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基于可编程计数器的时序逻辑电路设计

作者:时间:2010-08-09来源:网络收藏
图2中,74LSl61的现态输出作为数据选择器的选择控制变量,数据选择器的Y输出作为74LSl61的EP,ET计数控制信号及预置数控制信号,数据选择器的输入端D0~D15作为所构成网络的外部信号输入端。
74LS161处于不同现态时通过数据选择器选择不同的外部输入信号作用于EP,ET及端,对74LSl61计数器的基本工作进行修改,在时钟脉冲CP的作用下,使计数器的输出状态按所要求的关系进行改变,即可实现状态个数不超过16个的一般时序电路。
74LS161可编程计数器的EP,ET及控制函数可写成如下矩阵形式:

如果所实现的时序电路其状态个数不超过8个,可使用74LSl61可编程计数器的低3位和2个8选1数据选择器进行组合。
如果所实现的时序电路其状态个数不超过4个,可使用74LSl61可编程计数器的低2位和2个4选1数据选择器进行组合。
由状态转换关系,依表2确定式(1),式(2)中输入矩阵的参数。
1.3 时序逻辑电路的输出函数
所设计的时序逻辑电路为Mealy型时,输出是现态及输入变量的函数,可写成式(3)所示的矩阵形式并用数据选择器实现,由各状态的输出要求确定式(3)中输入矩阵的参数。

所设计的时序逻辑电路为Moore型时,输出仅是现态的函数:

用卡诺图化简求出最简输出逻辑表达式,用逻辑门实现。
当每态对应一个不同的输出函数时,可用二进制译码器实现输出函数。
1.4 可编程计数器时序逻辑电路的设计
一般设计步骤:
(1)作出状态图
使用MSI可编程计数器及数据选择器设计时序逻辑电路时,状态的简化通常不会简化电路结构,一般不进行状态简化,直接使用原始状态图进行设计,可使各个状态所表示的含义清楚,电路与所实现的逻辑功能之间的对应关系较为明确。
(2)状态分配
进行状态分配时,尽量使用不需进行预置数的二进制时序,尽量对非二进制时序作相邻分配,以利于预置数的简化。
(3)求出EP,ET及的矩阵式,用卡诺图化简求出预置数最简逻辑表达式,求出输出函数逻辑表达式。
(4)画出逻辑图。

2 设计举例
一个同步时序逻辑电路,输入信号为M1,M2。当M1连续输入4个或4个以上的1时,然后M2输入1个1时,输出Z为1,M1,M2不同时输入1。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/180632.htm


由设计要求作出原始状态图如图3所示。其中,S0状态表示起始;S1状态表示M1输入了1个1;S2状态表示M1输入了2个1;S3状态表示M1输入了3个1;S4状态表示M1输入了4个或4个以上的1。
图3中有S0~S4共5个状态,使用74LSl61可编程计数器的低3位代码进行状态分配,按尽量使用二进制时序的分配原则,状态分配关系为:S0:000;S1:001;S2:010;S3:011;S4:100。
状态分配后的状态图如图4所示。


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