HD74LS02RP状态分配,对每个状态指定一个特定的二进制代码,称为状态分配或状态编码。编码方案不同,设计出的电路结构也就不同。编码方案选择得当,设计结果可能相对简单。

首先,要确定状态编码的位数。同步时序电路的状态取决于触发器的状态组合,触发器的个数而即状态编码的位数。而与状态数盯一般应满足如下关系

2n-1

其次,要对每个状态确定编码。从2n个状态中取″个状态组合可能存在多种不同方案,随着n值的增大,编码方案的数目会急剧增多①,面对大量的编码方案是难以一一进行仔细比较的。一般来说,选取的编码方案应该有利于所选触发器的激励方程及输出方程的化简以及电路的稳定可靠。有时,遵循状态变化的顺序,以自然二进制数递增顺序编码可简化电路。而使用具有一定特征的编码,例如格雷码,则有利于减少状态输出出现竞争冒险的可能性。状态分配完成,则可将简化状态图和状态表中的字符替换为状态编码。

选择触发器类型,触发器类型选择的余地实际上是非常小的。小规模集成电路的触发器产品,大多是D触发器和JK触发器。由于单个JK触发器具有较强的功能,选择它有时可使设计灵活方便。中规模集成电路大多已组成为功能模块,对于电路设计来说已无选择余地。如前所述,很多可编程逻辑器件中采用D触发器来实现时序逻辑设计,如果有特殊要求,用D触发器也非常容易构成其他逻辑功能的触发器。

确定激励方程组和输出方程组,根据状态分配后的状态表,用卡诺图或其他方式对逻辑函数进行化简,可求得电路的激励方程组和输出方程组。这两个方程组决定了同步时序电路的组合电路部分。

画出逻辑图,并检查自启动能力,按照前一步导出的激励方程组和输出方程组,可画出接近工程实现的逻辑电路图。

有些同步时序电路设计中会出现没有用到的无效状态,当电路上电后有可能陷入这些无效状态而不能退出,因此,设计的最后一步应检查电路是否能进人有效状态,即是否具有自启动能力。如果不能自启动,则需修改设计。

有些时序电路要求必须从指定的初始状态开始工作,而不允许从任何其他状态启动。这时,应利用触发器的直接置0、置1功能,在开始工作之前先将电路置为有效状态。图6.3.2(a)所示为一低电平手动复位信号产生电路,当按键开关按下,则产生低电平复位 及信号REsEr,按键抬起,系统则进人正常工作状态。图6.3.2(b)所示为一种上电自动复位电路,它利用电容两端电压不能突变的原理,在上电之初将100 kΩ复位信号RESET保持在低电平,将系统预置为初始状态。

研究证明,从n位编码中取lr个状态,其可能的状态分配方案数目为s=2n!/(2N-M).例如,N=3,M=5,其可能的编码方案总数达6720!。