电子计数器设计的新方法——复位表法

“复位表法”是在布尔代数与卡诺图的基础上,经过反复实践推导出来的。该方法从79年初步总结出来到现在,作了大量的实验,其结果都符合要求。该方法和大专院校课本中向学生传授的“卡诺图法”比较,方法简单,容易掌握,使用方便,设计速度快。而且不受进制数的限制。电子计数器的用途是十分广泛的,在数据处理系统、电子计算机、数字式仪表以及各种自动化装置中都要用到它。目前电子计数器设计的方法很多,如卡诺图法、波形图法和编码表法等,用的最多的是卡诺图法。所以在大专院校的课本中主要以卡诺图法向学生进行传授。但是,不管哪种方法,都离不开布尔代数的基本原理与公式。在逻辑电路的设计与研究中,经常要用到的工具是布尔代数与卡诺图,布尔代数是1948年数学家布尔(Boole)最先提出的,所以称为布尔代数(又称逻辑代数)。范奇(Veitch)和卡诺(Karnaugh)在逻辑电路的简化上又进一步提出来一种图表的形式,所以称其为卡诺图。布尔代数的优点是没有局限性,但在解决一些比较复杂的逻辑电路的设计时,不仅需要熟练的运用其公式和定理,而且还要凭借于设计人员的经验和运算技巧;卡诺图法的优点是简单直观,但是变量多于四个以后,就失去了这种优点,所以卡诺图法也就变得实用意义不大了。用卡诺图法设计电子计数器,仍然存在着上述同样的缺点。“复位表法”是为克服卡诺图法存在的缺点,经过几年的反复实践,分析推导出来的一种电子计数器设计的新方法。电子计数器的种类很多,这里只介绍同步和异步两种计数器的设计方法。同步计数器内各触发器的CP输入端系并联接往脉冲源CP。当计数脉冲输入时,各触发器是同步工作的,所以在同步计数器的设计时,只考虑各触发器控制端的接法就行了。异步计数器内各触发器,在输入信号的作用下是串行逐级翻转的,所以在设计时除必须找出各触发器的控制端的接法外,还要决定各CP端的接法。因此设计方法和同步计数器的设计不一样而且比较复杂。由于上述原因,同步和异步计数器的设计方法分开介绍,并采用复位表法与卡诺图法相比较的办法,以便了解它们之间的关系与各自的特点(文中全采用8421编码,以集成Jk触发器为元件,设计过程采用正逻辑)。     

基于次态共卡诺图的同步时序电路快速分析法

针对应用代数法和列表法分析同步时序电路计算逻辑值工作量繁杂且容易出错的缺点,提出了一种基于时序电路的次态共卡诺图的快速分析法,该方法首先求出时序电路中各触发器的次态表达式,然后把各次态表达式表示在同一张卡诺图上,最再把它转换成状态图,以实例介绍了该分析法的应用,展示了其分析速度快,结果又准确的特点。     

同步计数器修正法设计

用修正法设计任意进制同步计数器是在同步二进制计数器高低位触发器连接具有规律的基础上,改变其中某些位的驱动方程,使之接N进制计数器状态计数,修正法较常规用卡诺图化简-求状态方程-求驱动方程的方法,工作效率大为提高,省去了大量重复的卡诺图化简及繁琐的状态方程,避免人为因素造成的差错。     

基于覆盖技术的异步时序电路设计

该文根据动态卡诺图的原理,提出了异步时序电路设计的新方法-基于覆盖技术的异步时序电路设计法。该方法采用α,β覆盖,不仅可通过卡诺图直接得出整个电路的次态方程,而且与传统的异步时序电路设计方法相比,成本更低、功耗更低、延时更少。     

基于门控时钟的低功耗时序电路设计新方法

为了实现更优化的时序电路低功耗设计,提出一种新的基于门控时钟技术的低功耗时序电路设计方法,设计步骤为:由状态转换表或状态转换图作出各触发器的行为转换表及行为卡诺图;根据实际情况对电路中的冗余时钟进行封锁,综合考虑门控时钟方案在系统功耗上的收益和代价,当门控代价过高时,对冗余的时钟实行部分封锁,得到各触发器的冗余抑制信号;将前一步骤中的保持项改为无关项,作出各触发器的次态卡诺图,得到激励函数;由冗余抑制信号和激励函数画出电路图,并检验电路能否自启动.以8421二-十进制代码同步十进制加法计数器和三位扭环形计数器作为设计实例,经Hspice模拟与能耗分析证明,采用该方法设计的电路具有正确的逻辑功能,并能有效降低电路功耗,与已有方法设计的电路相比,能够节省更多的功耗或者提升电路性能.     

时钟复盖设计法在异步时序系统设计中的应用

本文在异步时序系统的可设计性问题上作了一些探索,提出一种新的设计方法,称为时钟复盖设计法。文中以异步计数器为例,详细讨论了时钟复盖设计法的原理和特点,并对各种各样可能的时钟复盖情况进行了分析。时钟复盖设计法的核心是本文提出的时钟复盖概念。分析表明,在动态卡诺图上应用时钟源的图象(复盖圈)来设计各级触发器的时钟方程和输入方程时,其设计步骤简单明了,设计结果的最佳化较好。此设计法不受任何限制,任何数字计数器都可用它来进行设计。     

次态卡诺图在时序逻辑电路中的应用

基于逻辑电路的设计中经常涉及到用卡诺图化简逻辑函数的过程,给出了利用次态卡诺图设计逻辑电路的方法及不同触发器的状态方程在次态卡诺图上的表示,并举例加以说明。     

论含约束项的降维卡诺图

对含约束项的逻辑函数的一般表达式和卡诺图表示法进行了分析和比较,导出含约束项的降维卡诺图。通过实例分析,讨论了其填写与读出的方法,并归纳出含约束项的降维卡诺图填写与读出规则,该规则可简化实用电路。     

用修正法设计任意进制同步计数器

用修正法设计任意进制同步计数器，是在同步二进制计数器高低位触发器连接具有规律的基础上，个性其中某些位的驱动方程，使之按Ｎ进制计数器状态计数，修正法较常规用卡诺 化简－求状态方程－求驱动方程的方法，工作效率大为提高，省去了大量重复的卡诺务简及繁琐的状态方程，避免了人为因素造成的差错，是一种快速，高效，简便的设计方法。     

扭环型计数器自启动设计的逻辑修改方案

为了克服目前在保持右移移位寄存器内部结构不变的基础上只求解第1位触发器的激励函数设计方法的局限性,分析了扭环形计数器工作时的状态转换过程,提出在不改变右移移位、取反循环移位的状态变化规律时可对任何一位触发器的激励函数进行逻辑修改的设计方案,给出了在次态函数卡诺图上进行激励函数最小化求解与检查无效状态所赋次态值及逻辑修改同步进行的自启动设计方法,简化了扭环形计数器的设计过程。     

N位Johnson计数器自启动反馈逻辑的设计方法

本文讨论了关于Johnson计数器自启动反馈逻辑的一种快速设计方法。在详细地分析卡诺图设计法的基础上,推导出根据计数器位数N直接写出自启动反馈函数式的方法,从而为任意位数N特别是当n很大时Johnson计数器的设计,提供了极大的方便。     

基于次态输出的FSM设计及异步转换条件采样研究

根据状态转换图输出属性为原态输出或次态输出,归纳和研究两类FSM电路设计方法.并从两个实例分析入手,明晰同步时序逻辑电路次态输出设计的可状态化简和寄存器输出特点,以及给出如何处理异步信号请求状态转换条件的通用方法.实际测试表明：系统具有稳定性好和结构简单等特点.     

时序逻辑电路的分析

文中提出了时钟方程的概念,提出了考虑时钟变量时的触发器的特性方程;从而给出了一种既适用于同步时序电路也适用于异步时序电路的分析方法。     

卡诺图在时序逻辑电路设计中的应用

卡诺图是分析和设计数字电路的重要工具,本文首先阐述卡诺图模型建立方法,然后通过时序逻辑电路设计实例讨论卡诺图的应用方法,最后对卡诺图应用进行剖析。本文总结归纳了初学者理解上容易犯错的关键点,可使学生学习卡诺图时避开一些误区,从而熟练掌握和运用卡诺图工具。     

分析一般时序电路的一种简捷方法—卡诺图法

本文采用驱动方程－卡诺图－状态转换图的方法，分析由触发器组成的一般时序电路，比一般资料所有的驱动方程－状态方程－状态转换真值表－状态转换图的方法清晰，简捷，它用填写卡诺图的方法代替繁琐的计算法。     

扩展自启动Johnson计数器计数位数的设计方法

本文在文献[1]基础上,用卡诺图分析法,对具有自启动功能的Johnson计数器位数n做了进一步扩展;本文给出了扩展位数的Johnson计数器的自启动反馈逻辑函数式,并用微机做了仿真验证.     

多位任意进制同步计数器快速设计法

本文提出一种多位任意进制同步计数器的快速设计法,又叫公式设计法,它是在典型设计法的基础上采用统计归纳法得到的,经过验证说明是正确的。我们知道,七位以上的同步计数器,采用典型设计法就显得十分麻烦甚至不可能了。公式设计法却适用于任意多位任意进制同步计数器的设计,它还具有快速、简便和准确等优点。     

数字技术中图形原理的研究与应用

用卡诺图化简、分析逻辑函数具有简洁、直观等优点,但在多变量的数字技术研究中因图形的复杂性难以使用卡诺图分析方法.基于此,本文提出了数字逻辑图形原理,该原理仅依据数字逻辑函数的最简与或式的因子特征就可得出相对应的虚拟卡诺图特性,并给出其虚拟卡诺图的各卡诺圈彼此相隔、相交及相切的判断原理.本文还进一部研究了电路产生数字险象的虚拟卡诺图分析原理和解决方法.数字逻辑图形原理避免了多数字变量的卡诺图图形实际建立的复杂性,给多数字变量的卡诺图理论分析及应用提供了新的研究方法.     

轴式卡诺图的应用

本文是在轴式卡诺图的基础上,应用数学模型,借助计算机对多变量逻辑函数进行化简,并对同一实例应用不同方法进行化简并且通过比较,显示出不同方法的各自特色.同时也证实了,根据轴式卡诺图的特点所提供的数学模型是正确的,为用计算机辅助化简多变量逻辑函数提供了一种新的方法.     

全状态移位型计数器

针对移位型计数器存在状态利用不足这一问题,提出了全状态移位计数器。从四位扭环移位计数器状态图中两个有效循环出发,分析了四位全状态移位计数器的设计。通过讨论拆环、链合形成具有移位转换规律的完全状态图,得到四位全状态移位计数器反馈函数卡诺图以及反馈函数表达式,并给出了任意位全状态移位计数器反馈函数一般表达式。