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
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。

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。

——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。

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。

实验八序列信号发生器一、实验目的（1）熟悉掌握EDA软件工具Multisim的仿真测试应用。

（2）熟悉序列信号发生器的工作原理。

（3）熟悉序列信号发生器的设计方法二、实验仪器设备与主要器件试验箱；双踪示波器；稳压电源；函数发生器；74LS160；74ＬＳ１６１；７４ＬＳ２５１；７４ＬＳ１５２和７４ＬＳ１５１。

三、实验原理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，产生序列信号的电路称为序列发生器。

1、技术性序列信号发生器设计过程分为如下两步：（1）根据序列码的长度P设计模P计数器，状态可以任意。

（2）按计数器的状态转换关系和序列码的要求设计组合输出电路。

由于计数器的状态设置和输出序列没有直接关系，因此这种结构对输出序列的更改比较方便，而且还能够同时产生多组序列码。

2、移位型序列信号发生器移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合反馈电路组成。

组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2n。

四、实验内容（1）用计数器74LS160设计一个7位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路时序图。

用示波器观察电路输出波形。

仿真图：输出波形：（2）设计灯光控制逻辑电路。

要求红绿蓝三种颜色的灯在时钟信号作用下按如表规定的顺序转换状态。

表中，1表示亮，0表示灭。

CP顺序红绿黄0 0 0 01 1 0 02 0 1 03 0 0 14 1 1 15 0 0 16 0 1 07 1 0 08 0 0 0仿真图：（3）用移位寄存器74LS194设计产生移位序列信号为10110的序列信号发生器。

用发光管显示输出序列信号。

画出时序电路图并用示波器观察时序波形。

仿真图：波形图：。

序列信号发生器序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号. 能产生这种信号的逻辑器件就称为序列信号发生器.根据结构不同,它可分为反馈移位型和计数型两种.1 、移位型序列信号发生器 1. 移位型序列信号发生器的组成移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合电路两部分构成，组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n 位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2 n2•移位型序列信号发生器的设计(我序列信号是指在同步脉冲作用下循环地产生一串周期性的二进制信号.能产生这种信号的逻辑器件就称为序列信号发生器. 根据结构不同,它可分为反馈移位型和计数型两种.1、移位型序列信号发生器1.移位型序列信号发生器的组成移位型序列信号发生器是由移位寄存器和组合电路两部分构成，组合电路的输出，作为移位寄存器的串行输入。

由n 位移位寄存器构成的序列信号发生器所产生的序列信号的最大长度为：P=2n2.移位型序列信号发生器的设计(我们通过例题来说明)例 1. 试设计一个00011101序列信号发生器首先确定移位寄存器的位数,并画出编码状态图, 并找出迁移关系.P=8,因此只需要T454中的三位,按序列信号三位一组去划分(有八中状态),它的转换关系是: 如图(1)再作出T454的操作图：如图(2)由图可见这个电路只进行左移操作，因此可以判定出S0S1的值.最后根据移位寄存器每移位所移动的数码用四选一数据选择器实现SL,它逻辑电路图为：如图(3)通过这个例子我们发现移位型序列信号发生器设计与同步时序电路的设计相象.2、计数型序列信号发生器1.计数型序列信号发生器组成与特点计数型序列信号发生器能产生多组序列信号, 这是移位型发生器所没有的功能. 计数型序列信号发生器是由计数器和组合电路构成的，序列的长度P 就是计数器的模数。

2.计数型序列信号发生器的设计（通过例题来说明）例 1. 设计1101000101 序列信号发生器由于序列长度已经知道P=10,所以先用T214设计一个模10的计数器，再用八选一数据选择器实现序列输出，把计数器的输出端作为数据选择器的地址变量。

实验八序列信号发生器一．实验目的1. 熟悉序列信号发生器的工作原理。

2. 学习序列信号发生器的设计方法。

二．实验器材74LS161 四位十进制加法计数器 74LS00 四2输入与非门 74LS152 8选1数据选择器发光二极管若干三．实验原理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。

产生序列信号的电路成为序列信号发生器。

序列信号的构成方式有多种，比较简单的方式是用计数器和数据选择器组成。

例如，产生一个8位的序列信号00010111（时间顺序由左到右）既可以用一个八进制计数器和一个8选1数据选择器组成。

如图所示，其中八进制计数器取自74LS161（4位二进制计数器）的低三位，8选1数据选择器采用74LS152。

当CP信号连续不断地加到计数器上，QCQBQA的状态（也为74LS152的地址输入代码）按图中所示的顺序不断循环，D0?D7的状态取反后就循环不断地依次出现在Y输出端。

QCQBQA实验八第1页实验八序列信号发生器由图得到Y的状态0?0?0?1?0?1?1?1S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7若要修改序列信号，只要修改加到的高. 低电平即可，而不需要更改电路结构。

因此，这种序列信号发生器电路即灵活又方便。

四．实验内容1 设计一个七位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路的时序图。

2 设计灯光控制逻辑电路。

要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下按表规定的顺序转换状态。

表中的1表示“亮”，0表示“灭”。

实验八第2页实验八序列信号发生器CP顺序 0 1 2 3 4 5 6 7 8 红黄绿 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 03 用74LS160和74LS138产生序列信号实验八第3页实验八序列信号发生器电路图如下：实验八第4页感谢您的阅读，祝您生活愉快。

序列信号发生器的设计序列信号发生器是能够循环产生一组或多组序列信号的时序电路，它可以用以为存放器或计数器构成。

序列信号的种类很多，按照序列循环长度M和触发器数目n的关系一般可分为三种：最大循环长度序列码，M＝2n。

最大线性序列码（m序列码），M=2n－1。

任意循环长度序列码，M＜2n。

序列信号发生器是由移位存放器添加反应后构成；由于状态的变化受信号移位的限制，分析方法更为简单。

序列信号发生器的设计通常在许多情况下，要求按照给定的序列信号来设计序列信号发生器。

序列信号发生器一般有两种构造形式：一种是反应移位型，另一种是计数型。

反应移位型序列码发生器的构造框图如下图，它由移位存放器和组合反应网络组成，从移存器的某一输出端可以得到周期性的序列码。

其设计按以下步骤开展：（1）根据给定序列信号的循环长度M，确定移存器位数n，2n-1＜M≤2n。

（2）确定移位存放器的M个独立状态。

将给定的序列码按照移位规律n位一组，划分位M个状态。

若M个状态中出现重复现象，则应增加移存器位数。

用n+1位再重复上述过程，直到划分为M个独立状态为止。

（反应移位型序列信号发生器框图）（3）根据M个不同状态列出移存气的状态表和反应函数表，求出反应函数F的表式。

（4）检查自启动性能。

（5）画逻辑图。

下面通过举例说明反应移位序列信号发生器的设计过程。

计数型序列码发生器构造框图如下图。

它由计数器和组合输出网络两部分组成，序列码从组合输出网络输出。

设计过程分两步：（1）根据序列码的长度M设计模M计数器，状态可以自定；（2）按计数器的状态转移关系和序列码的要求设计组合输出网络。

由于计数器的状态设置和输出序列的更改比较方便，而且还能同时产生多组序列码。

2023年度采用MSI芯片构成序列信号发生器的几种方法序列信号发生器是一种电子测试仪器，可用于生成各种不同的数字信号，例如脉冲、方波、正弦信号等。

MSI芯片是一种高度集成的数字集成电路，可以实现各种数字电路设计。

在本文中，我们将讨论采用MSI芯片构成序列信号发生器的几种方法。

1. 采用二进制计数器采用二进制计数器可以实现一个简单的序列信号发生器。

例如，我们可以使用74LS161型计数器。

这个计数器可以在4位宽度的二进制模式下计数，当计数到最大值时，它会回到零。

我们可以通过在输出引脚上连接合适的电路来生成期望的数字输出序列。

例如，对于一个周期为8的序列，可以使用与门将Q3和Q1连接起来，将输出传递到另一个与门，该与门将Q3和Q0连接起来。

这样就可以得到一个由4个数字组成的序列。

利用这种方法可以生成任何数字序列，但相位或频率不能被控制。

2. 采用矩阵开关如果需要更高级的控制，可以考虑使用矩阵开关。

矩阵开关是一种通过控制多个交叉点来实现信号路由的开关。

例如，我们可以使用CD4052型芯片，该芯片有四个交叉开关，每个开关有两个输入和一个输出。

这样一个芯片可以在两个输入信号之间切换，输出信号可以通过应用电压实现。

组合多个交叉开关可以得到更复杂的数字信号。

通过使用矩阵开关，可以实现更高级的数字序列生成，包括两个序列的插值和控制相位或频率等。

3. 采用有限状态机有限状态机是一种模型，用于描述具有一组内部状态的系统。

在一个有限状态机中，系统的行为可以通过在不同状态之间切换来描述。

我们可以使用类似的方法构建数字序列发生器。

例如，我们可以使用74LS74型器件制作一个SR触发器，该触发器可以内部存储状态，并在时钟信号的控制下切换状态。

我们可以将多个时钟信号连接到这个触发器，以控制序列的频率和相位。

例如，将两个分别以1/2和1/4分频的时钟连接到两个SR触发器，可以实现周期为8的序列。

总之，采用MSI芯片构成序列信号发生器可以实现多种方法，包括二进制计数器、矩阵开关和有限状态机。

实验8 序列信号发生器实验目的：1.熟悉掌握EDA软件工具Multisim 的仿真测试应用。

2.熟悉序列信号发生器的工作原理。

3.学习序列信号发生器的设计方法。

实验仪器设备与主要器件：实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；函数发生器一台。

4位十进制加法计数器74LS160;4位二进制加法计数器74LS161。

8选1数据选择器74LS251、74LS152、74LS151。

实验内容：1.用计数器74LS160设计一个7位巴克码（0100111）的产生电路，画出电路时序图。

用示波器观察电路输出的波形。

实验原理：①先设计计数器。

由于序列长度为7，所以选用74LS160设计一个八进制计数器。

现采用置零法，有效状态为0000~0110,所以LOAD=QCQB 。

②然后设计组合输出电路。

令计数器计数过程中每一状态的输出符合给定序列要求，用8选一数据选择器74LS251.实现逻辑函数，且数据选择器的数据输入端所置数为：D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D70 1 0 0 1 1 1 *实验电路：实验分析：如电路图所示，将计数器的输出QCQBQA作用于数据选择器的地址输入端，于是，每计一个数，数据选择器就输出一个预先置好的数据。

当CP信号持续不断地加到计数器上，QCQBQA的状态（也即74LS251的地址输入代码）按0000~0110的顺序不断循环，对应的输出也不断地循环：0100111实验结果与现象：2.设计灯光控制逻辑电路。

要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下按表2—8—2规定的顺序转换状态。

表中，1表示“亮”，0表示“灭”。

CP顺序红绿黄0 0 0 01 1 0 02 0 1 03 0 0 14 1 1 15 0 0 16 0 1 07 1 0 08 0 0 0实验原理：①先设计计数器。

从表2—8—2可以看出三个序列信号的序列长度为8，所以选用74LS160设计一个八进制计数器。

现采用置零法，有效状态为0000~0111,所以LOAD=QC∙。