數(shù)字邏輯課設(shè) ---三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器

1、武漢理工大學(xué)數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 名 稱 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 題目：三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器 初始條件：使用D觸發(fā)器( 74 LS 74 )、“與”門(mén) ( 74 LS 08 )、“或”門(mén)( 74 LS 32 )、非門(mén) ( 74 LS 04 )，設(shè)計(jì)三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器。要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求） 1能夠運(yùn)用數(shù)字邏輯的理論和方法，把時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)和組合邏輯電路設(shè)計(jì)相結(jié)合，設(shè)計(jì)一個(gè)有實(shí)際應(yīng)用的數(shù)字邏輯電路。2使用同步時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器。寫(xiě)出設(shè)計(jì)中的三個(gè)過(guò)程，畫(huà)出電

2、路圖。3根據(jù)74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成電路引腳號(hào)，在設(shè)計(jì)好的三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器電路圖中標(biāo)上引腳號(hào)。 4在試驗(yàn)設(shè)備上，使用74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成電路連接、調(diào)試和測(cè)試三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器電路。 設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)包括，設(shè)計(jì)邏輯電路，步驟完整和正確。正確和整潔畫(huà)出邏輯電路圖，標(biāo)出使用的集成電路引腳。實(shí)驗(yàn)階段，連線正確和整潔。記錄調(diào)試邏輯電路，分析和解決碰見(jiàn)的問(wèn)題。對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，使設(shè)計(jì)結(jié)果滿足題目要求。課程設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：序號(hào)課 程 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容所用時(shí)間1三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器 1天2電路連接、調(diào)試

3、和測(cè)試 3天3 分析總結(jié)設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì) 1天合計(jì) 5天指導(dǎo)教師簽名： 2011 年 月 日 系主任（或責(zé)任教師）簽名： 2011 年 月 日1、課程設(shè)計(jì)目的1、練習(xí)使用74 LS 74 、74 LS 08、74 LS 32 、74 LS 04等芯片器件做一個(gè)三位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。2、熟悉個(gè)元件的引腳圖及其工作原理，熟悉電路板的構(gòu)造及使用方法。3、初步了解數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本方法，掌握一定的設(shè)計(jì)技巧，調(diào)試電路并學(xué)習(xí)排除過(guò)程中遇到的障礙。4、進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、構(gòu)思能力和解決問(wèn)題的能力。2、課程設(shè)計(jì)器材1、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)板一塊；2、與門(mén) ( 74 LS 0

4、8 ) 集成電路各若干3、或門(mén)( 74 LS 32 ) 集成電路各若干4、非門(mén) ( 74 LS 04 )集成電路各若干5、導(dǎo)線若干。3、設(shè)計(jì)思路1、分析題目，畫(huà)出其原始狀態(tài)圖表；2、查找D觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表，根據(jù)D觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表和狀態(tài)圖表畫(huà)出狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表；3、根據(jù)上面的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表依次畫(huà)出各個(gè)觸發(fā)器的卡諾圖，分析卡諾圖，得出相應(yīng)的激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式和輸出函數(shù)表達(dá)式。4、由激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式設(shè)計(jì)邏輯電路圖，連線并調(diào)試。4、設(shè)計(jì)原理三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器，既有000-111-000總共8個(gè)狀態(tài)，分析狀態(tài)的轉(zhuǎn)移真，并根據(jù)D觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表，畫(huà)出電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表。通過(guò)分析，可知本實(shí)驗(yàn)不需要用到輸入

5、X，因此可直接畫(huà)出所設(shè)計(jì)電路所需觸發(fā)器的卡諾圖，通過(guò)化簡(jiǎn)卡諾圖，得出觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式，接著，根據(jù)激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的邏輯電路圖，再根據(jù)邏輯電路圖，按照引腳圖連好線，調(diào)試電路板直至得到所需的結(jié)果。5、設(shè)計(jì)方案的具體步驟5.1、狀態(tài)圖三位二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器，總共有000-111等8個(gè)狀態(tài)，每次時(shí)鐘信號(hào)來(lái)的時(shí)候都加1，形成循環(huán)，電路的狀態(tài)圖如下：000001011010111110101100由狀態(tài)圖可知本實(shí)驗(yàn)沒(méi)有外部輸入X，各個(gè)狀態(tài)在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)候分別各自進(jìn)行加1，直到加到111，又回到000狀態(tài)，如此循環(huán)下去！5.2、狀態(tài)狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表查找D觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表，由D觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)

6、表則可畫(huà)出電路對(duì)應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表，從中得到在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)時(shí)的狀態(tài)所發(fā)生的轉(zhuǎn)移，狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表如下：狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表現(xiàn) 態(tài)激勵(lì)函數(shù)次 態(tài)y2 y1 y0D2D1D0y2 n+1 y1 n+1 y0 n+1000001001001010010010011011011100100100101101101110110110111111111000000由狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表很明顯的能看出邏輯電路在時(shí)鐘脈沖到來(lái)的時(shí)候各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移情況，通過(guò)表格，可以畫(huà)出各個(gè)觸發(fā)器的卡諾圖，求出各自的表達(dá)式。5.3、卡諾圖從狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表中可以得到在相應(yīng)的狀態(tài)下，在時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)的時(shí)候D觸發(fā)器的狀態(tài)，即可通過(guò)真值表畫(huà)出各個(gè)觸發(fā)器

7、的卡諾圖，再通過(guò)卡諾圖化簡(jiǎn)可求得各個(gè)觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式，從表格中得出的卡諾圖如下所示：卡諾圖：D2： D1： D0：根據(jù)上面的卡諾圖，在各個(gè)卡諾圖中找到質(zhì)蘊(yùn)含項(xiàng)，對(duì)卡諾圖進(jìn)行化簡(jiǎn)得到激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式如下：D2=y2y1y0+y2y1+y2y0D1=y1y0+y1y0D0=y05.4、邏輯電路圖經(jīng)過(guò)狀態(tài)圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移真值表和卡諾圖得到了電路的激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式，由激勵(lì)函數(shù)表達(dá)式可設(shè)計(jì)出邏輯電路圖，并將時(shí)鐘脈沖信號(hào)接到觸發(fā)器上對(duì)應(yīng)的位置，檢查電路的設(shè)計(jì)有什么錯(cuò)誤或疏漏，認(rèn)真設(shè)計(jì)好電路圖，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，邏輯電路圖如下：6、電路調(diào)試6.1、測(cè)試元件首先，我們將將器材集齊在一起，把各個(gè)芯片拿出來(lái)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試在

8、電路板上進(jìn)行，通過(guò)一個(gè)一個(gè)元件的測(cè)試，篩選出其中可以使用的芯片，去掉不可用的芯片，總共測(cè)試了D觸發(fā)器( 74 LS 74 )、“與”門(mén) ( 74 LS 08 )、“或”門(mén)( 74 LS 32 )、非門(mén) ( 74 LS 04 )等元件，一個(gè)與、或、非門(mén)元件有四個(gè)門(mén)可用，而器件有的引腳不能用，因此，排除點(diǎn)那些不可用的引腳，選可用的引腳，來(lái)連接電路。6.2、連接電路每個(gè)元件都檢測(cè)好了之后，進(jìn)行電路的連接，拿出導(dǎo)線若干，對(duì)照所設(shè)計(jì)的電路圖，在電路板上進(jìn)行連接，每個(gè)元件的連接都嚴(yán)格按照其對(duì)應(yīng)的引腳圖來(lái)連接，注意到每個(gè)元件都要接高低電平。于是，先將所有元件的高低電平連接好，以保證每個(gè)元件能夠正常工作，從而

9、減少了疏漏和錯(cuò)誤。接著進(jìn)行電路主要部分的連接，仔細(xì)查看核對(duì)照每個(gè)器件的引腳圖，嚴(yán)格按照引腳圖來(lái)連接，電路的連線圖如圖所示。6.3、電路板的調(diào)試將所有的導(dǎo)線連接好了之后，把電路板的電源接通，進(jìn)行電路板的調(diào)試，剛開(kāi)始調(diào)試的時(shí)候，電路板工作，接入時(shí)鐘信號(hào)，可是所觀察到的狀態(tài)只有四個(gè)，于是我們仔細(xì)檢查每個(gè)元件是否接上了高低電平，檢查之后發(fā)現(xiàn)并沒(méi)有發(fā)生導(dǎo)線接錯(cuò)的情況。于是我們猜想應(yīng)該是器材有問(wèn)題，于是我們又將導(dǎo)線拆了，仔細(xì)再檢查一遍每個(gè)器件是否能夠正常工作，果然發(fā)現(xiàn)是器材的問(wèn)題，器件的芯片有的引腳不能使用，于是我們檢測(cè)出可供使用的引腳，并認(rèn)認(rèn)真真的再連接一次導(dǎo)線。終于，電路板工作并出現(xiàn)了8個(gè)連續(xù)的狀態(tài)。

10、電路板調(diào)試成功！7、電路故障分析分析如下：在調(diào)試的過(guò)程中，電路板工作時(shí)曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)只有4個(gè)狀態(tài)，即可猜想電路的導(dǎo)線連接并沒(méi)有發(fā)生錯(cuò)誤，問(wèn)題應(yīng)該在于器件方面，因?yàn)榧热浑娐芬呀?jīng)有了4個(gè)狀態(tài)，要是導(dǎo)線連錯(cuò)的話，照常理來(lái)說(shuō)是不會(huì)有4個(gè)狀態(tài)的。于是我們將故障的原因指向了實(shí)驗(yàn)的器材方面，并從新檢查一次器材，每一個(gè)元件，每一個(gè)元件的每一個(gè)引腳，我們都認(rèn)認(rèn)真真的再次檢查一遍。檢查中果然發(fā)現(xiàn)器材的元件有的引腳并不能使用，于是我們將測(cè)試出的可用的引腳做上記號(hào)，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候只用那些有用的引腳。電路連接好了之后在進(jìn)行調(diào)試，電路出現(xiàn)了連續(xù)的8個(gè)狀態(tài)，電路的調(diào)試成功！8、集成電路引腳圖實(shí)驗(yàn)中使用到的D觸發(fā)器( 74 LS

11、74 )、“與”門(mén) ( 74 LS 08 )、“或”門(mén)( 74 LS 32 )、非門(mén) ( 74 LS 04 )等器件的引腳圖如下：74LS32 74LS04 74LS86 74LS74 9、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)首先，這次課程設(shè)計(jì)是很有意義的。對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，動(dòng)手能力十分重要的，而且現(xiàn)在的學(xué)生恰恰相反，很缺乏實(shí)際的動(dòng)手能力，也許，他們的理論知識(shí)掌握的很好，但是，卻始終無(wú)法將理論很好的結(jié)合到實(shí)踐中去。所以，我想，這次是一次很好機(jī)會(huì)，一次鍛煉的機(jī)會(huì)，希望從這次課程設(shè)計(jì)中，能真正提高我的動(dòng)手能力，從而更好的投入到各門(mén)各科的學(xué)習(xí)當(dāng)中。其次，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并不難。比較簡(jiǎn)單，只是電路板的熟悉及調(diào)試需要花較多

12、的時(shí)間，在剛開(kāi)始拿到電路板的時(shí)候，不熟悉電路板的構(gòu)造及使用，很陌生，于是，我向老師和同學(xué)請(qǐng)教，經(jīng)過(guò)一番思索，我對(duì)電路板越來(lái)越熟悉了，對(duì)于元件怎么插入也有了一定了解，自此，為我以后做好實(shí)驗(yàn)打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ)。于是我們?nèi)齻€(gè)開(kāi)始動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，剛開(kāi)始，我們小組互相幫忙，有的負(fù)責(zé)拿導(dǎo)線，有的負(fù)責(zé)芯片的插入工作，再有的，負(fù)責(zé)查看芯片的引腳圖，分工明細(xì)，大家合作得很愉快，實(shí)驗(yàn)過(guò)程有不懂的地方我們就相互請(qǐng)教，同學(xué)之間也不曾吝嗇賜教，大家互相幫忙，互相協(xié)助，努力將課程設(shè)計(jì)做到最好。盡管中途出現(xiàn)過(guò)分歧，最后還是達(dá)成了一致的意見(jiàn)，最終目的是將課程設(shè)計(jì)做好，因此我們小組一直在努力著，不論遇到什么困難，我們小組都沒(méi)有放棄，

13、而是尋找方法，找到解決問(wèn)題的方法，直到將所有的困難排除。最后，此次課程設(shè)計(jì)我們?nèi)司芤娣藴\。這是我們的第一次課程設(shè)計(jì)，以前就聽(tīng)說(shuō)了要做課程設(shè)計(jì)，那是還不知道課程設(shè)計(jì)究竟是怎么回事，直到現(xiàn)在才真正接觸課程設(shè)計(jì)，所以，我們沒(méi)有理由隨意對(duì)待本次的課程設(shè)計(jì)，我們都應(yīng)該認(rèn)真的做好此次的課程設(shè)計(jì)，盡自己所能，全力將實(shí)驗(yàn)做好。數(shù)字邏輯對(duì)硬件知識(shí)要求較高，強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的動(dòng)手能力，主要的也是訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)，多多少少加強(qiáng)了學(xué)生的自信心，畢竟這是靠自己做出來(lái)的一點(diǎn)小成就，盡管微不足道，但是這位今后更好的發(fā)展夯實(shí)了基礎(chǔ)，增強(qiáng)了信心。另外，從這次課程設(shè)計(jì)中我們還要注意人與人之間的合作關(guān)系，學(xué)會(huì)與人合作也是一門(mén)永恒的人生學(xué)習(xí)的課題?？偨Y(jié)，本次實(shí)驗(yàn)圓滿成功，受益匪淺！10、參考文獻(xiàn)1 胡家寶. 數(shù)字邏輯M. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2007,47-48 .2 楊萍. 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法與技巧J. 長(zhǎng)江職工大學(xué)學(xué)報(bào), 1999,(03) .3 將大宗,余秉軍,金德慶編著.數(shù)字邏輯.北京：電子工業(yè)出版社，1984- 11 -武