電子科技大學數(shù)字設計原理與實踐第四次討論課

1、第四次討論課題姓名學號xxxxxxxxxxxxxxxx文檔：xx 1、 使用一片163和邏輯門設計產生7, 8, 9, 12, 13循環(huán)計數(shù)序列，要求計數(shù)值為7的時候輸出1個周期的高電平，使用MULTISIM或其他工具仿真驗證。總結并討論：利用163產生類似循環(huán)計數(shù)序列的設計思路和技巧。解：利用預置復位法，當計數(shù)器運行到9（1001）時，置位到12（1100）當計數(shù)器運行到13（1101）時，置位到7（0111）。所以在1001和1101處LD端有效。因此可以設置LD=（QDQA）；又因為10011100；11010111。觀察可設計D=QC;C=1;B=QC;A=B。Multisim仿真設計

2、電路連接如下：文檔：xx2、 總結7、8章內容，用多種不同的方案設計序列發(fā)生器，討論自啟動。提示：利用觸發(fā)器設計（討論序列長度和觸發(fā)器個數(shù)的關系）；利用MSI計數(shù)器設計（如163，擴展討論：163+組合芯片，實現(xiàn)任意序列發(fā)生器的結構）；利用移位寄存器設計（討論需要多少觸發(fā)器？觸發(fā)器個數(shù)僅與序列長度相關嗎？）2.1序列信號發(fā)生器的原理介紹在數(shù)字電路設計中，有些時候需用一組非常特殊的數(shù)字信號。一般情況下我們就將這種特殊的串行數(shù)字信號叫做序列信號。生成這樣的一組特定序列信號的電路叫做序列信號發(fā)生器。2.2利用觸發(fā)器設計序列有6個狀態(tài)，這里用D觸發(fā)器構成模6計數(shù)器，同時 我們需要log26=3個，推廣

3、一下如果一個序列有n個序列，對于D觸發(fā)器需要log2n個。這里我們用二進制模6計數(shù)器產生序列，在同步時鐘CLK的作用下，3個D觸發(fā)器輸出Q3Q2Q1，順序從000001010011100101000,同時在輸出端Z輸出序列，由分析可知狀態(tài)/輸出表如下:Q3Q2Q1Q3*Q2*Q1*ZD3D2D1000001010011100101001010011100101000110111001010011100101000由上述真值表可以得到激勵函數(shù)和輸出函數(shù)的表達式，沒有用到的110,111狀態(tài)可以用無關項表示。D1=Q3Q2Q1(0,2,4)+d(6,7), D2=Q3Q2Q1(1,2)+d(6,7

4、),D3=Q3Q2Q1(3,4)+d(6,7),Z=Q3Q2Q1(0,1,3,4,5)+d(6,7)分別用卡諾圖化簡：構成實際電路是用與門和或門以及D觸發(fā)器，如下是電路圖：2.3利用MSI計數(shù)器設計這里用74x151和74x163進行計數(shù)器的設計，步驟如下：（1） 如果序列長度為n,則將計數(shù)器接成n進制的計數(shù)器；（2） 將數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入接成“D0Dn”想要的序列；（3） 將計數(shù)器的輸出端接到選擇器的輸入端；產生一個序列（置數(shù)法），電路圖如下：數(shù)據(jù)選擇器74x151的輸入D0D5接成，計數(shù)器74x163接成0-5計數(shù)，并連接到74x151的選擇輸入端CBA,以74x151的D0D5作為輸出

5、，從而產生序列。2.4利用移位寄存器設計設序列的長度為L,則要求移位寄存器的位數(shù)n滿足2nL;這里使用74x194與一些門信號來設計。序列需要3位移位寄存器狀態(tài)表如下：QCQBQALin110101011111110101111011用卡諾圖化簡：電路圖如下：文檔：xx3、 將4個LED燈進行周期性顯示，顯示方案可自己設計，時鐘1kHz。a) 只提供1種顯示方案（移位寄存器+反饋），閃亮頻率1Hz（計數(shù)器分頻）。b) 提供2種顯示方案，由S控制，討論電路結構。c) 提供2種閃亮頻率（如1Hz和5Hz），由M控制（可變模計數(shù)器）。使用MULTISIM或其他工具仿真驗證。文檔：xx4.設計一個11

6、001序列檢測器，討論序列可重復使用和不可重復使用在設計時的區(qū)別，討論用Mealy機設計和用Moore機設計的區(qū)別，討論未用狀態(tài)的處理問題。使用JK觸發(fā)器完成其中一種設計。解：邏輯抽象S0 ：初始狀態(tài)S1:1S2:11S3 :110S4:1100S5:11001根據(jù)任務書要求，設計的序列檢測器有一個外部輸入A 和一個外部輸出 Y。輸入和輸出的邏輯關系為：正常情況下Y=0，出現(xiàn)A=11001時，Y=1狀態(tài)轉換圖狀態(tài)轉換表：表1由表1可知，S1 和S5是等價狀態(tài)，故可以合并。下圖為化簡后的狀態(tài)轉換圖?？ㄈ魣D化簡規(guī)定電路狀態(tài)編碼，電路需要5個狀態(tài)。需要3（2n-1狀態(tài)數(shù)2n）個觸發(fā)器?，F(xiàn)取Q2Q1Q

7、0=001表示S1，Q2Q1Q0=010表示S2，Q2Q1Q0=011表示S3，Q2Q1Q0=100表示S4 ,即可得到：S0:000S1:001S2:010S3 :011S4:100由上述轉換表可以轉化為卡諾圖下面即可分解卡諾圖邏輯函數(shù)式由上述的卡諾圖得到狀態(tài)方程和輸出方程 化簡得到 上式與JK觸發(fā)器的特性方程對照比較可以得出（Q*=JQ+KQ） JK觸發(fā)器具體實現(xiàn)電路圖 由上述的式子我們可以畫出模擬電路圖（完整電路圖附頁說明）仿真軟件仿真效果（截圖說明）下面進行仿真實驗，X3燈是為了顯示0、1輸入，X2燈是顯示脈沖輸入情況。X4、5、6是為了顯示JK觸發(fā)器是否處于初始狀態(tài)，X1燈是檢查11001是否完整輸入。當完整輸入時，該燈會亮。輸入信號時的情況即將完成輸入(1100)檢查到目標信號，X1燈點亮。說明該電路正確可以實現(xiàn)既定目標。經下一個信號1001時候，X1燈點亮，說明該電路可循環(huán)使用。附錄：JK觸發(fā)器完整電路圖法二：D觸發(fā)器設計檢測“11001”序列由7的卡諾圖可得 仿真圖符號代碼轉換D2