设计一个自动售饮料机的逻辑电路

1.分析

题目为设计一个自动售饮料机的逻辑电路。它的投币口每次只能投入一枚五角或一元的硬币。投入一元五角硬币自动给出一杯饮料；投入两元硬币后，在给出饮料的同时找回一枚五角硬币。可用A表示1元，B表示5角，则当AB=01时表示目前投入了5角钱，AB=10时，表示投入了1元，易知AB=11的情况不可能出现，因为投1元和投5角的动作不会同时发生。初始状态为AB=00 。

 

2.根据分析画出状态图

 

3.构建转移输出表（F表示给饮料，C表示找零）

 

AB

Q1Q0

00

01

10

11

00

dd/dd

01/00

10/00

dd/dd

01

dd/dd

10/00

00/10

dd/dd

10

dd/dd

00/10

00/11

dd/dd

 

Q1*Q0*/FC

 

4.根据转移输出表得到激励方程、输出方程

  

 

5.画出电路图

 

 

结果与分析

设计中使用的J-K触发器的时钟是低电平有效，故正确结果应该是在时钟为0（即低电平时）亮灯并维持一个周期，而在实践过程中确发现会在时钟为1时就提前亮灯，变为0时灯灭。原因是我们设计的Mealy型电路，受输入影响，其最终输出非常快，通常会提前一个周期输出。因此我们的解决方案是，在两个输出前各加一个延迟电路使结果延迟一个周期输出达到抵消输出提前的效果，具体的延迟电路做法十分简单，由D触发器的特征方程Q*=Q可知，其输出与输入相等，故加一个D触发器即可实现。

Mealy和Moore型电路的输出时差特性：

Mealy型电路输出是输入和现态的函数，当输入改变时，输出随之改变。尽管电路状态可能由于时钟未出现而未改变。Moore型电路的输出只是状态函数，输出表达式中不含输入变量，输入改变时，输出并不改变，只在输入改变，且时钟出现后,由状态的改变引起输出发生变化。Moore型电路比Mealy型电路滞后一个时钟周期，而对同一功能Mealy型和Moore型电路，它们的输出序列本身是相同的，只是Mealy型电路比Moore型电路的输出序列超前～个时钟周期出现。Mealy型电路输出随输入改变而立即改变这一特性，一方面使Mealy型电路的输出能对输入改变作出快速响应，但另一方面又使Mealy型电路的输出序列中可能出现短暂的多余脉冲。