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1、時序邏輯設(shè)計與實(shí)現(xiàn),寄存器 移位寄存器 反饋移位寄存器 序列信號發(fā)生器,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,寄存器,定義：共時鐘的若干個觸發(fā)器構(gòu)成寄存器,常見的觸發(fā)器和所存器,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,寄存器2,74X175 4位寄存器,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,移位寄存器,移位寄存器：具有移位特性的寄存器,并行輸出,并行輸入,移位寄存器應(yīng)用類型,串入串出,串入并出,并入串出,并入并出,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,移位寄存器芯片舉例,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,74X194介紹,功能介紹:,1、CLK：時鐘，194為同步時序邏輯器件；,2、CLR：同步清零控制；低電平有效；,3
2、、s1s0為功能控制操作，具體如下：,4、器件左移時，串行輸入為LIN，串行輸出為QA； 器件右移時，串行輸入為RIN，串行輸出為QD,74X194,雙向并入并出移位寄存器,5、s1s0通過構(gòu)成多路復(fù)用器來實(shí)現(xiàn)功能變換,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,移位寄存器的擴(kuò)展,Ex1：用194實(shí)現(xiàn)3位移位寄存器,,0,1,串入,,串出,Ex2：用194實(shí)現(xiàn)8位移位寄存器,串入,串出,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用移位寄存器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測器,Ex3：請用194實(shí)現(xiàn)“1011”數(shù)據(jù)檢測器,步驟：,1、待檢測序列長度為4，所以選擇4位移位寄存器；,2、將待檢測序列從狀態(tài)輸出中解讀出來；（組合邏輯）,X為待
3、檢測序列， 將之接在串行輸入端； 狀態(tài)輸出（并行輸出） 即近幾個時鐘 脈沖內(nèi)串行輸入的值；,F,選擇左移,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,反饋移位寄存器,串入端輸入為反饋函數(shù)F的移位寄存器，叫做反饋移位寄存器；,反饋函數(shù)為移位寄存器并行輸出（狀態(tài)輸出）的函數(shù)；,反饋移位寄存器可以實(shí)現(xiàn)一些具有移位特性的狀態(tài)機(jī)；,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)環(huán)行計數(shù)器,ex4：用194實(shí)現(xiàn)3位環(huán)行計數(shù)器,首先看環(huán)行計數(shù)器的狀態(tài)機(jī)，是不是具有移位特性,100的次態(tài)，可以做如下的分析010：0由反饋函數(shù)而得來；10由環(huán)行計數(shù)器狀態(tài)機(jī)移位特性而得來,,該狀態(tài)機(jī)的移位方向為Q2Q1Q0；其中D2為
4、串行輸入端；而Q0為串行輸出端,然后選擇3位的移位寄存器，并求其反饋函數(shù)：反饋函數(shù)的輸出值其實(shí)就是次態(tài)串行輸入值；,F=0,F=0,F=1,然后通過卡諾圖求反饋函數(shù)表達(dá)式；,F=Q0,然后實(shí)現(xiàn)；,串入,串出,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)扭環(huán)計數(shù)器,ex5：用移位寄存器實(shí)現(xiàn)3位扭環(huán)計數(shù)器（最小成本設(shè)計）,1、選用3位移位寄存器,2、求反饋函數(shù),根據(jù)移位特性可知：Q0端為串入；Q2為串出端；,某個狀態(tài)的反饋函數(shù)的輸出就等于其次態(tài)串入的值；,F=1,F=1,F=1,F=0,F=0,F=0,F=Q2,電路圖在下頁,最小成本設(shè)計把未用狀態(tài)的反饋函數(shù)看成任意項；最小風(fēng)險設(shè)計要對未用
5、狀態(tài)的反饋函數(shù)進(jìn)行討論,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)扭環(huán)計數(shù)器續(xù),最小成本設(shè)計3位扭環(huán)計數(shù)器,ex6：用移位寄存器實(shí)現(xiàn)3位扭環(huán)計數(shù)器（最小風(fēng)險設(shè)計）,最小風(fēng)險設(shè)計，要對未用狀態(tài)進(jìn)行討論；討論的原則為，在不改變移位特性的基礎(chǔ)上，對位用狀態(tài)的次態(tài)進(jìn)行討論,F=1,F=1,F=1,F=0,F=0,F=0,兩個未用狀態(tài),101的次態(tài)應(yīng)為01d；其中01由移位特性所決定；d為反饋函數(shù)所決定；選擇d為1，這樣101次態(tài)為011,同理可設(shè)010的次態(tài)為101，這樣既不改變移位特性，也使風(fēng)險消除,101,,010,,F=1,F=1,,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用反饋移位寄存器實(shí)現(xiàn)
6、扭環(huán)計數(shù)器續(xù),接上頁，求反饋函數(shù),F=Q2+Q1Q0 =（Q2 （Q1Q0））,最小風(fēng)險設(shè)計的3位扭環(huán)計數(shù)器,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列信號發(fā)生器,序列信號發(fā)生器：能夠產(chǎn)生一個串行序列的狀態(tài)機(jī),Ex7：請用移位寄存器設(shè)計一個序列發(fā)生器，能夠輸出串行序列“101110”；（最小成本設(shè)計）,實(shí)現(xiàn)方法1：移位寄存器實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)方法2：計數(shù)器+組合邏輯,步驟一：通過移位特性構(gòu)建狀態(tài)圖（要求狀態(tài)圖中不能出現(xiàn)重復(fù)狀態(tài)）；,如果選則兩位：,10,,01,,11,,11,,10,,有重復(fù)狀態(tài)，舍棄,如果選則三位：,101,,011,,111,,110,,101,,010,,,,有重復(fù)狀
7、態(tài)，舍棄,如果選則四位：,1011,,0111,,1110,,1101,,1010,,0101,,,,沒有重復(fù)狀態(tài)，選用該狀態(tài)機(jī),轉(zhuǎn)下頁,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列信號發(fā)生器續(xù),步驟二：上面狀態(tài)圖存在移位特性，根據(jù)其移位特性求其反饋函數(shù)；,Q3Q2Q1Q0,Q3為串出；Q0為串入；反饋函數(shù)的輸出即次態(tài)的串入,F=1,F=0,F=1,F=0,F=1,F=1,F,F=Q3Q1+Q3Q1,電路在下頁；,請同學(xué)們完成最小風(fēng)險設(shè)計?。?電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用移位寄存器實(shí)現(xiàn)序列信號發(fā)生器續(xù),最小成本設(shè)計的“101110”序列發(fā)生器,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,用計數(shù)器實(shí)現(xiàn)序列信號發(fā)生器,Ex8：請用計數(shù)器163和多路復(fù)用器151設(shè)計一個序列發(fā)生器，能夠輸出串行序列“101110”；,步驟一：將163變成模為6的計數(shù)器；,步驟二：一個時鐘（狀態(tài)輸出）對應(yīng)一位的序列發(fā)生，通過組合邏輯完成這個轉(zhuǎn)換；,詳情請參照計數(shù)器課件,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,,電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院陳德軍,,,,,,,,,,,,,,,,CP,CP,,,,,,F,,
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