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下边我们设计一个数字的密码锁
这个密码锁呢密码很简单
它说顺序输入三个
或三个以上1的时候
就打开了
那这个逻辑抽象相对比较清楚
第一我是顺序输入0和1
那顺序输入0和1
从输入变量上来讲
我的逻辑变量只要取一位就行
那作为输出呢
我的锁打开或者关闭
也是0 1两个状态
所以取一个变量就可以
因此我可以很快的就抽象出了
我输入输出变量的个数
那么下面我关心的问题就是
我到底需要多少个状态
才能把刚才我们简单的
这一行能够表达出来
顺序输入三个或者三个以上
1的时候锁打开
那么首先电路会有个初态
电路的初态我们设为S0
电路初态在S0的基础上
如果我输入0
那我知道锁是不打开的
在S0的基础上输入0
那我还会回到这个初态
这个时候我的输出还是0
在S0的基础上
如果我这个时候输入1
我们说这个时候
在锁锁上的时候
如果你输入了一个1
我是需要记住的
所以我会记住你输入的1
让我的电路
迁移到了另外一个状态
从S0到达了S1
那S1代表的是什么呢
S1代表现在
你已经输入了一个1了
那我在设计这个电路的时
我采用的是Mealy型的
电路设计
所以在S0的基础上
输入1的时候
我的输出还是0
在S1的基础上
如果这个时候
外边来的输入是0
我们知道那刚才输入的一个1
已经与密码无关了
因为我的密码是需要输入
三个或三个以上的1
因此在S1的基础上
如果输入0的话
我又会回到我的初态S0
那么在S1的基础上
如果这个时候输入一个1
那我就有两个1了
这个时候我需要记住这件事儿
因此我的状态从S1
迁移到了S2
那S2这个状态
所代表的含义是什么呢
它所代表的含义
就是我输入了两个1了
由于我采用的是
Mealy的电路
所以在S1的基础上
输入1的时候
我的输出是可以改变的
但是由于在S1的基础上
也就是输入一个1的基础上
又输入了一个1
那还是只有两个1
因此不满足我打开锁的
这个要求
我的输出还是0
好 在S2的基础上
如果我输入一个0
那么也就意味着
我没有办法再连续输入
第三个1了
那这时候我还会从S2
返回到我的S0
意味着我的密码又要从头开始了
但是如果在S2的基础上
外界输入来了一个1
那这时候就已经连续输入
三个1了
那好我应该记住
已经连续输入三个1
所以我的状态从S2迁移到了S3
从S2迁移到S3
代表我已经连续输入三个1了
由于我采用的是
Mealy的输入
所以大家看在S2的基础上
如果我输入第三个1的时候
我的输出马上就变成了1
这个马上就变成了1
意味着我的锁已经打开了
那么到达S3后
已经连续输入三个1了
这个时候如果再输入1的话
那么我们说我没有必要
再去区分它到底是第四个
第五个1
因为对于我的密码来说
我是顺序的输入三个
或三个以上1
因此在S3的基础上
如果你再连续输入1的时候
大家看它的状态
是再一次回到它本身自己
回到它自己
意味着锁的状态还是打开的
但是在S3的基础上
如果这个时候中断了
连续输入1
而输入了0
那我的锁又会锁上
所以从S3又回到了S0
而且在S3回到S0的这条线上
你看只要输入是0
我的输出会根据S3
和你输入的0
就确定了你的输出0
那就是说锁又闭合了
又锁上了
因此我们可以通过
刚才的这个分析
把这本来设计当中要求的一句话
转换成了一个状态转换图
那么下面的任务就是
如果有了状态转换图
我们来看一下
这个状态转换图能不能化简
大家看化简
状态的化简和合并
说的是如果图中有状态
在相同的输入下
有相同的输出
且它们的次态相同
那我们注意到S2和S3
本来对于我们来讲
它是两个不同含义的状态
因为一个代表的是什么呢
是输入了两个1了
一个代表的是
输入了三个和三个以上的1了
从图中我们看到
S2和S3在相同的输入下
有相同的输出
大家看当他们输入是0的时候
输出都是0
输入是1的时候输出都是1
且在相同的输入下
有相同的次态
它们分别都指向了S3和S0
因此我们看到S2 S3
是可以合并的
我们把这两个状态合并起来
就减少了一个状态
达到了我们前面所说的
化简状态的目的
那如果把它合并之后
下面一步任务
就是要对我们的状态
进行编码
那我们先判断一下
现在我有三个状态
那我需要的触发器的个数
是两个
因此我的编码位数是两位
所以我分别的令
我电路要实现的
这个两个触发器是Q1 Q0
那么它对应的编码是
00 01 10分别去对应S0 S1 S2
则我们可以得到
上面这个状态转换图
转换成下边这张表
在这个状态转换表当中
我们完全把图当中的编码形式
用表来表达
唯一需要我们填补的有一点
就是有一个状态
我们没有用到
因为我有两个触发器
所以我有四种编码形式
而我只用到了三种
那么有一种没有用到的是11
那在设计的时候
我们不关心的状态是无关态
在逻辑式化简当中
无关态我们用X来进行填写
所以我在这儿暂且假设
如果我的初态是11的情况下
无论你输入01 我都不关心
所以我用X来进行填写
如果进行这样的填写之后
我们就可以把这一张状态表
拆成三张状态表
这三张状态表分别都是关于
Q1次态 Q0次态
以及输出y我们的逻辑取值表
有了这个逻辑取值表
我们可以直接写出
Q1-star Q0-star
以及y它的逻辑方程
而且它们关于的逻辑方程
是输入和状态的方程
那我们知道如果你有了状态方程
如果你在选择好了
你的触发器的类型
你就可以得到驱动方程
有了驱动方程
有了输出方程
就可以画出电路图了
好
我们用大家已经学习到的知识
从一张卡诺图当中
直接可以得到它的化简形式
Q1-star Q0-star以及y
有了它们之后
如果我现在选用的是JK触发器
那么JK触发器我们知道
它的特性方程分别是什么
那这时候我可以通过状态方程
反推出来两个JK触发器
它分别的J和K的接法
最后根据我们得出的
驱动方程Q1-star当中
能够反推出来的J1 K1
以及J0 K0
还有我的输出方程
y等于XQ1
那我就可以最后画出我的
电路逻辑图
但是在这儿要注意一个问题
就是刚才我在进行
电路设计的时候
我所关心的状态是那三个
有一个状态我当成了无关态
那也就是说我放弃对它的控制了
那这时候等你设计完之后
问题还会浮现出来
浮现出什么问题呢
你要去确认一下
如果初态是11的时候
经过你这番设计它的次态是什么
如果它的次态能进入有效循环
那好 这个电路可以自启动
没有问题
否则还要进行设计改动
所以我们检查一下
电路能否自启动
把状态11代入到状态方程
和输出方程
分别求出X输入是0 1的情况下
它的次态
那我们能够得到
在x等于0的时候
它的次态是00
在x等于1的时候
它的次态是10
那我们能够把这个图
给它完整起来
也就是说我在有效循环圈外的
第四个状态11
它能够通过输入和时钟信号
进入我的有效态
那么我们看整个的这个设计过程
就是这样
在这个设计过程当中
在这一页之前
也就是第六步
检查电路能否自启动之前
我们一直关注的是
我所希望实现的电路功能
那其实我们可以把这个
检查电路能否自启动这件事儿
想的稍微早一点
就能够规避掉这一步
我们来看一下
如果我把检查电路
能否自启动前移
我说我把无关态都考虑进来
无关态是我在电路设计当中
用不到的状态
如果这个状态用不到
那么当我的电路
掉入到这个状态的时候
我都让它回到初态
这岂不是就规避了
检查能否自启动的问题
那我怎么让这些无关态
都回到初态呢
其实只需要在电路设计的时候
刚才我们看到
如果无关态是11
那你的次态都填入了x
那就是说你放弃控制
那如果现在
我把这个填法变掉
如果我在电路初态是11的时候
我让我电路的下一个状态
都回到电路的初态
那岂不是就不存在
检查电路是否自启动的问题了
因此我们对电路稍作修改
当我在进行电路设计的时候
我把相应的部位
无效态的下一个次态
这些部位都填成零
就意味着我强制使我的电路
进入无关态之后
下一个状态都进入电路的初态
这不仅有利于简化
我们设计当中的最后一步
不用检查自启动
还有利于我们电路功能的统一
所以我们通过这样的方式
可以完整的实现一个
同步时序电路的设计
-0.1 数字量和模拟量
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-0.2 电子技术的发展历程
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-0.3 课程的基本任务
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-1.1 信息与编码
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-1.2 二进制的补码
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-1.3 二进制补码运算的符号位
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-1.4 二进制的编码
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-1.5 用电压来表达信息
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-1.6 电压信号的离散化
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-2.1 逻辑代数概述
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-2.2 逻辑代数的三种基本运算
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-第一周--第一周作业
-2.3 几种常用的复合逻辑运算
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-2.4 逻辑代数的基本公式和常用公式
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-2.5 逻辑代数的基本定理
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-2.6 逻辑函数及其表示方法
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-2.7 逻辑函数形式的变换
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-2.8 逻辑函数的化简
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-2.9 逻辑函数的最小项之和
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-2.10 逻辑函数的最大项之积
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-2.11 最小项和最大项的关系
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-2.12 逻辑函数的卡诺图
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-2.13 卡诺图化简法
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-2.14 具有无关项的逻辑函数及其化简
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-2.15 逻辑函数的机器化化简法
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-第二周--第二周作业
-3.0 门电路概述
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-3.1-1 半导体二极管的开关特性
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-3.1-2 二极管与门
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-3.1-3 二极管或门
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-3.1-4 二极管门电路的缺点
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-3.2-1 MOS管的基本构造和工作原理
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-3.2-2 MOS管的开关特性
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-3.2-3 MOS管的工作特性曲线
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-3.3-1 CMOS反相器的电路结构和工作原理
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-3.3-2 CMOS反相器的电压电流传输特性
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-3.3-3 CMOS反相器的静态输入输出特性
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-3.3-4 CMOS反相器的动态特性
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-3.3-5 CMOS反相器的总功耗
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-第三周--第三周作业
-3.4-1 其他逻辑功能的CMOS门电路
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-3.4-2 带缓冲级的CMOS门电路
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-3.4-3 漏极开路的门电路
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-3.4-4 CMOS传输门和三态门
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-3.5-1-1 双极型三极管的输入输出特性
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-3.5-1-2 双极型三极管的基本开关电路
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-3.5-1-3 双极型三极管的开关等效电路、三极管反相器
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-第四周--第四周作业
-3.5-2-1 TTL反相器的电路结构
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-3.5-2-2 TTL反相器的工作原理
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-3.5-2-3 TTL反相器中的几个 问题和输入噪声容限
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-3.5-3-1 TTL反相器的输入输出特性
--Video
-3.5-3-2 TTL反相器的输入端负载特性
--Video
-3.5-3-3 TTL反相器的扇出系数
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-3.5-4-1 TTL反相器的传输延迟时间
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-3.5-4-2 TTL反相器的交流噪声容限
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-3.5-4-3 电源的动态尖峰电流
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-3.5-5-1 其他逻辑功能的TTL门电路
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-3.5-5-2 集电极开路输出的门电路
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-3.5-5-3 三态输出门
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-实验一：与非门电压传输特性曲线的观测
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-实验二：与非门传输延迟时间的测量
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-第五周--第五周作业
-4.1 组合逻辑电路的特点
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-4.2-1 组合逻辑电路的分析方法
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-4.2-2 组合逻辑电路的设计方法
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-4.3-1-1 若干常用组合逻辑电路：普通编码器
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-4.3-1-2-1 优先编码器
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-4.3-1-2-2 优先编码器的扩展
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-4.3-1-3 二-十进制优先编码器
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-4.3-2-1 译码器
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-4.3-2-2 二进制译码器的扩展
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-4.3-2-3-1 显示译码器
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-4.3-2-3-2 显示译码器附加控制端的作用
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-4.3-2-4 用译码器设计组合逻辑电路
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-4.3-3-1 数据选择器
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-4.3-3-2 用数据选择器设计组合电路
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-4.3-4-1 加法器
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-4.3-4-2 多位加法器
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-4.3-4-3 用加法器设计组合电路
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-4.3-5 数值比较器
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-4.4-1_4.4-2 组合逻辑电路中的竞争-冒险现象
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-4.4-3 消除竞争-冒险现象的方法
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-第六周--第六周作业
-4.5 可编程器件及EDA1
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-5.0 触发器的由来
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-5.1 门电路与触发器的关系
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-5.2 基本RS锁存器
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-5.3-1 电平触发的SR触发器
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-5.3-2 电平触发的D触发器1
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-5.3-3 电平触发的D触发器2
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-5.4-1-1 脉冲触发的触发器--主从D触发器
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-5.4-1-2 脉冲触发的触发器--主从SR触发器
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-5.4-1-3 脉冲触发的触发器--主从JK触发器
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-5.4-2 脉冲触发方式的动作特点
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-5.5 边沿触发的触发器
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-5.6-1 触发器的逻辑功能及其描述方法--SR触发器
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-5.6-2触发器的逻辑功能及其描述方法--JK触发器、T触发器、D触发器
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-第七周--第七周作业
-5.7-1 触发器的动态特性1
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-5.7-2 触发器的动态特性2
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-5.7-3 触发器的动态特性3
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-6.1-1 时序逻辑电路概述
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-6.1-2 时序电路的一般结构形式与功能描述方法
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-6.1.3 时序电路的分类
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-6.2.1-1 同步时序电路的分析方法1
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-6.2.1-2 同步时序电路的分析方法2
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-6.2.3 异步时序电路的分析方法
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-6.3.1-1 寄存器
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-6.3.1-2 移位寄存器1
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-6.3.1-3 移位寄存器2
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-6.3.1-4 移位寄存器扩展应用
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-6.3.2-1-1-1 计数器概述、同步二进制加法计数器
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-6.3.2-1-1-2 同步二进制减法计数器
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-6.3.2-1-1-3 同步加减计数器
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-6.3.2-1-2-1 同步十进制加法计数器
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-6.3.2-1-2-2 同步十进制减法计数器、十进制可逆计数器
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-6.3.2-2 异步计数器
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-第八周--第八周作业
-6.3.2-3-1-1 任意进制计数器的构成方法
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-6.3.2-3-1-2 任意进制计数器的构成方法--举例(N>M)
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-6.3.2-3-1-3 任意进制计数器的构成方法--举例(N<M)
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-6.3.2-4 计数器应用举例
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-6.4.1-1 时序逻辑电路的设计方法
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-6.4.1-2 时序逻辑电路的设计方法--举例
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-6.4.2 时序逻辑电路的动态特性分析
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-7.0 半导体存储器绪论
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-7.1 半导体存储器概述和分类
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-7.2-1 ROM的结构和工作原理
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-7.2-2 可编程ROM1
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-7.2-3 可编程ROM2
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-7.3 RAM的结构和工作原理
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-7.4-1 存储器容量的扩展-位扩展
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-7.4-2 存储器容量的扩展-字扩展
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-7.5 用存储器实现组合逻辑电路
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-第九周--第九周作业
-8.1 可编程逻辑器件概述
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-8.2-8.3-8.4 可编程逻辑器件-FPLA/PAL/GAL
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-8.5-8.6-8.7 可编程逻辑器件-EPLD/CPLD/FPGA
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-8.8-8.9 可编程逻辑器件-ISPGDS、PLD的使用
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-10.1-1 脉冲波形的产生和整形概述
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-10.1-2-10.2.1 门电路组成的施密特触发器
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-10.2.2 集成施密特触发器
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-10.2.3 施密特触发器的主要特点和应用
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-10.3.1-1-1 积分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-1-2 积分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.1-2-1 微分型单稳态触发器--结构和工作原理
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-10.3.1-2-2 微分型单稳态触发器--性能参数计算
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-10.3.2 集成单稳态触发器
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-10.4.1 用施密特触发器构成的多谐振荡器
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-10.4.2 对称式多谐振荡器
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-10.4.3 非对称式多谐振荡器
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-第十周--第十周作业
-10.4.4 环形振荡器
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-10.4.5 石英晶体多谐振荡器
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-10.5 脉冲电路的分析方法
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-10.6.1 555定时器电路的结构与功能
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-10.6.2 用555定时器接成施密特触发器
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-10.6.3 用556定时器接成单稳态触发器
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-10.6.4 用557定时器接成多谐振荡器
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-11.1 数模和模数转换概述
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-11.2.1 权电阻网络D/A转换器
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-11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器
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-11.2.3 具有双极性输出的电阻网络D/A转换器
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-11.2.4 D/A转换器的转换精度和速度
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-11.3.1 A/D转换的基本原理
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-11.3.2 采样保持电路
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-11.3.3 并联比较型A/D转换器
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-11.3.4-1 反馈比较型A/D转换器--计数型
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-11.3.4-2 反馈比较型A/D转换器--逐次渐进型
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-11.3.5 双积分型和V-F型A/D转换器
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-第十一周--第十一周作业
-I-概述、电路设计及功能仿真
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-II-指定芯片及时序仿真
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-III-选外设（自动化）、锁定引脚并生成下载文件
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-IV-电路扩展设计
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-V-用Verilog描述状态机电路
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