數字電子課程設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 課程設計的目的和作用1</p><p>　　1.1課程設計的目的和作用1</p><p><b>　　2.設計任務1</b></p><p>　　2.1三位二進制減法器（無效態(tài)001，100）1</p>&l

2、t;p>　　2.2基于74161芯片仿真設計240進制計數器并顯示計數過程1</p><p><b>　　3.基本原理2</b></p><p>　　3.1三位二進制減法器（無效態(tài)001，100）和基于74161芯片仿真設計240進制計數器并顯示過程2</p><p><b>　　4.實驗步驟：2</b>&l

3、t;/p><p>　　4.1同步減法計數器：2</p><p>　　4.2基于74161芯片仿真設計240進制計數器并顯示計數過程6</p><p><b>　　5仿真效果圖7</b></p><p>　　5.1.1三位二進制減法器（無效態(tài)001，100）仿真效果圖7</p><p>　　5.

4、1.2仿真結果分析12</p><p>　　5.2.1基于74161芯片仿真設計240進制計數器仿真效果圖13</p><p>　　5.2.2仿真結果分析14</p><p>　　6設計總結和體會14</p><p><b>　　7參考文獻15</b></p><p>　　1.課程設計的

5、目的和作用</p><p>　　1.1課程設計的目的和作用</p><p>　　1.學會使用數字電子實驗平臺</p><p>　　2.熟悉各個芯片和電路的接法</p><p>　　3.熟練掌握設計觸發(fā)器的算法</p><p>　　4.懂得基本數字電子電路的功能，會分析，會設計</p><p>&

6、lt;b>　　2.設計任務</b></p><p>　　2.1三位二進制加法器（無效態(tài)001，100）</p><p>　　1. 使用設計一個循環(huán)型3位2進制同步加法計數器，其中無效狀態(tài)為（001，100），組合電路選用與門和與非門等。</p><p>　　2. 根據同步計數器原理設計加法器的電路圖。</p><p>　　3

7、. 根據電路原理圖使用Multisim進行仿真。</p><p>　　4. 將電路圖進行實際接線操作。</p><p>　　5. 檢查無誤后，測試其功能。</p><p>　　2.2基于74161芯片仿真設計240進制加法計數器并顯示計數過程</p><p>　　根據集成計數器原理設計240進制計數器</p><p>

8、　　根據原理圖用74161連好電路圖</p><p>　　根據電路原理圖使用Multisim進行仿真</p><p>　　查看仿真結果，是否正確。</p><p><b>　　3.基本原理</b></p><p>　　3.1三位二進制加法器（無效態(tài)001，100）和基于74161芯片仿真設計240進制加法計數器并顯示過程

9、</p><p>　?。?）計數器是用來統(tǒng)計輸入脈沖個數電路，是組成數字電路和計算機電路的基本時序邏輯部件。計數器按長度可分為：二進制，十進制和任意進制計數器。計數器不僅有加法計數器，也有減法計數器。如果一個計數器既能完成累加技術功能，也能完成遞減功能，則稱其為可逆計數器。在同步計數器中，個觸發(fā)器共用同一個時鐘信號。時鐘信號是計數脈沖信號的輸入端、</p><p>　?。?）時序電路的分析

10、過程：根據給定的時序電路，寫出各觸發(fā)器的驅動方程，輸出方程，根據驅動方程帶入觸發(fā)器特征方程，得到每個觸發(fā)器的詞態(tài)方程；再根據給定初太，一次迭代得到特征轉換表，分析特征轉換表畫出狀態(tài)圖。</p><p>　?。?）設計過程：設計流程如圖1.3.1所示。</p><p>　?。?）集成240進制計數器的做法原理和同步加法計數器原理一樣，使用清零端或者置數端實現N進制計數功能。</p>

11、;<p><b>　　4.實驗步驟：</b></p><p><b>　　4.1同步計數器：</b></p><p>　　（1）根據要求有狀態(tài)圖如下：</p><p>　　000111110101011010</p><p>　　排列：Q2nQ1nQ0n</p>

12、<p>　?。?）選擇觸發(fā)器，求時鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程：</p><p>　　A:選擇觸發(fā)器：由于觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，在這里選用3個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（74LLS112芯片兩個）。</p><p>　　B:求時鐘方程：采用同步方案，故 CP0=CP1=CP2=CP CP</p><p>　　是整個要設計的時序電路的輸入時鐘脈沖&

13、lt;/p><p><b>　　C:求輸出方程：</b></p><p>　　a．確定約束項：由所給題目有無效狀態(tài)為001、100，其對應的最小項和是約束項。</p><p>　　Q2nQ1nQ0n由圖所示狀態(tài)圖所規(guī)定的輸出與現態(tài)之間的邏輯關系. </p><p>　　b: 求狀態(tài)方程：如下圖，再分解開便可得到所示各觸發(fā)器的

14、卡諾圖</p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 10 </p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p&

15、gt;<b>　　各次態(tài)卡諾圖如下：</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 10</p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1<

16、;/b></p><p><b>　　Q2n+1的卡諾圖</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　0001 11 10</p><p><b>　　Q2n</b></p><p><

17、b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　Q1n+1的卡諾圖</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 1

18、0</p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　Q0n+1的卡諾圖</b></p><p>　　由圖可得狀態(tài)方程為：</p><p><b>　　Q2n+1 = </b>

19、;</p><p><b>　　Q1n+1 =</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　(3)求驅動方程：JK 觸發(fā)器的特性方程為： </p><p>　　變換狀態(tài)方程，并比較特性方程求驅動方程：</p><p>　?。?）畫邏輯電路圖： &l

20、t;/p><p>　　根據所選用的觸發(fā)器和時鐘方程、輸出方程、驅動方程，便可畫出如圖所示的邏輯電路圖：</p><p>　　三位二進制加法計數器（無效態(tài)001，100）</p><p>　?。?）檢查電路能否自啟動：</p><p>　　將無效狀態(tài)001，100代入驅動方程中計算：</p><p>　　001 1

21、10（無效狀態(tài)） </p><p>　　110 111 (有效狀態(tài)）可見，所設計的時序電路能夠自啟動。</p><p><b>　　實驗儀器：</b></p><p>　　a. 數字原理實驗系統(tǒng)一臺；</p><p>　　b．集成電路芯片：74LS112三片 74LS00兩片 74LS86一片。</p

22、><p><b>　?。?）實驗結論</b></p><p>　　經過實驗可知，滿足時序圖的變化，且可以進行自啟動。</p><p>　　小燈泡（滅滅滅 滅亮滅 滅亮亮 亮滅亮 亮亮滅 亮亮亮）</p><p>　　4.2基于74161芯片仿真設計240進制加法計數器并顯示計數過程</p><p>　

23、　使用同步清零時，寫出的二進制代碼 SN-1 ==（11101111）</p><p><b>　　歸零邏輯表達式：</b></p><p><b>　　畫邏輯電路圖</b></p><p><b>　　5仿真效果圖</b></p><p>　　5.1.1三位二進制加法器（無效

24、態(tài)001，100）仿真效果圖</p><p>　　5.1.2仿真結果分析</p><p>　　通過仿真結果分析，通過仿真軟件multisim仿真結果，如上述仿真圖可知，001和100是約束項，通過將輸出Y接到顯示器的引腳來顯示三位二進制的數值，在CP脈沖下將會依次顯示 023567，然后繼續(xù)返回到這個循環(huán)中?；蛘咄ㄟ^小燈泡的亮滅來顯示二進制數值，會依次顯示 000 111 110 101

25、011 010這個循環(huán)中。從而實現含有約束項001和100的三位二進制減法計數器。</p><p>　　5.2.1基于74161芯片仿真設計240進制計數器仿真效果圖</p><p>　　5.2.2仿真結果分析</p><p>　　此電路是實現240進制的集成電路，通過使用74161的同步置數，來實現240進制加法計數器，將歸零邏輯通過與非門連接到置零端，分別將級聯

26、的芯片的輸出端連接到顯示器，通過上述仿真圖可看到，在CP脈沖下顯示器從0到239，其中第一個顯示器從0-到F共十六個數，然后從F又會歸零。此時并將進位信號傳到第二片芯片的使能端，使之開始工作，從零到八。這時顯示器一從零變?yōu)?的過程，這樣共240個數，然后顯示器一再變?yōu)?。就這樣在CP脈沖下，兩塊顯示器就會實現240進制計數器的功能。</p><p><b>　　6設計總結和體會</b><

27、;/p><p>　　通過本次設計，我系統(tǒng)的學習了multisim軟件。系統(tǒng)的掌握了我們所學的知識，以前似懂非懂的和不懂的都在試驗的過程中進一步的鞏固和提高，實踐果然是是檢驗真理的唯一標準。</p><p>　　從開始熟悉這些知識到對整體設計的了解，再從概要設計、詳細設計到開始使用軟件，以及最后的調試，整個過程感覺很充實。雖然遇到了不少困難，但當我通過自己查資料，向指導老師請教以及與同學互討論，

28、而設計出解決方案并成功實現時，頓時覺得所有的辛苦都值得了。</p><p>　　這次課設讓我獲益匪淺，學習不僅僅要動腦子，更要動手。理論和實踐相結合才能取得更大的成功。我會以更熱忱的態(tài)度去學習并研究這門重要的實踐性課程。</p><p><b>　　7參考文獻</b></p><p>　　【1】《數字電子技術基礎簡明教程》作者：余孟嘗高等教育出