串行数据检测电路设计.doc

辽 宁 工 业 大 学 数字系统综合实验 课程设计（论文）题目： 串行数据检测电路设计 院（系）： 电子与信息工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 　　　教研室：通信工程学 号学生姓名专业班级课程设计（论 文）题 目串行数据检测电路设计课程设计（论文）任务设计一个串行数据检测电路，当检测到连续的6位数据010111时检测输出信号为1，否则为0，并用MAX+PLUSⅡ验证设计的正确性设计要求：1．熟练掌握组合逻辑电路的设计思路和方法；2．熟练掌握MAX+PLUSⅡ原理图输入方法；3．熟练掌握MAX+PLUSⅡ仿真方法并对设计进行仿真验证，直至得出正确的设计方案；4．熟练掌握串行数据检测电路的设计方法报告要求：1．能够对原理及设计方案进行适当的说明；2．按照给定的模板要求完成设计报告。

指导教师评语及成绩平时成绩（20%）： 论文成绩（50%）： 答辩成绩（30%）： 总成绩 ： 指导教师签字： 学生签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计目录第1章 设计方案 1第2章 电路原理及设计 22.1 设计思路 22.2 设计步骤 32.3 画图仿真 8第3章 总结 10参考文献 111第1章 设计方案1) 逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表，就是要求实现的时序逻辑功能表示为时序逻辑函数，可以用状态转换表的形式，也可以用状态转换图的形式2) 状态化简的目的就在于将等价状态合并，以求得最简单的状态转换图3) 选定触发器的类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程4) 根据得到的方程式画出逻辑图5) 检查设计的电路能否自启动如果电路不能自动启动，则需要采取措施加以解决一种解决方法是在电路开始工作时通过预置数将电路的状态置成有效状态循环中的某一种。

另一种解决办法是通过修改逻辑设计加以解决第2章 电路原理及设计2.1 设计思路时 序 逻辑 问 题状态转换图（表）最简状态转换图（表）电路方程式逻辑电路图逻辑抽象状态化简选定触发器的类型检查能否自启动图2.1同步时序逻辑电路的设计过程时序逻辑电路设计的一般步骤是:(1) 逻辑抽象,画出电路的原始状态转换图、状态转换表2) 状态化简3) 状态编码(即二进制状态分配) ,进而作出状态转移表4) 选定触发器类型,求出电路的逻辑函数表示式(状态方程、驱动方程和输出方程) 5) 画出逻辑图,检测设计的电路能否自启动这种方法具有一般性2.2 设计步骤输人数据为输入变量,以X 表示;检测结果为输出变量,以Y 表示设电路在没有输入0以前的状态为S0，输入为0的状态S1,输入为1的状态为S2,输入为0的状态为S3,输入为1的状态为S4, 输入为1的状态为S5，输入为1的状态为S6，同时输出Y 为高电平1若以S表示电路的现态，以S*表示电路的次态依据设计要求即可得到图2.2所示的状态转换表表2.1 电路的状态转换表X S*/Y01S0S1/0S0/0S1S1/0S2/0S2S3/0S0/0S3S1/0S4/0S4S3/0S5/0S5S1/0S6/1S6S1/0S0/0由表2.1电路的状态转换表可以得到电路的状态转换图如2.2所示S0 S1S2S5S4S31/00/00/00/00/00/00/00/01/11/01/00/0图2.2 电路的状态转换图在电路状态M=6的情况下，根据式2n-1

如果取触发器状态Q2 Q1 Q0 的000 001分别代表S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6,并选定JK触发器组成这个检测电路，则可从状态转换图画出电路次态和输出的卡诺图，如表2.2所示表2.2电路次态输出的卡诺图Q2 Q1 Q0 X S0S1S3S2S4S5XS60000010110101001011111100001/0001/0001/0011/0011/0001/0XXX/X001/01000/0010/0100/0000/0101/0110/0XXX/X000/0 将表2.2所示的卡诺图分解为表2.3中分别表示Q2*、Q1*、Q0*和Y的4个卡诺图表2.3 表2.2卡诺图的分解 Q1Q0XQ2000111100000000100X01111X0100010 (a)Q2*Q2*=XQ2Q1’+XQ1Q0 Q1Q0XQ2000111100000010100X01101X0100100(b)Q1*Q1*=XQ1’Q0+X’Q2’Q1Q0’+X’Q2Q1’Q0’ Q1Q0XQ2000111100011110111X11110X0100000(c)Q0*Q0*=X’+Q2Q1’Q0’ Q1Q0XQ2000111100000000100X01101X0100000(d)YY=XQ2Q1’Q0整理得到电路的状态方程为Q2*=XQ2Q1’+XQ1Q0Q1*=XQ1’Q0+X’Q2’Q1Q0’+X’Q2Q1’Q0’Q0=X’+Q2Q1’Q0’由上式得驱动方程J2=XQ1Q0K2=X’+Q1Q0’J1=XQ0+X’Q0’Q2K1=X+Q0+Q2J0=Q2Q1’+X’K0=X输出方程Y=XQ2Q1’Q02.3 画图仿真根据上式可以画出TTL电路逻辑图如图2.3所示图2.3 用JK触发器设计的电路逻辑图得到图2.3后，对此图进行编译，检查无误后，进行仿真，输入X:010111,输入上升沿有效可以得到图2.4所示的仿真图。

图2.4 电路仿真图当时钟信号CLK检测到010111时，输出高电平Y为1，则结果正确第3章 总结这个电路设计是关于时序逻辑电路的设计在时序逻辑电路的设计中,状态化简不会改变电路的逻辑功能,不可能使电路产生错误输出为保证串行数据检测器可靠、正常地工作,可在一般设计方法的基础上,依具体情况灵活处时序逻辑电路简称时序电路时序电路有两大类：同步时序电路和异步时序电路在同步时序电路中，有一个公共的时钟信号，电路中各记忆元件受它统一控制，只有在该时钟信号到来时，记忆元件的状态才能发生变化，从而使时序电路的输出发生变化，而且每来一个时钟信号，记忆元件的状态和电路输出状态才可能改变一次如果时钟信号没有到来，输入信号的改变不能引起电路输出状态的变化在异步时序电路中，电路没有统一的时钟信号，各记忆元件也不受同一时钟控制，电路的改变是由输入信号引起的本次课设设计的思想是设计设计一个串行数据检测电路，当检测到连续的6位数据010111时检测输出信号为1，否则为0总共有六个步骤来设计，分别是原状态转换图、状态转换表； 状态分配；选定触发器类型、确定激励和输出函数表达式；根据得到的方程式画出逻辑图；仿真检查设计的电路能否自启动。

11参考文献 [1] 唐志宏.数字电路与系统.大连理工大学城市学院电子技术研究室 [2] 阎石,王红编.数字电子技术第五版 [3] 蔡惟铮.电子技术基础试题精选与答题技巧.哈尔滨工业大学出版社出版[4] 胡晓光,崔建宗,王建华.数字电子技术基础 [5] 陈志武.数字电子技术基础教案.西北工业大学出版社[6] 曹林根.数字逻辑.海交通大学出版社。