數(shù)電加法計數(shù)器 無效態(tài)000 011

1、目錄1 課程設(shè)計的目的與作用12.設(shè)計任務(wù)、及所用multisim軟件環(huán)境介紹12.1設(shè)計任務(wù)：12.1.1六進制同步加法計數(shù)器（無效狀態(tài)：000,011）12.1.2串行序列檢測器（檢測序列：0011）12.2軟件介紹23.電路模型的建立23.1六進制同步加法計數(shù)器（無效狀態(tài)：000,011）23.1.1結(jié)構(gòu)示意圖和狀態(tài)圖23.1.2選擇觸發(fā)器，求時鐘方程和狀態(tài)方程33.1.3驅(qū)動方程43.1.4仿真結(jié)果分析53.2串行序列檢測器（檢測序列：0011）83.2.1結(jié)構(gòu)示意圖和狀態(tài)圖：83.2.2選擇觸發(fā)器，求時鐘方程和狀態(tài)方程93.2.3驅(qū)動方程103.2.4仿真結(jié)果分析113.3基于741

2、61芯片仿真設(shè)計63進制加法計數(shù)器并顯示計數(shù)過程133.3.1芯片功能133.3.2設(shè)計步驟143.3.3仿真結(jié)果分析154.設(shè)計總結(jié)和體會175.參考文獻181 課程設(shè)計的目的與作用(1)提高綜合運用所學的理論知識去獨立分析和解決問題的能力。進一步熟悉電子儀器的正確使用方法。培養(yǎng)嚴謹，認真的科學態(tài)度和踏實細致的的工作作風。(2)學會借助各種信息資源，查閱所需資料。(3)熟悉常用電子器件的類型和特性并會合理選用。初步掌握普通電子電路的安裝，布線，調(diào)試等基本技能。(4)掌握數(shù)字電路的一般設(shè)計方法，具備初步的電路設(shè)計能力，初步掌握電子電路的計算機輔助設(shè)計，仿真方法。2.設(shè)計任務(wù)、及所用multis

3、im軟件環(huán)境介紹2.1設(shè)計任務(wù)：2.1.1六進制同步加法計數(shù)器（無效狀態(tài)：000,011）計數(shù)器是用來統(tǒng)計脈沖個數(shù)的電路，是組成數(shù)字電路和計算機電路的基本時序部件，計數(shù)器按進制分可分為：二進制，十進制和N進制。計數(shù)器不僅有加法計數(shù)器，也有減法計數(shù)器。同步計數(shù)器：當輸入計數(shù)脈沖到來時，要更新狀態(tài)的觸發(fā)器都是同時翻轉(zhuǎn)的計數(shù)器，叫做同步計數(shù)器。通過設(shè)計做到以下三點：1、了解同步加法計數(shù)器工作原理和邏輯功能。2、掌握計數(shù)器電路的分析，設(shè)計方法及應(yīng)用。3、學會正確使用JK觸發(fā)器。2.1.2串行序列檢測器（檢測序列：0011）序列檢測器可用于檢測一組或多組由二進制碼組成脈沖序列信號當序列檢測器連續(xù)收到一組

4、串行二進制碼后如果這組碼與檢測器中預先設(shè)置的碼相同，則輸出1，否則輸出0。2.2軟件介紹Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)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。軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一Windows應(yīng)用軟件的界面風格，界面由多個區(qū)域構(gòu)成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對各部分的操作可以實現(xiàn)電路圖的輸入、編輯，并根據(jù)需

5、要對電路進行相應(yīng)的觀測和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。NI Multisim 11 的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用。同時可以新建或擴展已有的元器件庫，建庫所需元器件參數(shù)可從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到。NI Multisim 11的虛擬測試儀器表種類齊全，有一般實驗用的通用儀器，如萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流電源等等；還有一般實驗室少有或者沒有的儀器，如波特圖儀、數(shù)字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、失真儀, 安捷倫多用表，安捷倫示波器、以及泰克示波器等。3.電路模型的建立3.1六進制同步加法計數(shù)器（無效狀態(tài)：000,011）3.1.1結(jié)構(gòu)示意圖和

6、狀態(tài)圖結(jié)構(gòu)示意圖：六進制同步加法計數(shù)器CP（輸入計數(shù)脈沖）C（送給高位的進位信號）狀態(tài)圖： 001 010 100 101 110 1113.1.2選擇觸發(fā)器，求時鐘方程和狀態(tài)方程（1）選擇觸發(fā)器由于JK觸發(fā)器功能齊全，使用靈活，故選用3個時鐘下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。（2）時鐘方程=(3)狀態(tài)方程根據(jù)狀態(tài)圖的規(guī)定，可畫出如下圖所示的計數(shù)器次態(tài)卡諾圖 Q2n 00 01 11 10XXX010 XXX100101110001111 0 1六進制同步加法計數(shù)器次態(tài)卡諾圖把上圖所示卡諾圖分解開，便可得到如下圖所示各個觸發(fā)器次態(tài)的卡諾圖。 00 01 11 10X0X1 1 1 01 0 1 （a

7、）的次態(tài)卡諾圖00 01 11 10 Q2n X1X0 0 1 0 10 1 （b）的次態(tài)卡諾圖 00 01 11 10X0X 01 0 1 1 0 1 (c) 的次態(tài)卡諾圖得狀態(tài)方程： =+=+=+3.1.3驅(qū)動方程JK觸發(fā)器的特性方程為：=J+即可得下列驅(qū)動方程： = = = = =3.1.4仿真結(jié)果分析六進制同步加法計數(shù)器，除去無效狀態(tài)000,011，其仿真結(jié)果如上圖所示，從001開始依次是010，100，101，110，111六種狀態(tài)，且一直按此順序循環(huán)。，自啟動檢查：將無效狀態(tài)011代入狀態(tài)方程，011 000 100 （有效狀態(tài)），故可以自啟動。3.2串行序列檢測器（檢測序列：00

8、11）3.2.1結(jié)構(gòu)示意圖和狀態(tài)圖：串行序列檢測器檢測信號（0011）結(jié)構(gòu)示意圖： CP Y 輸入脈沖 串行序列輸出原始狀態(tài)圖： 1/00/0 0/0 0/0 1/0 S0 S1 S2 S31/01/10/0利用二進制編碼后的狀態(tài)圖： 0/00/0 00 01 0/0 11 1/0 101/01/00/01/13.2.2選擇觸發(fā)器，求時鐘方程和狀態(tài)方程1、 選擇觸發(fā)器：由于JK觸發(fā)器功能齊全、使用靈活，故選用2個下降沿出發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。2、 求時鐘方程：CP0=CP1=CP3、 次態(tài)卡諾圖：X 00 01 11 100111110100001000 0 1六進制同步加法計數(shù)器次態(tài)卡諾圖Q1

9、n+1的次態(tài)卡諾圖：X 00 01 11 1001100010 0 1Q0n+1的次態(tài)：X 00 01 11 1011110000 0 1Y的卡諾圖：X 00 01 11 1000000001 0 1狀態(tài)方程為：Q1n+1=X+Q0n+1=X輸出方程： Y=X3.2.3驅(qū)動方程JK觸發(fā)器的特性方程為：=J+經(jīng)狀態(tài)方程和特性方程比較可得出驅(qū)動方程如下：= = =X3.2.4仿真結(jié)果分析串行序列檢測器，檢測序列為0011，初始狀態(tài)為00，輸入0，翻轉(zhuǎn)脈沖，狀態(tài)為01，輸出0；再次翻轉(zhuǎn)脈沖，狀態(tài)為11，輸出0；輸入1，翻轉(zhuǎn)脈沖，狀態(tài)為10，輸出1。3.3基于74161芯片仿真設(shè)計63進制加法計數(shù)器并

10、顯示計數(shù)過程3.3.1芯片功能74161：如圖：CP是輸入計數(shù)脈沖，也就是加到各個觸發(fā)器的時間信號端的時鐘脈沖，是清零端；是置數(shù)控制端；是并行輸入數(shù)據(jù)端；CO是進位信號輸出端；是計數(shù)器狀態(tài)輸出端。輸入輸出CPDCO0XXXXXXXX0000010XX1111XXXX計數(shù)110XXXXXX保持11X0XXXXX保持0 圖 74LS161狀態(tài)表3.3.2設(shè)計步驟要構(gòu)成六十三進制計數(shù)器，須用兩片74161，這里采用并行進位法，即將低位計數(shù)器的進位端CO接高位計數(shù)器的工作狀態(tài)控制端。采用整體置零法實現(xiàn)六十三進制計數(shù)器，采用74161同步置數(shù)方式，所以整體置零時，觸發(fā)器狀態(tài)為：所以置零輸入端 LD=其它輸入端 時鐘方程 3.3.3仿真結(jié)果分析六十三進制加法計數(shù)器并顯示計數(shù)過程的仿真結(jié)果如上圖所示，第一個圖顯示的是第一個結(jié)果，為0（000000），因為是同步置數(shù)的加法計數(shù)器，所以小燈從0顯示到62（111110）。4.設(shè)計總結(jié)和體會1、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。2、在設(shè)計過程中，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想老著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，