六進制加法器(約束相為000 110)

1、 目錄1 課程設計的目的與作用12 設計任務13 設計原理23.1三位二進制加法計數(shù)器23.2用74LS153制作組合電路23.3用集成芯片設計一個10或12進制可控計數(shù)器24實驗步驟34.1三位二進制加法計數(shù)器34.2用74LS153制作組合電路84.3用集成芯片設計一個10或12進制可控計數(shù)器95仿真結果分析96設計總結107參考文獻101 課程設計的目的與作用（1）了解同步計數(shù)器及序列信號發(fā)生器工作原理；（2）掌握計數(shù)器電路的分析，設計方法及應用；（3）掌握序列信號發(fā)生器的分析，設計方法及應用2 設計任務2.1加法計數(shù)器（1）設計一個循環(huán)型3位2進制加法計數(shù)器，其中無效狀態(tài)為（000，1

2、10），組合電路選用與門和與非門等。（2）根據(jù)自己的設計接線。（3）檢查無誤后，測試其功能。2.2組合電路（1）設計一個組合電路，選用一片74LS153芯片設計電路。（2）根據(jù)自己的設計接線。（3）檢查無誤后，測試其功能。2.3 10或12進制的可控計數(shù)器（1）設計一個10或12進制的可控計數(shù)器，選用兩片74L163芯片設計電路。（2）根據(jù)自己的設計接線。（3）檢查無誤后，測試其功能。3 設計原理3.1加法計數(shù)器1.計數(shù)器是用來統(tǒng)計輸入脈沖個數(shù)電路，是組成數(shù)字電路和計算機電路的基本時序邏輯部件。計數(shù)器按長度可分為：二進制，十進制和任意進制計數(shù)器。計數(shù)器不僅有加法計數(shù)器，也有減法計數(shù)器。如果一個

3、計數(shù)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(shù)器。在同步計數(shù)器中，個觸發(fā)器共用同一個時鐘信號。2.時序電路的分析過程：根據(jù)給定的時序電路，寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動方程，輸出方程，根據(jù)驅(qū)動方程帶入觸發(fā)器特征方程，得到每個觸發(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是輸入計數(shù)脈沖，所謂計數(shù)，就是記CP脈沖個數(shù)，每來一個CP脈沖，計數(shù)器就加一個1，隨著輸入計數(shù)脈沖個數(shù)的增加，計數(shù)器中的數(shù)值也增大，當計數(shù)器記滿時再來CP脈沖，計數(shù)器歸零的同時給高位進位，即要給高位進位信號。3.2組合電路1.74LS153是雙4選一芯片，有8個輸入端：1C0 1

4、C1 1C2 1C3 2C0 2C1 2C3 2C4和2個輸出端Y1 Y2. 2個使能輸入端口分是STB,STA,只有當STB=STC=0，數(shù)據(jù)選擇器才能正常工作，否則處于禁止狀態(tài)。 3.3用集成芯片設計一個10或12進制的可控計數(shù)器選取兩片74LS163芯片設計10或12進制可控計數(shù)器。74LS163具有以下功能：A 異步清零功能 當時，計數(shù)器清零。在時，其他輸入信號都不起作用，由時鐘觸發(fā)器的邏輯特性知道，其異步輸入端信號是優(yōu)先的，正是通過復位計數(shù)器也即使異步清零的。B 同步并行置數(shù)功能 當、時，在CP上升沿操作下，并行輸入數(shù)據(jù)進入計數(shù)器，使。C 二進制同步加法計數(shù)功能 當時，若,則計數(shù)器對

5、CP信號按照8421編碼進行加法計數(shù)。D 保持功能 當時，若,則計數(shù)器將保持原來狀態(tài)不變。對于進位信號有兩種情況，如果,那么;若是,則。4實驗步驟4.1加法計數(shù)器1. 根據(jù)要求有其狀態(tài)圖如下圖所示。001010011100101111 圖1 狀態(tài)圖2.選擇觸發(fā)器，求時鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程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。B 求時鐘方程采用同步方案，故取 CP0=CP1=CP2=CP （1.1） CP是整個要設計的時序電路的輸入時鐘脈沖。C 求輸出方程確定約束項由所給題目有無效狀態(tài)為000,110其對應的最小項為和是約束項。 Q1n

6、Q0n 00 01 11 10 xxx010100011110111001 xxx0 Q2n 1 圖.2 輸出卡諾圖 Q1nQ0n 0x0101110x Q2n 圖3 Q2n次態(tài)卡諾圖 Q1n+1的卡諾圖Q1n+1的卡諾圖 Q1nQ0n 0x1011010xQ2n 0x0011111x Q1nQ0n Q2n 圖5次態(tài)卡諾圖顯然，由圖所示各觸發(fā)器的卡諾圖便可很容易的得到 （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個下降沿JK觸發(fā)器。（2）求時鐘方程：CP0=CP1=CP2=CP（3）狀態(tài)方程：Q2n+1=Q1n Q0n+ Q2n = Q0n+Q1n =Q2n+ （4）驅(qū)動方程：

7、= Q1nQ0n =Q0n = 1 =Q1n =Q0n = 4.仿真電路圖圖6仿真圖 圖7 100仿真圖 圖8 101仿真圖 圖9 111仿真圖5.檢查電路能否自啟動將無效狀態(tài)000、110式代入式中進行計算，結果可見，所設計的時序電路能夠自啟動。4.2 組合電路1. 題目為Y= 2. 解答得3. 可設計電路為 圖10 74ls153組合電路 4.3用集成芯片設計一個10或12進制的可控加法器1. 74LS163的引腳功能 CP是輸入計數(shù)脈沖，也就是加到各個觸發(fā)器的時鐘信號端的時鐘脈沖；是清零端；是置數(shù)控制端；和是兩個計數(shù)器工作狀態(tài)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

8、出端。圖11 74LS163狀態(tài)表2. 選用芯片的二進制同步加法計數(shù)功能，10或12進制是一片74LS163應用，用一個單刀雙擲開關 所以仿真圖如下 圖12 10或12進制可控計數(shù)器仿真圖5仿真結果分析 實驗結果可通過數(shù)字顯示器的數(shù)字變化觀察計數(shù)器的工作情況，容易驗證電路是否正確。1. 三位二進制加法計數(shù)器，顯示器的數(shù)字會按順序循環(huán)變化，證明001 110為不存在的約束項，電路連接正確。2. 組合電路，在這個設計實驗中通過控制C的變化，輸出相應的值，證明設計合理且電路連接正確。3. 集成芯片設計出的10或12進制可控計數(shù)器，通過開關控制選用10 或12進制計數(shù)器證明設計合理，電路連接正確。6設計總結通過數(shù)字電子技術課程設計的學習與實踐我們能更好的了解相關數(shù)字元件的功能，并會設計相關電路。在設計過程中要有探索精神，遇到問題要勤于嘗試敢于發(fā)現(xiàn)錯誤并改正錯誤。同時要注重和同學的交流合作達到相互進步，共同成長的目的。通過做這個課程設計我學會了把平時學習的理論知識和實際操作很好的聯(lián)系起來，增強了自己的電路設計能力，初步形成了軟件工程理念，對自己所學的知識有了更清晰的認識。同時意識到了自己今后學習的大方向。我意識到在以后的學習中，自己必須加強對新生事物的探索能力，要嘗試