數位邏輯設計與實習

1

數位邏輯設計與實習

Ch05序向邏輯電路

組合電路(邏輯)

„ 任何時刻的輸出與當時的輸入有關

Z1=F1(X1...Xn)

3

序向電路(邏輯)1

任何時刻的輸出除了與當時的輸入有關且與 內部狀態有關

回授路徑及記憶元件

狀態

記憶元件

„ 延遲元件

„ 閂鎖器(latch)

‡

‡

‡

„ 正反器

‡

‡

‡

非同步電路

同步電路 共同時脈

5

同步序向電路

記憶元件 狀態

序向電路(邏輯)2

輸入變數 x₀ x₁ x_l-1

⎧

⎨

⎪⎪

⎩

⎪⎪

輸出變數 z₀

z₁ z_m-1

⎫

⎬⎪

⎭⎪ 組合邏

輯電路

Y₀ y₀

Y_k-2

Y_k-1 y_k-2

y_k-1 目前狀

態(PS)

下一狀 態(NS)

記憶元件 時脈(在同步序向電路)

同步

K個狀態

Z0=f0(X0,X1...Xn 1,Y0,Y1...Yk 1) Z1=f1(X0,X1...Xn 1,Y0,Y1...Yk 1)

7

記憶元件:延遲元件

(a) 邏輯符號 (b) 時序圖

Δ Τ Δ Τ

Y(t) y(t)

記憶元件: SR閂鎖

真值表

9

記憶元件: D型閂鎖

(b) 使用SR門閂執行 (a) 邏輯符號

Q

Q'

D Q

Q' S

R D

(c) 特性表

D Q(t+1)

0 1 0 Q(t)

0 0

→

1 0

0 1

1

1 1

(d) 激勵表 D Q(t+1)

0 1

0 1

下一狀態

記憶元件:閘控SR閂鎖

(a) 電路 G

S

Q Q'

R

S

R G Q

t_p t_hold t_setup

t_on t_off

穿透性 (b) 時序圖

控制

Thold=保持時間 Tsetup=建立時間

11

記憶元件: SR正反器

(a) 邏輯符號

S R Q(t+1)

0 0

0 1

1 0

1 1

Q(t)

0 1 未定

R S

Q(t+1)

0

0 1

1 0

0 Q(t)

0 0

→ 1 0

0 1

1 1

φ

φ

(c) 特性表

(d) 激勵表 Q

Q' S

R CK

preset

clear

(e) 特性函數 Q(t)

0

1

- 0

1

0 1

0

1

2

3

S R

Q(t+1)=Q(t)R'+S (SR = 0) (b) 狀態圖

S, R = 0, 1

Q/0 Q/1

S, R = 1, 0

S, R = 0, 0 S, R = 0, 0

記憶元件: D正反器

(a) 邏輯符號 (b) 利用SR正反器執行

Q

Q' D

CK preset

clear

Q

Q' S

R CK

preset

clear D

CK

(c) 特性表

(e) 激勵表 D Q(t+1)

0 1 0 Q(t)

0 0

→ 1 0

0 1

1

1 1

D Q(t+1) 0

1

0

1 D=0

Q=0 Q=1

D=1 D=1

D=0

(d) 狀態圖

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記憶元件: JK正反器

(a) 邏輯符號 (c) 特性表

(e) 激勵表 (f) 特性函數

Q(t+1)= JQ'(t)+K'Q(t) Q

Q' J

K CK

preset

clear

Q

Q' S

R CK

preset

clear J

K CK

(b) 利用SR正反器執行

Q(t) 0 0 1

1

0 1

0

1

2

3

J K

Q'(t) J K Q(t+1)

0 0

0 1

1 0

1 1

Q(t)

0 1 Q'(t)

K J

Q(t+1)

0 1

1 0 Q(t)

0 0

→ 1 0

0 1

1 1

φ

φ

φ φ

(d) 狀態圖

Q=0 Q=1

J,K=1,0或1,1

J,K=0,0 J,K=0,0

J,K=0,1或1,1

記憶元件: T正反器

(a) 邏輯符號

(d) 特性表

(f) 激勵表 (b) 利用JK正反器執行

Q

Q' T

CK preset

clear

T Q(t+1) 0

1

Q(t) Q'(t)

T Q(t+1)

0 1 1 Q(t)

0 0

→ 1 0

0 1

1

1 0

Q

Q' J

K CK

preset

clear T

CK

(e) 狀態圖 T=0

Q=0 Q=1

T=1 T=0

T=0

(c) 利用D型正反器執行 Q

Q' D

CK preset

clear T

CK

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正反器激勵方式

„ 準位

‡

‡

„ 邊緣

‡

‡

正反器激勵方式2

負緣觸發 主從式

(a) 時脈信號相關的術語定義

Q

Q' D

C CP

Q

Q' D

CK CP

Q

Q' D

CK CP

正緣觸發

CP

CP

正向脈波

負向脈波

正緣 負緣

期間(t_p)

17

密理機(Mealy machine)

莫爾機(Moore machine)

19

狀態圖(001)

„ 以圖形方式表示狀態之變化

‡

‡

‡

‡

狀態表(001)

„ 以表格方式表示狀態之變化

21

101序列偵測電路--Mealy

101序列偵測電路--Moore

23

0101序列偵測電路--Mealy

010/1001序列偵測電路--Mealy

25

Moore machine 練習

„ 若接收1的總數是奇數且連續收到兩個以上 的0

結論

„ 正反器種類、真值表、激勵表

„ 密理機器與莫爾機器