数字逻辑设计及应用教学课件：7-5 同步状态机设计2 .ppt

《数字逻辑设计及应用》教学课件中的7-5章节主要讲解了同步状态机的设计，这一部分对于理解和实现数字逻辑系统至关重要。同步状态机在计算机和互联网领域有着广泛的应用，如计数器、序列检测器等。以下是关于同步状态机设计的一些关键知识点： 1. **时钟同步状态机设计**： - 时钟同步状态机的设计通常遵循一系列步骤，根据问题描述构造状态输出表，即列出所有可能的输入组合及其对应的状态和输出。 - 接着，如果可能，通过简化状态来减少状态变量的数量，以优化设计。 - 选择一组状态变量，并将它们代入状态输出表，形成转换/输出表。 - 确定状态存储所用的触发器类型，例如D型、T型或JK型触发器。 - 构建激励表，得到激励方程和输出方程，这些方程描述了触发器状态如何随输入变化。 - 绘制逻辑图，将所有的逻辑关系可视化。 2. **设计实例**： - 课程提供了两个简单示例，帮助学生理解基本的设计过程。 - 设计一个3位二进制模8计数器，这要求状态机能够从0计数到7，并回到0，循环进行。 - 设计一个110序列检测器，当连续出现110序列时，输出信号被激活。 - 还给出了更多复杂的设计例子，如在P558、P566和P570页上的示例1、2和3，以及与T-bird尾灯状态相关的状态图设计。 - 有一个称为“猜谜游戏”的例子，它涉及一个基于一系列输入产生特定输出的更复杂状态机。 3. **状态表设计**（以示例1为例）： - 这部分描述了一个具有两个输入A和B，一个输出Z的时钟同步状态机的设计。Z的值为1的情况有两种：一是A在过去的两个时钟周期中保持相同；二是自从A满足第一个条件以来，B一直为1。其他情况，Z的值为0。 - 状态表列出所有可能的输入组合（SAB）及其对应的状态（S）和输出（Z）。初始状态标记为INIT，然后根据输入的变化跟踪状态转移，如从"OK0"到"OK1"或"OK0"到"OK0"，取决于A和B的值。 - 状态表帮助我们明确每个状态下输出Z的逻辑条件，从而构建出相应的逻辑电路。 以上是同步状态机设计的基本概念和应用，通过这些步骤，我们可以设计出能够根据输入序列改变其状态并产生相应输出的数字逻辑系统。这种设计方法对于理解数字逻辑系统的工作原理和实际应用至关重要，是计算机科学和电子工程领域中的核心技能。