※用D触发器和必要的门电路设计一个同步3位右移移位寄存器. 在此基础上再加必要的门电路构成序列信号发生器, 产生序列信号00010111

水深无声 2023-06-25 04:51 14阅读 0赞

之前我们已经学习过该如何使用74160/74163实现序列信号发生器的方法, 下面我们再学习另一种实现序列信号发生器的设计方法——这种方法比用74160/74163加门电路/74151/74153的设计方法难度要大, 须大家仔细推敲.

要设计一个同步3位右移移位寄存器, 应像下面这样绘制状态表.

由上面的状态表, 绘制状态激励表.

<table style="width:197px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="3" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:144pt;">状态激励表</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D2</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">R</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

根据状态激励表中的反馈逻辑, 实现同步3位右移移位寄存器.

在此基础上, 我们要实现序列信号发生器. 我们以Q2端作为序列信号产生端, 据此推理D0的反馈逻辑.

<table style="width:328px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:240pt;">状态表(行不通)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">CLK顺序</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">3</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">4</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">5</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">6</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">7</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">8</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:324px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:240pt;">状态表(行不通)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">CLK顺序</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">3</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">4</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">5</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">6</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">7</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">8</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:326px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:240pt;">状态表(行不通)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">CLK顺序</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">3</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">4</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">5</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">6</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">7</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">8</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table style="width:324px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:240pt;">状态表(行不通)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">CLK顺序</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">3</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">4</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">5</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">6</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">7</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">8</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">&nbsp;</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

经过上面4种尝试, 我们得到符合题目要求的状态表.

<table style="width:323px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td colspan="5" style="text-align:center;vertical-align:bottom;width:240pt;">状态表(最终答案)</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">CLK顺序</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">Q2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">D0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">2</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">3</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">4</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">5</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">6</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">7</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">8</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">0</td> 
 <td style="text-align:center;vertical-align:bottom;">1</td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

这里很有必要对判断状态表的取值是否符合题目要求做出一点说明: 我们判断出某种取值方案不合理的依据是, 比如100的下一状态为××1(应为×10)或按照该种取值方案进行设计后, 无法满足序列信号数量的循环状态.

根据上面的状态表(最终答案), 可以得知 D0=Q0'Q2'+Q1Q2'+Q0Q1'Q2, 据此对电路进行改造, 绘制最终电路原理图.

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通过上面完整的设计过程, 我们可以看出, 用同步右移移位寄存器实现序列信号发生器的关键在于选择正确的状态序列.

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