三位二進制減法計數(shù)器與芯片仿真進制減法計數(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進制減法計數(shù)器原理43.2設(shè)計過程43.2.1 三位二進制同步減法計數(shù)器43.2.2串行序列信號檢測器63.2.3 74193芯片仿真63進制減法計數(shù)器74實驗儀器74.1三位二進制減法器74.2串行序列檢測器74.3 74193芯片仿真63進制減法器計數(shù)75仿真結(jié)果分析85.1三位

2、二進制同步減法計數(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. 學會在multisim環(huán)境下建立電路模型，能進行正確的仿真；3. 通過Multisim的仿真，熟練掌握三位二進制同步加法計數(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. 學會分析仿真結(jié)果的正確性，與理論計算值進行比較；5. 通過課程設(shè)計，加強動手，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)就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設(shè)計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術(shù)，PCB設(shè)計工程師和電子學教育工作者

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大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設(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)標準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、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3.1.1三位二進制減法計數(shù)器的總體框圖三位二進制同步減法計數(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進制減法計數(shù)器=1 1 1 1 1 1=4實驗儀器4.1三位二進制減法器根據(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進制減法計數(shù)器的電路原理圖及結(jié)果（）74193芯片仿真63進制減法器圖4.3.1 74193芯片仿真63進制減法計數(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行仿真，畫電路圖等功能。并且通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、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