三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器

1、成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專 業(yè)課程設(shè)計(jì)題目數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)評(píng)語組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?2014年 7月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息科學(xué)與工程專 業(yè)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目1.三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器（無效態(tài)：000，110）2、串行序列檢測(cè)器（檢測(cè)序列：1101）3.基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1) 采用實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)、連接、調(diào)試三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2) 采用multisim 仿真軟件建立復(fù)雜的計(jì)數(shù)器電路模型調(diào)試串行序列檢測(cè)器。3) 采用multisim 仿真軟件建立復(fù)雜的計(jì)數(shù)器電路模型調(diào)試基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)

2、過程；4) 對(duì)電路進(jìn)行理論分析；5) 在multisim環(huán)境下分析仿真結(jié)果，給出仿真時(shí)序圖；6) 撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:第1天：1.布置課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)。2.查找文獻(xiàn)、資料，確立設(shè)計(jì)方案。第2-3天： 在實(shí)驗(yàn)室中設(shè)計(jì)、連接、調(diào)試三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器及串行序列檢測(cè)器電路。第4天：1. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。在multisim環(huán)境下建立電路模型，學(xué)會(huì)建立元件庫。2. 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行理論分析、計(jì)算。3. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應(yīng)參數(shù)，分析結(jié)果的變化情況。第5天：1. 課程設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)收。2. 針對(duì)課程設(shè)計(jì)題目進(jìn)行答辯。3. 完成

3、課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師： 2014年6月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2014 年 6 月 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2014 年 6月 日目錄1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用12 設(shè)計(jì)任務(wù)12.1 三位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器12.2串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)12.3基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程13設(shè)計(jì)原理23.1三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器23.2串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)23.374191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程24實(shí)驗(yàn)步驟34.1三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器(無效狀態(tài)000,110)34.2串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)7串行序列信號(hào)發(fā)生器的總體框圖:74.3 74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示

4、計(jì)數(shù)過程115 仿真結(jié)果分析136 設(shè)計(jì)總結(jié)137 參考文獻(xiàn)13III1 課程設(shè)計(jì)的目的與作用1.了解同步計(jì)數(shù)器及序列信號(hào)發(fā)生器工作原理；2.掌握計(jì)數(shù)器電路的分析，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用；3.掌握序列信號(hào)發(fā)生器的分析，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用2 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 三位二進(jìn)制同步減法計(jì)數(shù)器1.設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)型三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，其中無效狀態(tài)為（000，110），組合電路選用與門和與非門等。2.根據(jù)自己的設(shè)計(jì)接線。3.檢查無誤后，測(cè)試其功能。2.2串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)一個(gè)能循環(huán)產(chǎn)生給定序列的串行序列信號(hào)發(fā)生器，其中發(fā)生序列（1101），組合電路選用與門和與非門等。2.根據(jù)自己的設(shè)計(jì)接線。3.檢查無誤后，測(cè)試其

5、功能。2.3基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程1.設(shè)計(jì)一個(gè)基于74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程，組合電路部分選用與門和與非門等。2.根據(jù)自己的設(shè)計(jì)接線。3.檢查無誤后，測(cè)試其功能。3設(shè)計(jì)原理3.1 三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器1.計(jì)數(shù)器是用來統(tǒng)計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)電路，是組成數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)電路的基本時(shí)序邏輯部件。計(jì)數(shù)器按長(zhǎng)度可分為：二進(jìn)制，十進(jìn)制和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器不僅有加法計(jì)數(shù)器，也有減法計(jì)數(shù)器。如果一個(gè)計(jì)數(shù)器既能完成累加技術(shù)功能，也能完成遞減功能，則稱其為可逆計(jì)數(shù)器。在同步計(jì)數(shù)器中，個(gè)觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。2.時(shí)序電路的分析過程：根據(jù)給定的時(shí)序電路

6、，寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，輸出方程，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程帶入觸發(fā)器特征方程，得到每個(gè)觸發(fā)器的次態(tài)方程；再根據(jù)給定初態(tài)，一次迭代得到特征轉(zhuǎn)換表，分析特征轉(zhuǎn)換表畫出狀態(tài)圖。3.CP是輸入計(jì)數(shù)脈沖，所謂計(jì)數(shù)，就是記CP脈沖個(gè)數(shù)，每來一個(gè)CP脈沖，計(jì)數(shù)器就加一個(gè)1，隨著輸入計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)的增加，計(jì)數(shù)器中的數(shù)值也增大，當(dāng)計(jì)數(shù)器記滿時(shí)再來CP脈沖，計(jì)數(shù)器歸零的同時(shí)給高位進(jìn)位，即要給高位進(jìn)位信號(hào)。3.2 串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)1.序列是把一組0,1數(shù)碼按一定規(guī)則順序排列的串行信號(hào)，可以做同步信號(hào)地址碼，數(shù)據(jù)等，也可以做控制信號(hào)。 2.計(jì)數(shù)型序列信號(hào)發(fā)生器是在計(jì)數(shù)器的基礎(chǔ)上加上反饋網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。要實(shí)現(xiàn)序列長(zhǎng)度為M序列信號(hào)發(fā)生

7、器。其設(shè)計(jì)步驟為：a.先設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)數(shù)模值為M的計(jì)數(shù)器；b.再令計(jì)數(shù)器每一個(gè)狀態(tài)輸出符合序列信號(hào)要求；c.根據(jù)計(jì)數(shù)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系和序列信號(hào)要求設(shè)計(jì)輸出組合網(wǎng)絡(luò)3.3 74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程1.寫出的二進(jìn)制代碼2.求歸零邏輯3.異步置數(shù)的值4實(shí)驗(yàn)步驟4.1三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器(無效狀態(tài)000,110)所給無效狀態(tài)為000、110，對(duì)其余有效狀態(tài)進(jìn)行邏輯抽象可以得到減法器設(shè)計(jì)電路的原始狀態(tài)圖如圖1.4.3所示：加法真值表：計(jì)數(shù)脈沖 0 1 1 1 1 1 0 1 2 1 0 0 3 0 1 1 4 0 1 0 5 0 0 1 圖1.4.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移表三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器

8、的總體框圖三位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器 YCP輸入脈沖 串行序列輸出圖1.4.2三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器的總體框圖（1）狀態(tài)圖111 0/ 101 0/ 100 0/ 011 0/ 010 0/ 001 1/圖1.4.3減法器的狀態(tài)圖 （2）選擇的觸發(fā)器名稱:選用三個(gè)CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（3）輸出方程:Y= 2n n1 Q0n（4）狀態(tài)方程Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10×××111 010 001 011 100 101××× 0 圖1.4.4電路次態(tài)的卡諾圖 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10×1

9、 0 1 1 0 1 × 圖1.4.5 Y的卡諾圖Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 ×1 1 0 1 0 0 × 圖1.4.6 的卡諾圖Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 ×1 0 0 0 1 1 × 圖1.4.7 的卡諾圖由卡諾圖得出狀態(tài)方程為：Q2n+1=+ Q1n+1 =+Q0n+1=+（+）（5）驅(qū)動(dòng)方程 =1 = = = Q1Q2 Q1Q2 = = （6）時(shí)鐘方程 = 圖1.4.8設(shè)計(jì)電路的邏輯電路圖（7）仿真結(jié)果狀態(tài)1狀態(tài)2狀態(tài)3狀態(tài)4狀態(tài)5狀態(tài)6 （進(jìn)位端為高電平）4.2串行序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)串行序列信號(hào)發(fā)生器

10、的總體框圖:串行序列信號(hào)發(fā)生器CP Y輸入脈沖 串行序列輸出圖1.3.1串行序列信號(hào)發(fā)生器的總體框圖（1） 狀態(tài)圖 （2） 進(jìn)行狀態(tài)分配S0=00 S1=01 S2=10 S3=11（3）選擇的觸發(fā)器名稱:選用兩個(gè)CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（4）輸出方程:Y= X 1n 0n（5）狀態(tài)方程Q1nQ0n X 00 01 11 1000 0 0 0 0 1 0 Q 圖1.3.3輸出狀態(tài)的卡諾圖Q1nQ0n X 00 01 11 100000 0011 01 10 01 10 Q 圖1.3.4次態(tài)圖Q1nQ0n X 00 01 11 1000 0 1 0 1 0 1 圖1.3.5次態(tài)狀態(tài)圖Q1n

11、Q0n X 00 01 11 1000 0 1 1 0 1 0 圖1.3.6次態(tài)狀態(tài)圖由卡諾圖得出狀態(tài)方程為： =J+=+X=X Q1N+(X 1n+ Q1n) Q0n（6）驅(qū)動(dòng)方程=X =X= =Y=X（7）邏輯電路圖圖1.37串行序列1101檢測(cè)電路（8）仿真結(jié)果輸入X=1，觸發(fā)器變?yōu)?1，Y=0輸入X=1，觸發(fā)器變?yōu)?0，Y=0輸入X=0，觸發(fā)器變?yōu)?1，Y=0輸入X=1， Y=14.3 74191芯片仿真設(shè)計(jì)54進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過程 1) 寫出的二進(jìn)制代碼1111 1111 (255 FFH)54個(gè)數(shù)1111 1110 (254 FEH) 1100 1010 (202 CAH)

12、2) 求歸零邏輯因?yàn)槭钱惒街脭?shù)端，所以返回值應(yīng)為1100 1001=Q5n Q4n Q2n Q1n 3) 畫連線圖（4）仿真結(jié)果 第一個(gè)數(shù) FFH 第二個(gè)數(shù) FEH 第三個(gè)數(shù) FDH 第54個(gè)數(shù) CAH5 仿真結(jié)果分析 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可通過數(shù)字顯示器的數(shù)字變化觀察計(jì)數(shù)器的工作情況，容易驗(yàn)證電路是否正確。1. 三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器，小燈會(huì)按照111,101,100,011,010,001的順序循環(huán)變化，證明 000,110不存在的約束項(xiàng)，電路連接正確。2. 序列信號(hào)發(fā)生器，當(dāng)依次輸入1101時(shí)，輸出Y為1，證明設(shè)計(jì)合理且電路連接正確。3. 仿真運(yùn)行時(shí),顯示器從FFH CAH依次進(jìn)行減法計(jì)數(shù).6 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過本次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)同步計(jì)數(shù)器及序列信號(hào)發(fā)生器工作原理有了更深的了解，同時(shí)掌握計(jì)數(shù)器電路的分析，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用和序列信號(hào)發(fā)生器的分析，設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用，基本能夠獨(dú)立設(shè)