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1、实验十Moore型同步时序逻辑电路的分析与设计一、实验目的1. 掌握同步时序逻辑电路的分析、设计方法；2. 掌握时序逻辑电路的测试方法。二、实验原理1. Moore型同步时序逻辑电路的分析方法：时序逻辑电路的分析，按照电路图，选择芯片，根据芯片管脚， 在逻辑图上标明管脚号；大街电路后，根据电路要求输入时钟信号， 要求出电路的状态转换图或时序图，从中分析出电路的功能。2. Moore型同步时序逻辑电路的设计方法：（1）分析题意，求出状态转换图。（2）状态化简：确定等价状态，电路中的等价状态可合并为一个 状态。（3）重新确定电路状态数N，求出触发器数你n，触发器数按下 列公式求：2n-1N2n（N
2、为状态数，n为触发器数）。（4）触发器类型（D、JK）。（5）状态编码，列出状态转换表，求状态方程、驱动方程。（6）画出时序电路图。（7）时序状态检验，当N2n时，应进行空转检验，以免电路进 入无效状态而不能自启动。（8）功能仿真、时序仿真。3. 同步时序逻辑电路的设计举例: 试用D触发器设421码模5加法计数器。（1）分析题（421码）加态转换图如图I模5（421玛J加法计数器意：由于是模5 法计数器，其状 图1所示：（2）状态转换化简：由题意得该电路无等价状态。（3）确定触发器数：根据，2n-1N 2n，n=3。（4）触发器选型：选择D触发器。（5）状态编码：Q3、Q2、Q1按421码规律
3、变化。（6）列出状态转换表，如表1.表1横51421旧）加槌计散找奄,换泰.甄敏衰:QT矿QT| D,D：nY0Q01DI00101Uj101 .0QI1 1nl1Q1.F1 110Q一o00-f_H他10X020X0r x0x001（7）利用卡诺图如图2,求状态方程、驱动方程。11 10bH1 aL oo QI 003MU102L0 Fl0VX XX 00 01 U 10000aQjX2J)0】=00 5X 00 01 11 10国E镇5(4“那加it汁性鼎卡诺用：(8)自启动检验:将各无效状态代入状态方程，分析状态转换情况，画出完整的状态转换图，如图3所示，检查是否能自启动。(9)画出逻辑
4、图，如图4所示。三、实验仪器1. 示波器1台2. 函数信号发生器1台3. 数字万用表1台4. 多功能电路实验箱1台四、实验内容1.模5 （421码）加法计数器功能检验：按图4搭接电路，Cp接单脉冲P+，Q3Q2Q1分别接逻辑指示灯 L3L2L1，Rd接逻辑开关K12，Sd1、Sd2、Sd3分别接逻辑开 关K1、K2、K3；接通电源后，利用Rd使计数器复位后，加单脉 冲，观察计数器工作情况，写出时序表，各无效状态利用Sd1、 Sd2、Sd3置数后，加单脉冲观察其次态，画出完整状态转换 图；实验得模5（421码）加法计数器时序表Q3nQ2nQ1nQ n+1Q n+1Q n+1Y0000010001
5、0100010011001110001000001其他XXXXX实验得完整状态转换图如2.模5 （421码）加法计数器时序图观测：将Cp接TTL信号（f=10kHz），用双踪示波器观察并记录Cp、Q3、Q2、Q1 波形。实验示波器显示波形图如下：黄色为Cp，绿色为Q1色为Cp，绿色为Q23.设计模10 (5421BCD)加法计数器。所以得最后整理波形图如下:(1) 分析题意：状态转换图如下：(2) 状态化简：无等价状态。(3) 确定触发器数：由24-i1024, n=4,所以要四个触发器。(4) 触发器类型：选择D触发器。(5) 状态编码，Q4、Q3、Q2、。按5421码规律变化，得状态转换表
6、如下：Q nQ nQ nQ nQ4n+1Q3n+1Q2n+1Q1D4D3D2DiY0000000100010000100100010000100011001100011010001000010010001000010001001100101001101010100101010111011010111100110001100000000001XXXXXxXXXXxxx(6)利用卡诺图求状态方程、驱动方程:即：().()；()()，)；)；逻辑电路图为：实验得时序表如下图所示:CpQ4Q3Q2Q100000100012001030011401005100061001710108101191100100000实验得完整的转化图为;结论：可以自启动。五、实验总结1) 做实验时要注意各触发器的管脚排列，在接线时先在图上标管脚 号，再按号连线，避免短路损坏芯片。2) 了解设计电路的步骤，按照写状态转换表，列状态方程，画出设 计图的顺序设计。3) 本实验使用示波器时要采用外部触发，外部触发导线应接在Y(Q3) 处，CH1用来检测Cp，CH2分别测Q1，Q2，Q3，触发选为外部， 这样才能得到稳定的波形图。
