三位二進(jìn)制減法計數(shù)器與芯片仿真進(jìn)制減法計數(shù)器

1、目錄1 課程設(shè)計的目的與作用11.1課程設(shè)計目的12 所用multisim軟件環(huán)境介紹12.1 Multisim軟件環(huán)境介紹12.2 Multisim軟件界面介紹23設(shè)計任務(wù)33.1設(shè)計的總體框圖33.1.1三位二進(jìn)制減法計數(shù)器的總體框圖33.1.2 串行序列信號檢測器的總體框圖43.1.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器原理43.2設(shè)計過程43.2.1 三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器43.2.2串行序列信號檢測器63.2.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器74實驗儀器74.1三位二進(jìn)制減法器74.2串行序列檢測器74.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法器計數(shù)75仿真結(jié)果分析85.1三位

2、二進(jìn)制同步減法計數(shù)器的電路原理圖及結(jié)果85.2串行序列信號檢測器電路原理圖及結(jié)果115.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器的電路原理圖及結(jié)果136設(shè)計總結(jié)和體會147參考文獻(xiàn)1531 課程設(shè)計的目的與作用1.1課程設(shè)計目的1. 通過Multisim的仿真設(shè)計，掌握Multisim軟件的基本使用方法；2. 學(xué)會在multisim環(huán)境下建立電路模型，能進(jìn)行正確的仿真；3. 通過Multisim的仿真，熟練掌握三位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器和串行序列檢測器電路，10000串行序列檢測器電路設(shè)計；4. 學(xué)會分析仿真結(jié)果的正確性，與理論計算值進(jìn)行比較；5. 通過課程設(shè)計，加強(qiáng)動手，動腦的能力。2 所用m

3、ultisim軟件環(huán)境介紹2.1 Multisim軟件環(huán)境介紹Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 10 啟動畫面圖工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進(jìn)行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術(shù)就可以很快地進(jìn)行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學(xué)教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學(xué)教育工作者

4、可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。 NI Multisim軟件結(jié)合了直觀的捕捉和功能強(qiáng)大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進(jìn)行設(shè)計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創(chuàng)建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業(yè)的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設(shè)計流程中提早對電路設(shè)計進(jìn)行的迅速驗證，從而縮短建模循環(huán)。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強(qiáng)大技術(shù)的設(shè)計流程，從而能夠比較具有模擬數(shù)據(jù)的實現(xiàn)建模測量。突出優(yōu)點1. 通過直觀的電路圖捕捉環(huán)境, 輕松設(shè)計電路2. 通過交互式

5、SPICE仿真, 迅速了解電路行為 3. 借助高級電路分析, 理解基本設(shè)計特征 4. 通過一個工具鏈, 無縫地集成電路設(shè)計和虛擬測試5. 通過改進(jìn)、整合設(shè)計流程, 減少建模錯誤并縮短上市時間2.2 Multisim軟件界面介紹Multisim 10主界面。啟動Multisim，就會看到其主界面，主要是由菜單欄、系統(tǒng)工具欄、設(shè)計工具欄、元件工具欄、儀器工具欄使用中元件列表、仿真開關(guān)、狀態(tài)欄以及電路圖編輯窗口等組成。如圖A所示。圖2.3.1 A圖 Multisim軟件編輯窗口Multisim 10提供了豐富的元器件。這些元器件按照不同的類型和種類分別存放在若干個分類庫中。這些元件包括現(xiàn)實元件和虛擬

6、元件。所謂的現(xiàn)實元件給出了具體的型號，它們的模型數(shù)據(jù)根據(jù)該型號元件參數(shù)的典型值確定。而所謂的虛擬元件沒有型號，它的模型參數(shù)是根據(jù)這種元件各種元件各種型號參數(shù)的典型值，而不是某一種特定型號的參數(shù)典型值確定。另外，Multisim 10元件庫中還提供一種3D虛擬元件，這種元件以三維的方式顯示，比較形象、直觀.。Multisim 10容許用戶根據(jù)自己的需要創(chuàng)建新的元器件，存放在用戶元器件庫中。如B圖所示。Multisim 10提供了品種繁多、方便實用的虛擬儀器。比如數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器等17種虛擬儀器。點擊主界面中儀表欄的相應(yīng)的按鈕即可方便地取用所需的虛擬儀器如C圖所示。圖2.3.2 B圖

7、 用戶元器件庫圖圖2.3.3 C圖 虛擬儀器圖示Multisim 10提供了各種不同功能的分析工具。點擊分析按鈕，即可拉出分析菜單，其中列出了Multisim 10的各種分析工具，例如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析等。Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己添加所需要的元器件，如D圖所示的界面。圖2.3.4 D圖 元器件庫圖示3設(shè)計任務(wù)3.1設(shè)計的總體框圖3.1.1三位二進(jìn)制減法計數(shù)器的總體框圖三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器CP Y輸入脈沖 串行序列輸出3.1.2 串行序列信號檢測器的總體框圖串行序列信號檢測器CP Y輸入脈沖 串行序列輸出3.1.3

8、74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器原理CR異步清零端，高電平有效；是異步置數(shù)端；是減法計數(shù)脈沖輸入端；是進(jìn)位脈沖輸出端；是借位脈沖輸出端；A到D是并行數(shù)據(jù)輸入端；是計數(shù)器狀態(tài)輸出端。當(dāng)多個74193級聯(lián)時，只要把低位的端端分別與高位的C端、C端連接起來，各個芯片的CR端連接在一起、端連接在一起就可以了。3.2設(shè)計過程3.2.1 三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器1）狀態(tài)圖 /0 /0 /0 /0 /0 010 011 100 101 110 111 /12）選擇的觸發(fā)器名稱:選用三個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（3）輸出方程:Y=（4）狀態(tài)方程三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器次態(tài)卡諾圖： Q1nQ0n Q2

9、n 00 01 11 10XXX XXX010111011100110101 0 1 三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器次態(tài)卡諾 Q2n+1的卡諾圖： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10XX010111 0 1 Q1n+1的卡諾圖：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10XX111010 0 1 Q0n+1的卡諾圖：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10XX011001 01 由卡諾圖得出狀態(tài)方程為：=(+)+=+=（5）驅(qū)動方程 =1 = = =1 = =（6）時鐘方程 CP=（7）檢查能否自啟動 001 /0 000 /0 111(有效狀態(tài)) 3.2.2串行序列信號檢測器（1）狀

10、態(tài)圖 0/1 1/0 0/0 0/0 0/0 1/0 1/0 0/1 （2）選擇的觸發(fā)器名稱:選用三個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（3）輸出方程:Y= (4)串行序列檢測器次態(tài)卡諾圖： X 00 01 11 10000111000101000000 Q1n+1的卡諾圖： X 00 01 11 100011010000Q0n+1的卡諾圖： X 00 01 11 100010011000由卡諾圖得出狀態(tài)方程為：= X + （5）驅(qū)動方程 = X = =1 = 3.2.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器=1 1 1 1 1 1=4實驗儀器4.1三位二進(jìn)制減法器根據(jù)設(shè)計的需要可知所需的元器件如

11、下所示（仿真軟件）74LS112 三個 74LS08 三個74LS00 一個發(fā)光燈泡三支 直流電源 若干導(dǎo)線 一個開關(guān)4.2串行序列檢測器74LS112 兩個 74LS08 兩個74LS00 兩個 74LS04 一個74LS151 一個發(fā)光燈泡三支 直流電源 若干導(dǎo)線 一個開關(guān)4.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法器計數(shù)74LS04 七個 74LS30 一個74LS193 兩個 計數(shù)器 兩個脈沖觸發(fā)器 直流電源 5仿真結(jié)果分析5.1三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器的電路原理圖及結(jié)果圖 5.1.1三位二進(jìn)制同步減法計數(shù)器電路 圖5.1.2 111仿真結(jié)果圖5.1.3 110仿真結(jié)果圖5.1.4 101仿

12、真結(jié)果圖5.1.5 100仿真結(jié)果圖5.1.6 011仿真結(jié)果圖5.1.7 010仿真結(jié)果由上面的結(jié)果可以知道兩個無效態(tài)100 ，000沒有出現(xiàn)。 5.2串行序列信號檢測器電路原理圖及結(jié)果 圖 5.2.1串行序列信號檢測器連線圖圖5.2.1 X=1 仿真結(jié)果 （1）（2）（3）圖4.2.2 （1） （2） （3）X=0仿真結(jié)果5.3 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器的電路原理圖及結(jié)果（）74193芯片仿真63進(jìn)制減法器圖4.3.1 74193芯片仿真63進(jìn)制減法計數(shù)器電路圖圖4.3.2 仿真結(jié)果之一電路圖6設(shè)計總結(jié)和體會1.設(shè)計總結(jié)經(jīng)過實驗可知，滿足時序圖的變化，且可以進(jìn)行自啟動。實驗過程中很順利，沒有出現(xiàn)問題。2.心得體會本次課程設(shè)計從確定題目到完成報告通過自己動手操作Multisim軟件，使我對此軟件有了透徹的了解，能夠熟練的操作和使用此軟件進(jìn)行仿真，畫電路圖等功能。并且通過這次課程設(shè)計，加強(qiáng)了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計的過程遇到了不少的問題，但是最