数电学习笔记41——时序逻辑电路的设计方法

教材：阎石《数字电子技术基础》（第五版） 高等教育出版社

视频教材：

6.4 时序逻辑电路的设计方法

6.4.1 同步时序逻辑电路的设计方法

(1) 在设计时序逻辑电路时，要求设计者根据给出的具体逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的逻辑电路。所得到的设计结果力求最简。

(2) 当选用小规模集成电路做设计时，电路最简的标准是所用的触发器和门电路的数目最少，而且触发器和门电路的输入端数目也最少。

(3) 当选用中、大规模集成电路时，电路最简的标准是使用的集成电路数目、种类最少，而且相互之间连线也最少。

(4) 设计同步时序逻辑电路的一般步骤：

一、逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表

①　分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量以及电路的状态数。通常都是取原因（或条件）作为输入逻辑变量，取结果作输出逻辑变量。

②　定义输入、输出逻辑状态和每个电路状态的含义，并将电路状态顺序编号。

③　按照题意列出电路的状态转换表或画出电路的状态转换图。

二、状态化简

①　等价状态：若两个电路状态在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同样一个次态，则称这两个状态为等价状态。

②　状态化简：将等价状态合并，以求得最简的状态转换图。

三、状态分配（状态分配）

①　确定触发器的数目n：因为n个触发器共有2^n种状态组合，所以为获得时序电路所需的M个状态，必须取2^(n-1) < M <= 2^n

②　给每个电路状态规定对应的触发器状态组合。

③　一般选用的状态编码和它们的排列顺序都遵循一定的规律。

四、选定触发器的类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程

五、根据得到的方程式画出逻辑图

六、检查设计的电路能否自启动

①　如果电路不能自启动，则需采取措施加以解决。

②　一种办法为在电路开始工作时通过预置数将电路的状态置成有效状态循环中的某一种。

③　另一种解决办法是通过修改逻辑设计加以解决。

例1：设计一个八进制计数器

例2：设计一个110串行数据监测器