
• 片置1。总计数值为0 0001。Q20Q13Q12Q11Q10

第16页：例7求解过程

例7电路设计智能机器人能够识别并绕开障碍物，在充斥着障碍物的环境里自由行走。它的前端有一个接触传感器，当遇到障碍物时传感信号X=1，否则传感信号X=0。它有两个控制信号Z1和Z0控制脚轮行走，Z1=1时控制机器人左转，Z0=1时控制机器人右转，Z1Z0=00时控制机器人直行。机器人遇到障碍物时的转向规则是：若上一次是左转，则这一次右转，直到未探测到障碍物时直行；若上一次是右转，则这一次左转，直到未探测到障碍物时直行。试用D触发器设计一个机器人控制器，控制机器人的行走方式。选自《数字电路与系统设计》（邓元庆）

第17页：解：根据题意状态表

• 解：根据题意，机器人有以下四种可能的工作状态：
• 当前直行，但上一次是左转，设为状态A；
• 探测到障碍物，正在右转，设为状态B；
• 当前直行，但上一次是右转，设为状态C；
• 探测到障碍物，正在左转，设为状态D。0/00ADCB1/011/100/001/100/001/010/00Xn/Z1nZ0n状态图原始状态表10XnSnB/01A/00AB/01C/00BD/10C/00CD/10A/00DSn+1/Z1nZ0n00011110设定状态编码

第18页：根据状态编码表需求出状态表

• 编码状态表10XnQ1nQ0n01/0100/000001/0111/000110/1011/001110/1000/0010Q1n+1Q0n+1/Z1nZ0n说明：
• 根据状态编码表需求出：Z1Z0D1D0。
• 因选用D触发器，故Q1n+1＝D1，Q0n+1＝D0。反之，也可由Q1n+1、Q0n+1求得D1、D0。

第19页：编码与状态表

编码状态表10XnQ1nQ0n01/0100/000001/0111/000110/1011/001110/1000/0010Q1n+1Q0n+1/Z1nZ0nQ1nQ0nXn00 01 11 1011(a) Z1n01Q1nQ0nXn00 01 11 1011(b) Z0nQ1nQ0nXn00 01 11 101111(c) Q1n+1Q1nQ0nXn00 01 11 101111(d) Q0n+1Z1n= XnQ1nQ1n+1= XnQ1n+ XnQ0nZ0n= XnQ1nQ0n+1= XnQ1n+ XnQ0n010101D1n=Q1n+1DOn=Q0n+1

第20页：编码与状态表

编码状态表10XnQ1nQ0n01/0100/000001/0111/000110/1011/001110/1000/0010Q1n+1Q0n+1/Z1nZ0nQ1nQ0nXn00 01 11 1011(a) Z1n01Q1nQ0nXn00 01 11 1011(b) Z0nQ1nQ0nXn00 01 11 101111(c) Q1n+1Q1nQ0nXn00 01 11 101111(d) Q0n+1Z1n= XnQ1nQ1n+1= XnQ1n+ XnQ0nZ0n= XnQ1nQ0n+1= XnQ1n+ XnQ0n010101D1n=Q1n+1DOn=Q0n+1

第21页：编码与状态表

编码状态表10XnQ1nQ0n01/0100/000001/0111/000110/1011/001110/1000/0010Q1n+1Q0n+1/Z1nZ0nQ1nQ0nXn00 01 11 1011(a) Z1n01Q1nQ0nXn00 01 11 1011(b) Z0nQ1nQ0nXn00 01 11 101111(c) Q1n+1Q1nQ0nXn00 01 11 101111(d) Q0n+1Z1n= XnQ1nQ1n+1= XnQ1n+ XnQ0nZ0n= XnQ1nQ0n+1= XnQ1n+ XnQ0n010101D1n=Q1n+1DOn=Q0n+1D触发器设计

第22页：编码与状态表

编码状态表10XnQ1nQ0n01/0100/000001/0111/000110/1011/001110/1000/0010Q1n+1Q0n+1/Z1nZ0nQ1nQ0nXn00 01 11 1011(a) Z1n01Q1nQ0nXn00 01 11 1011(b) Z0nQ1nQ0nXn00 01 11 101111(c) Q1n+1Q1nQ0nXn00 01 11 101111(d) Q0n+1Z1n= XnQ1nQ1n+1= XnQ1n+ XnQ0nZ0n= XnQ1nQ0n+1= XnQ1n+ XnQ0n010101D1n=Q1n+1DOn=Q0n+1D触发器设计

第23页：例7：智能机器人控制器设

机器人控制器电路Z1n= XnQ1nD1n= XnQ1n+ XnQ0nZ0n= XnQ1nD0n= XnQ1n+ XnQ0n11DC1Q1Q1CP1DC1Q0Q0Z1Z0&&&1≤1≤X

第24页：状态图

例8用计数器74163实现图示状态图描述的同步时序电路功能。状态图S410/100/101/100/101/100/000/010/110/100/100/101/101/110/100/0X1X0/ZS5S6S0S3S2S1状态分配：QCQBQAS0----000S1----001S2----010S3----011S4----100S5----101S6----110选自《数字电路与系统设计》（邓元庆）

第25页：编码与状态图

• 编码状态图10010/100/101/100/101/100/000/010/110/100/100/101/101/110/100/0X1X0/Z101110000011010001状态分配：QCQBQAS0----000S1----001S2----010S3----011S4----100S5----101S6----110
• QCQBQA共有7个状态，无111状态，可作无关状态处理。
• 有2个输入X1X0，X1X0＝00,01,10，X1X0≠11。
• 有1个输出Z。分析：

第26页：激励表

74163的控制激励表（部分）输出激励工作方式次态现态输入ZnPTCBALDCLRQCn+1QBn+1QAn+1X1X0QCnQBnQAn00φφφφ11保持0 0 00 00 0 01φφ10001置数1 0 00 1111φφφ11计数0 0 11 0111φφφ11计数0 1 00 00 0 110φφφφ11保持0 0 11 0求控制激励表：根据状态图,依照不同的现态、次态和输入的组合,设定163工作方式，求出各个激励和输出。

编码状态图10010/100/101/100/101/100/000/010/110/100/100/101/101/110/100/0X1X0/Z101110000011010001

第27页：激励表与自启动

74163的控制激励表输出激励工作方式次态现态输入ZnPTCBALDCLRQCn+1QBn+1QAn+1X1X0QCnQBnQAn00φφφφ11保持0 0 00 00 0 01φφ10001置数1 0 00 1111φφφ11计数0 0 11 0111φφφ11计数0 1 00 00 0 110φφφφ11保持0 0 11 010φφφφ11保持0 1 00 00 1 0111φφφ11计数0 0 10 10φφ00001置数0 0 00 00 1 110φφφφ11保持0 1 10 1111φφφ11计数1 0 10 01 0 010φφφφ11保持1 0 00 110φφφφ11保持1 0 10 01 0 1111φφφ11计数1 1 01 00φφ00001置数0 0 00 01 1 010φφφφ11保持1 1 01 0011φφφ11计数0 0 0φφ1 1 1为了能够自启动，使“111”→“000”，为计数工作方式，输出为0。

第28页：以上各变量中的φ取值

以上各变量中的φ取值：A、B：取0T：取1C：有些取0,有些取1。74163的部分控制激励表输出激励现态输入ZnPTCBALDCLRX1X0QCnQBnQAn00φφφφ110 00 0 01φφ100010 1111φφφ111 0111φφφ110 00 0 110φφφφ111 010φφφφ110 00 1 0111φφφ110 10φφ000010 00 1 110φφφφ110 1111φφφ110 01 0 010φφφφ110 110φφφφ110 01 0 1111φφφ111 00φφ000010 01 1 010φφφφ111 0011φφφ11φφ1 1 1CLR=1T=1C=QBnB=0A=0部分控制激励求解：列控制激励表的目的：是求出各个激励和输出，它们是QCnQBnQAn和X1X0的函数，以保障系统在正确激励条件下，状态按要求转换。

第29页：激励表

74163的部分控制激励表输出激励现态输入ZnPTCBALDCLRX1X0QCnQBnQAn00φφφφ110 00 0 01φφ100010 1111φφφ111 0111φφφ110 00 0 110φφφφ111 010φφφφ110 00 1 0111φφφ110 10φφ000010 00 1 110φφφφ110 1111φφφ110 01 0 010φφφφ110 110φφφφ110 01 0 1111φφφ111 00φφ000010 01 1 010φφφφ111 0011φφφ11φφ1 1 1CLR=1T=1C=QBnB=0A=0部分控制激励求解：1010110100QCQBQAC0××××0×1C的求解：列控制激励表的目的：是求出各个激励和输出，它们是QCnQBnQAn和X1X0的函数，以保障系统在正确激励条件下，状态按要求转换。

φ取0

第30页：例8：74163与数据选

LD、P、Z的数据选择表输出激励现态输入ZnPTLDX1X0QCnQBnQAn00φ10 00 0 01φφ00 111111 011110 00 0 110φ11 010φ10 00 1 011110 10φφ00 00 1 110φ10 111110 01 0 010φ10 110φ10 01 0 111111 00φφ00 01 1 010φ11 00111φφ1 1 0X1+X011X011X10X1X1X00X0X101X011X011X110 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1ZPLDQCQBQALD、P、Z的求解：通过观察，得到在QCnQBnQAn的每个状态下，变量与X1X0的逻辑表达式，列出数据选择表。

第31页：74151

1000STMUX74151A2A1A0YYD0D1D2D3D4D5D6D7STMUX74151A2A1A0YYD0D1D2D3D4D5D6D7STMUX74151A2A1A0YYD0D1D2D3D4D5D6D774163COCLRCPPTQDQCQBQALDDCBA11CP0X1X1X00X0X1010X011X011X11011X011X10≥1X1X0ZQCQBQA0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1ZX1+X011X011X10CLR=1T=1C=QBnB=0A=0如：求Z的电路P、LD的实现同Z电路ZPLDZ、LD、P的电路由数选器74151实现。

第32页：例9分析图电路的功能

例9分析图示电路的功能。CLR11&CPS1S0SRA B C D SLQAQBQCQD7419474154A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15G1G201100CP&&&Z3Z2Z1Z0

第33页：74194与移位寄存器

CLR1&CPS1S0SRA B C D SLQAQBQCQD74194A3A2A1A0011CPQAQBQCQD000010001100111011110111001100010010100111010100101001101011010174154移位寄存器74194部分：右移、有清0。状态表：8个有效状态，构成扭环形计数器。具备自启动能力。

第34页：译码与译码器

174154Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15G1G200&&&Z3Z2Z1Z0A3A2A1A0QAQBQCQD0000QAQBQCQD1000110011101111011100110001Z3Z2Z1Z00011300011010040001101015100190010201106译码器器74154部分：

第35页：状态图与自启动

QAQBQCQD/Z3nZ2nZ1nZ0n0000/00111000/00011100/01000001/01100011/00100111/10011111/01011110/00010101/00000010/00001001/00001011/00000110/00001101/00001010/00000100/0000全状态图功能：自启动的π值(3.1415926)发生器