序列信号发生器
序列信号发生器,之d触发器异步复位和异步置位
序列信号发生器,之d触发器异步复位和异步置位
在序列信号发生器中，D触发器是一种常用的元件。
它可以在时钟的控制下接受一个输入信号D，并将其延迟一个时钟周期后输出到Q端。
D触发器可以通过异步复位（Asynchronous Reset）和异步置
位（Asynchronous Set）来控制其输出。
异步复位指的是在不考虑时钟的情况下，通过一个特定的输入信号将D触发器的输出强制置为特定的状态，通常是低电平。
这个输入信号可以是一个单独的复位信号，当复位信号为高电平时，D触发器的输出被复位为低电平。
异步复位是一种强制复位的方法，它不受时钟控制。
当复位信号为低电平时，D触发器的输出会恢复到正常的工作状态。
异步置位指的是在不考虑时钟的情况下，通过一个特定的输入信号将D触发器的输出强制置为特定的状态，通常是高电平。
这个输入信号可以是一个单独的置位信号，当置位信号为高电平时，D触发器的输出被置位为高电平。
异步置位是一种强制置位的方法，它不受时钟控制。
当置位信号为低电平时，D触发器的输出会恢复到正常的工作状态。
异步复位和异步置位可以通过控制相关的输入信号来实现序列信号发生器的复位和置位功能，从而调整其输出序列或重置其状态。
序列信号发生器课件
数字电路与系统东南大学信息科学与工程学院第七章常用时序逻辑电路模块及应用寄存器和移位寄存器计数器序列信号发生器◆在数字系统测试和数字信号传输时，会用到一些串行的周期性数字信号，这种串行的周期性数字信号称为序列信号；◆序列信号是在时钟脉冲作用下产生的一串周期性的二进制信号；◆在序列信号的一个周期中，包含的二进制数据位数称为序列长度；◆能产生序列信号的电路称为序列信号发生器；◆序列信号发生器的设计分为两种情况：给定序列信号设计电路；给定序列长度设计电路；给定序列信号设计电路：◆对于给定的序列信号，设计发生器电路一般有两种结构：⏹计数型序列信号发生器；⏹移存型序列信号发生器；（1）计数型序列信号发生器◆计数型序列信号发生器的结构如图：◆计数型序列信号发生器特点是：所产生的序列信号的长度等于计数器的模值，并可根据需要产生一个或多个序列信号；计数型序列信号发生器的设计方法：◆首先构成与序列长度P相同的一个模P计数器；◆选择适当的数据选择器，把要产生的序列按规定的顺序加在数据选择器的数据输入端；◆地址输入端与计数器的输出端适当地连接在一起；◆还可以把输出序列作为计数器的输出，也就是在计数器的基础上增加一个输出函数，输出所需要的序列；例：计数器74161和数据选择器构成一个01100011序列发生器；◆由于序列长度P=8，74161构成模8计数器；◆数据选择器产生序列；◆如图：逻辑图：◆用74161及门电路构成的01010序列信号发生器及状态表◆在这里，Z的输出没有采用最简表达式Q0，是因为如果采用Q0，就会存在100变为101短暂的时刻在输出上出现毛刺（为什么？）（2）移存型序列信号发生器◆移存型序列信号发生器结构如图；◆它是以移位寄存器作为存储器件，移位寄存器的级数n应该满足2n大于等于序列长度；例：用移位寄存器构成的“00010111”序列信号发生器，该序列是左边0先输出，1最后输出。
◆序列信号长度为8，至少应该使用3位移位寄存器；◆我们把移位寄存器的工作状态列出来：序列发生器的状态转移表：例：用移位寄存器构成的“000101”序列信号发生器；◆给定的序列长度为6，因此，移位寄存器的位数应该大于等于3；◆如果选3，列状态转移表如右图所示：◆可以看出，当状态为010时，有两种转移：101和100；◆因此，必须增加移位寄存器的位数，取4；◆状态转移为：◆状态转移表◆逻辑图已知序列长度设计序列信号发生器：◆M序列码发生器是一种反馈移位型结构的电路，它由n位移位寄存器加异或反馈网络组成，其序列长度M＝2n-1；◆只有一个多余状态，即全0状态，所以称为最长线性序列码发生器；◆由于其结构已定型，且反馈函数和连接形式都有一定的规律，因此利用查表的方式就可以设计出M序列码发生器电路；◆部分M序列码的反馈函数F和移位寄存器位数n的对应见下页表；◆给定一个序列信号长度M，根据M＝2n-1求出n；相应的反馈函数F；◆M序列的反馈函数表：例：采用双向移位寄存器74194设计产生M=7的M序列码◆根据M=2n-1，确定n=3；◆再查表可得反馈函数F=Q2⊕Q3；◆在74194中是Q1⊕Q2逻辑图为：逻辑图修改为：7.3 序列信号发生器②利用全0 状态重新置数，从而实现自启动：◆设计M序列码发生器的关键在于查表获得反馈函数，在设计的时候需要注意全0项的处理；◆加全0 校正项和利用全0 状态置数可以保证电路的自启动性。
12.3 序列信号发生器的设计
——Design Sequential Circuits with MSI blocks序列信号发生器：能循环产生一组特定的串行数字序列信号的电路。
序列的长度：序列信号的位数。
如：序列为00011，则序列长度为5。
☐ 使用环形计数器设计 ☐ 使用扭环计数器设计特殊类型1000 0100 001000011101 1110 01111011常用状态图0000 1000 001100011100 111011110111常用状态图序列状态之间很有规律☐ 使用D 触发器设计☐ 使用计数器 + 数据选择器设计； ☐ 用移位寄存器 + 反馈电路设计(逻辑门 or 译码器 or 数据选择器)☐ 用计数器 + PROM 设计任意类型例：用D 触发器设计一个 110100 序列信号发生器时序电路的不同状态对应输出序列中的各位。
S 0 /Y=1 S 1 /Y=1 S 2 /Y=0 S 3 /Y=1S 4 /Y=0S 5 /Y=01. 画状态转换图大体思路：1.实现序列信号一个周期之内的波形2.将此波形循环再现☐序列信号长度为 L ，则取 L 个不同的状态☐每个状态下时序电路的输出就是序列信号中的一位。
方法1：利用D 触发器2. 状态编码S 0 —— 000 , S 3 —— 011 S 1 —— 001 , S 4 —— 100 S 2 —— 010 , S 5 —— 1013. 状态转换真值0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 10 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0Q 2Q 1Q 0 Q 2 n+1 Q 1 n+1Q 0n+1Y1 1 0 1 0 04.卡诺图化简D 0=Q 0’D 1=Q 2’Q 1’Q 0+Q 1Q 0’XX11 0 0 1 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2X1 0 1 0 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2XX10 1 0 0 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0Q 2D 2=Q 2Q 0’+Q 1Q 0XX0 1 1 1 00 01 11 10 0 1Q 1Q 0 Q 2Y=Q 2’Q 1’+Q 1Q 05. 电路实现(略)6. 检查无关项000001010011100101110111时序电路可以自启动。
序列信号发生器
2
1. 顺序脉冲发生器（1000…0类序列）
CLK Q0 Q1 Q2 Q3
1000
0001
0100
0010
有效状态
3
• 利用环形计数器器构成“1000”序列发生器
—— 注意自校正（环形计数器 ）
1000 0001
• 利用扭环计数器构成“11110000”序列发生器
—— 注意自校正（Johnson计数器 ） +5V
74x194
CLOCK
CLK
RESET_L
CLR
S1
S0
LIN
D
QD
Q0
C
QC
Q1
74x194的任何一位Q
B
QB
Q2
输出（如Q0）都可
A
QA
Q3
以实现“11110000”
RIN
序列。
6
3. 任意序列信号发生器
S0
S1
S2
Y=1
Y=1
Y=0
S5
S4
S3
Y=0
Y=0
Y=1
2、状态编码
000~101 表示 S0 ~ S5
8
3.1 利用D触发器设计一个110100序列信号发生器
3、列状态转换输出表
Q2Q1Q0 Q2* Q1* Q0* Y 000 0 0 1 1 001 0 1 0 1 010 0 1 1 0 011 1 0 0 1 100 1 0 1 0 101 0 0 0 0
14
D0-D5作为输出，从而产生所需序列。
例：产生一个6位的序列信号 110100 （清零法）
序列信号发生器的设计_计算机逻辑设计_[共4页]
![序列信号发生器的设计_计算机逻辑设计_[共4页]](https://img.taocdn.com/s3/m/b5e43cc552d380eb63946d60.png)
1946.3.5 序列信号发生器的设计序列信号是把一组0、1数码按一定规则顺序排列的串行信号。
对于给定的序列信号，设计其发生器一般有两种结构形式：计数型序列信号发生器和移存型序列信号发生器。
计数型序列信号发生器的特点是，所产生的序列信号的长度等于计数器的模值，并可根据需要产生一个或多个序列信号。
先用计数器构成一个模P的计数器，然后辅以多路选择器、译码器或其他门的组合逻辑可以方便地构成各种序列发生器。
（1）选用多路选择器：把要产生的序列按规定的顺序加在多路选择器的输入端，把地址端与计数器的输出端适当地连接在一起，多路选择器的输出能得到所需的序列信号。
（2）选用译码器：把计数器的输出端和译码器的输入相连，将序列信号中为1的信号对应最小项用组合逻辑组合输出。
（3）选用其他门的组合逻辑：直接采用组合逻辑连接计数器的输出。
获得所需要的序列。
【例6.17】采用计数器74163和各种组合逻辑设计产生序列00010111。
解：序列为8位二进制代码，因此，首先构建模8的计数器。
对于同步置数的74163而言，当计数由0000计到0111，即Q A=1,Q B=1,Q C=1时，使用与非门反馈到置数端，使计数器模8计数。
（1）使用多路选择器输出。
如选用8选1多路选择器74151，则将需要产生的序列信号00010111分别接到输入端，将地址端与计数器的输出端低三位适当地连接在一起，如图6.63所示，随着时钟脉冲，多路选择器的输出Z即是所需的序列。
图6.63 使用多路选择器设计计数型序列信号发生器（2）使用译码器输出。
如选用低电平输出有效的译码器74138，则将8位序列00010111中为1的第3、5、6、7位通过与非门连接输出。
如图6.64所示。
图6.62 计数型序列信号发生器。
序列信号发生器的原理
序列信号发生器的原理
序列信号发生器是一种用于产生不同形式的序列信号的设备。
它通常由时钟和计数器组成。
首先，时钟信号提供基准频率，它确定了信号的周期。
该频率可以通过调节时钟的振荡器来控制。
接下来，计数器根据时钟信号进行计数，并将计数值转换为相应的输出信号。
计数器通常是一个二进制计数器，它可以产生从0到最大计数值的序列。
在通常的序列信号生成中，我们可以使用计数器的输出进行进一步的处理，以产生所需的信号形式。
例如，我们可以使用逻辑门、数字锁存器、移位寄存器等来操作计数器的输出，以产生更复杂的序列信号。
序列信号生成器可以产生各种形式的序列信号，包括方波、正弦波、三角波、锯齿波等。
通过调节时钟频率、计数器设置和进一步的处理电路，我们可以获得所需的信号频率、振幅和波形。
总之，序列信号发生器是通过时钟和计数器以及进一步的处理电路来生成不同形式的序列信号的设备。
它广泛应用于信号检测、信号分析、通信系统等领域。
序列信号发生器的设计方法及应用实例
序列信号发生器的设计方法及应用实例在现代通信系统中，序列信号发生器是一个非常重要的设备，它能够产生各种类型的信号序列，如随机序列、伪随机序列、码片序列等。
这些信号序列在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中起着至关重要的作用。
在本文中，我将深入探讨序列信号发生器的设计方法及其应用实例，并共享一些个人观点和理解。
1. 序列信号发生器的基本原理序列信号发生器是一种能够产生特定类型的信号序列的设备。
其基本原理是利用特定的算法和逻辑电路来产生所需的信号序列。
在设计序列信号发生器时，首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。
然后根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。
最常见的序列信号发生器包括线性反馈移位寄存器（LFSR）、差分方程序列发生器等。
2. 序列信号发生器的设计方法在设计序列信号发生器时，需要考虑信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标。
一般来说，设计序列信号发生器的方法可以分为以下几个步骤：（1）确定信号类型：首先需要确定所需的信号类型，如随机序列、伪随机序列或者其他类型的序列。
（2）选择算法和电路：根据所选的信号类型，选择合适的算法和电路来实现信号的生成。
常用的算法包括线性反馈移位寄存器、差分方程序列发生器等。
（3）优化性能指标：优化信号的周期、自相关性、互相关性等性能指标，以确保生成的序列满足系统的要求。
（4）验证和测试：设计完成后，需要对信号发生器进行验证和测试，确保其生成的信号符合设计要求。
3. 序列信号发生器的应用实例序列信号发生器在数字通信系统、脉冲调制系统以及其他通信系统中有着广泛的应用。
以下是一些典型的应用实例：（1）伪随机噪声序列发生器：在数字通信系统中，伪随机噪声序列被广泛用于信道编码、扩频通信以及通信安全等领域。
（2）码片序列发生器：在脉冲调制系统中，码片序列被用于直序扩频通信系统中的扩频码生成。
（3）随机序列发生器：在通信加密领域，随机序列被用于数据加密和解密。
6.5.3序列信号发生器
Q0Q1Q2 序列信号由 Q0 输出 (左移)
Q0Q1Q2
有重复状态，故移存器的位数取n=4
1
100111100111
1001
0011
0111
Q0Q1Q2Q3
1100
1110
1111
可以确定用一片74LS194即可 （3）作次态K图，写激励方程：SL
（4）检查自启动能力 根据激励方程，作完整的次态K图如下：
0 0 0 1 0 0 1 10 1 01 11 1 0 0 0 1 0 0 1 10 1 01 11 1
6
00
00 ×
01 ×
11
10 ×
没有自启动能力 修改设计：
• 引导无效状态进入有效循环：如状态图
引导时要注意输出端移位的特点：
Q2Q3
Q0Q1
00
00 ×
01 ×
(Q0Q1Q2 )n+1 = (Q1Q2Q3)n
11
• 重新圈K圈，如图
10 ×
SL = D3 = Q3n+1 = Q2 + Q0 Q3 = Q2 • Q0 Q3 有自启动能力
T
Oc
CP
Cr A B C D LD
0 110
0110－1111
A2 A1 A0
D0
D1
D2
D3
Y
Z
D4
D5
D6
D7
NO QD QC QB QA Z
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
2
1
0
0
0
0
3
1
0
0
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
序列信号：在数字信号的传输和数字系统的测试中，有时需要 用到一组特定的串行数字信号，通常把这种串行数字信号叫做 序列信号。 能够循环地产生序列信号的电路称为序列信号发生器。 序列的长度：序列信号有多少位，就称序列长度为多少。 例如：序列为00011，则序列长度为5。
– 利用D 触发器设计 – 利用计数器和多路复用器器设计 – 利用移位寄存器和反馈组合电路（分立门电路，译
码器，多路复用器）设计
7
3.1 利用D 触发器设计一个 110100序列信号发生器
1、画状态转换图
时序电路的不同状态表示输出序列中不同位。设输出信号为Y 。
S0
S1
S2
Y=1
Y=1
Y=0
S5
S4
13
例：产生一个6位的序列信号 110100 （置数法）
+5VCLK
74x163
CLK CLR LD ENP ENT A B C D
QA QB QC QD RCO
0 +5V
74x151
EN
A B C
D0 D1 D2
Y Y
D3
D4
D5
D6
D7
序列 信号 输出
数据选择器74x151的输入D0-D5 接成110100。计数器74x163接成
100
011
111
6、得到电路图 (略)
110
12
3.2 用计数器和多路复用器器构成序列信号发生器
方法： 1）如果序列长度为 L ，则将计数器接成 L 进制的计数
器：“n1— n1+L”( 置数法或清零法） 2）将多路复用器的数据输入“ D n1— D n1+L ”接成要
产生序列的信号。 3）将计数器的输出端接到多路复用器的地址输入端。
—— 注意自校正（Johnson计数器 ） +5V
74x194
CLOCK
CLK
RESET_L
CLR
S1
S0
LIN
D
QD
Q0
C
QC
Q1
74x194的任何一位Q
B
QB
Q2
输出（如Q0）都可
A
QA
Q3
以实现“11110000”
RIN
序列。
6
3. 任意序列信号发生器
? 例：设计一个 110100序列信号发生器方法：
复用器）设计（环行计数器和扭环计数器属于此类）； 4.用线性反馈移位寄存器计数器设计最大长度的序列
2
1. 顺序脉冲发生器（1000…0类序列）
CLK Q0 Q1 Q2 Q3
1000
0001
0100
0010
有效状态
3
? 利用环形计数器器构成“1000”序列发生器
—— 注意自校正（环形计数器 ）
1000 0001
+5V
移位寄存器
CLK
CLR S1 S0 LIN D C B A RIN
QD QC QB QA
根据要产生的序列得到串行输入表 达式，再根据此表达式得到串行输入的电 路，这是一个组合电路，可以用逻辑门电 路实现，也可以用译码器或者多路复用器 实现。
0-7计数，并连接到74x151的选择输入端CBA ，以选择74x151的
D0-D7 作为输出，从而产生所需序列。
16
类似，可以用计数器和多路复用器产生长度不大 于8的序列信号，如“1000”、“111000”等。
17
3.3 用移位寄存器和反馈组合电路实现序列发生器
设计原理：
CLOCK RESET_L
S3
Y=0
Y=0
Y=1
2、状态编码
000~101 表示 S0 ~ S 5
8
3.1 利用D 触发器设计一个 110100序列信号发生器 3、列状态转换输出表
Q
2
Q
1
Q
0
Q
*
2
Q
*
1
Q
*
0
Y
000 0 0 1 1
001 0 1 0 1
010 0 1 1 0
011 1 0 0 1
100 1 0 1 0
101 0 0 0 0
1
补充：序列信号发生器 （sequence generator)
序列信号发生器的构成方法有多种：
1. 使用环形计数器设计“1000…0” 型序列信号发生器； 2.使用扭环计数器设计“11…100…0” （ n个“1”， n个“0”）型
序列信号发生器； 3. 任意类型的序列信号发生器 3-1.使用D 触发器设计 3-2.使用计数器和多路复用器设计序列信号发生器； 3-3.用移位寄存器和反馈组合电路（分立门电路，译码器，多路
9
3.1 利用D 触发器设计一个 110100序列信号发生器 4、得到激励方程和输出方程
Q0* Q1Q0 Q2 00 01 11 10
01
1
11
dd
D0=Q0'
Q1* Q1Q0 Q2 00 01 11 10
0
1
1
1
dd
D1=Q2'Q1'Q0+Q1Q0'
10
3.1 利用D 触发器设计一个 110100序列信号发生器
EN
A B C
D0 D1 D2
Y Y
D3
D4
D5
D6
D7
序列 信号 输出
数据选择器74x151的输入D0-D5 接成110100。计数器74x163接成
0-5计数，并连接到74x151的选择输入端CBA ，以选择74x151的
D0-D5 作为输出，从而产生所需序列。
15
3.2 用计数器和多路复用器构成序列信号发生器
0100 0010
有效状态
CLOCK
74x194的任何一位Q 输出（如Q0） 都可以实现“1000”序列。
Q0 Q1 Q2 Q3
4
2. 用扭环计数器设计“11110000” 序列发生器
CLK Q0
Q1 Q2
Q3
0000
0001
0011
0111 有效圈
1000 1100 1110 1111
5
? 利用扭环计数器构成“11110000”序列发生器
Q2* Q1Q0 Q2 00 01 11 10
0
1
11
dd
D2=Q2Q0'+Q1Q0
Y Q1Q0 Q2 00 01 11 10
01 1 1
1
dd
YHale Waihona Puke Q2'Q1'+Q1Q0
11
3.1 利用D 触发器设计一个 110100序列信号发生器
5、检查电路的自启动能力
000
001
010
101 电路是自启动的.
0-5计数，并连接到74x151的选择输入端CBA ，以选择74x151的
D0-D5 作为输出，从而产生所需序列。
14
例：产生一个6位的序列信号 110100 （清零法）
CLOCK
+5V
74x163
CLK CLR LD ENP ENT A B C D
QA QB QC QD RCO
0 +5V
74x151
例：产生一个8位的序列信号 00010111
CLOCK
+5V
74x163
CLK CLR LD ENP ENT A B C D
QA QB QC QD RCO
74x151
0 EN
A B C
+5V
D0 D1 D2
Y Y
D3
D4
D5
D6
D7
序列 信号 输出
数据选择器74x151的输入D0-D7 接成00010111。计数器74x163接成