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数电课程设计：八进制同步加法计数器.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.58M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    沈阳理工大学课程设计专用纸 No1 一、数字电子部分 1、课程设计目的与作用 1.1 课程设计目的： 1.学会使用数字电子实验平台 2.熟悉各个芯片和电路的接法 3.熟练掌握设计触发器的算法 4.懂得基本数字电子电路的功能，会分析，会设计 1.2 课程设计作用： 八进制同步加法计数器； 顺序脉冲发生器（10100101）； 2、八进制同步加法计数器 本实验运所用到的芯片：一片 74LS08N，二片 74LS00N。 2.1 基本原理 计数器是利用统计脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序 部件，计数器按长短可分为:二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有 加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加计数的功能，又能 完成递减的功能，则称其为可逆计数器。 同步计数器：当输入计数脉冲到来时，要更新状态的触发器都是同时翻转的计 数器，叫做同步计数器。 2.2 设计过程 2.2.1 状态图 分别提供 JK 触发器，两输入与门和两输入与非门。 特性方程： Q 1n   J Q n  K Q n CP 下降沿时刻有效 状态图： /0 /0 /0 0001 0010 0011 0100 /0 0101 /0 0110 /0 0111 /0 1000 /1 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No2 2.2．2 卡诺图 八进制同步加法计数器的次态卡诺图 n nQ Q 1 0 n nQ Q 3 2 00 01 11 10 00 × 0010 0100 0011 01 11 10 0101 0110 1000 0111 × 0001 × × × × × × 图 2-1 次态的卡诺图 n nQ Q 1 0 n nQ Q 3 2 00 01 00 × 0 01 0 0 11 10 0 1 0 0 11 × × × × 10 0 × × × 图 2-2 1 nQ  的卡诺图 3 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No3 n nQ Q 1 0 n nQ Q 2 3 00 01 00 × 0 01 1 1 11 1 0 10 0 1 11 × × × × 10 0 × × × 图 2-3 1 nQ  的卡诺图 2 n nQ Q 1 0 n nQ Q 2 3 00 01 00 × 1 01 0 1 11 0 0 10 1 1 11 × × × × 10 0 × × × 图 2-4 1 nQ  的卡诺图 1 n nQ Q 3 2 nQ Q n 0 1 00 01 00 × 0 01 1 0 11 0 0 10 1 1 11 × × × × 10 1 × × × 图 2-5 1 nQ  的卡诺图 0 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No4 2.2.3 特性方程、驱动方程 1 nQ 1 nQ 0 nQ nQ  = 2 3 nQ  = 2 2 nQ 1 nQ + 2 nQ 0 nQ + 2 nQ 1 1 nQ 0 nQ 1 nQ  = 1 nQ 1 nQ + 1 0 nQ 0 nQ 1 nQ  = 0 nQ 0 驱动方程 3J = 2 nQ 1 nQ 0 nQ 3K = 2 nQ 1 nQ 0 nQ 2J = 1 nQ 0 nQ 2K = 1 nQ 0 nQ nQ 1J = 0 0J =1 nQ 1K = 0 0K =1 2.3 设计的电路图 指 示 灯 4 1 U1A 4 ~1PR 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 指 示 灯 3 3 U5A 74LS08D 指 示 灯 2 U6A 74LS11D 6 7 指 示 灯 1 U7A 74LS04D 11 U2B 5 U4A 4 ~1PR U3A 4 ~1PR 8 10 4 ~1PR 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 ~1CLR 15 74LS112D ~1CLR 15 74LS112D ~1CLR 15 74LS112D ~1CLR 15 74LS112D 图 2-6 八进制电路图 9 4 2 RD 1 CP SD 2.4 最后结果 按动时钟脉冲开关，观察四盏指示灯的亮灭情况和计数器的计数情况，并将 测得得结果与下面真值表比较。 实验接线过程中，集成芯片 74LS112 的 16 脚接 5V 直流电源，8 脚接地；集 成芯片 74LS08，74LS00，74LS11 和 74LS10 均是 14 脚接 5V 直流电源，7 脚接地。 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No5 cp 1 2 3 4 5 6 7 8 nQ 1 nQ 0 nQ nQ 2 3 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1 nQ  3 1 nQ  2 1 nQ  1 1 nQ  0 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 0001 图 2-7 状态转换表格 3．实现 10100101 的顺序脉冲发生器 3.1 基本原理 按电路结构不同，顺序脉冲发生器可分成计数型和移位型两大类。 一、计数型顺序脉冲发生器 计数型顺序脉冲发生器，一般都是用按自然态序计数的二进制计数器和译码 器组成。大家知道，计数器在输入计数脉冲----时钟脉冲的操作下，其状态是依 次转换的，而且在有效状态中循环工作，显然，用译码器把这些状态”翻译”出 来，就可以得到顺序脉冲。 二、移位型顺序脉冲发生器 移位型顺序脉冲发生器，从本质上看，它仍然是由计数器和译码器构成的， 与计数器顺序脉冲发生没有区别。但是，它采用的是按非自然态序进行计数的移 位寄存器型计数器，其电路组成、工作原理和特性都别具特色。因此将其定名为 移位型顺序脉冲发生器。 3.2 设计过程 3.2.1 画状态图 /1 000 001 /0 010 /1 011 /0 100 /0 101 /1 110 /0 111 /1 3.2.2 画卡诺图 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No6 n nQ Q 1 0 nQ 2 00 1 0 0 1 01 0 1 3.2.3 达式 Y= 2 nQ 0 nQ + 2 nQ nQ = 2 0 nQ 0 nQ + 2 nQ nQ 0 3.2.4 求驱动方程 n nQ Q 1 0 nQ 2 0 1 00 0 1 01 0 1 1 nQ  的卡诺图 2 11 0 1 11 1 0 10 1 0 10 0 1 输出端 Y 的表 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No7 n nQ Q 1 0 nQ 2 0 1 n nQ Q 1 0 nQ 2 0 1 00 0 0 00 0 0 01 1 1 11 0 0 1 nQ  的卡诺图 1 01 1 1 11 0 0 10 1 1 10 1 1 1 nQ  的卡诺图 0 1 nQ  = 0 nQ 2 1 nQ  = 1 nQ 1 nQ + 1 0 nQ 0 nQ 1 nQ  = 2 0 nQ 1 nQ + 2 nQ 0 nQ + 2 nQ 1 nQ 0 nQ 特性方程： Q 1n   J Q n  K Q n CP 下降沿时刻有效 2J = 1 nQ 0 nQ 2K = 1 nQ 0 nQ nQ 1J = 0 0J =1 nQ 1K = 0 0K =1 沈阳理工大学
    沈阳理工大学课程设计专用纸 No8 3.2.5 画连线图 U4B 74LS00D 6 U6A 74LS08D 5 4 U1B 4 ~1PR 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 ~1CLR 15 2 74LS112D 10 U2B 4 ~1PR 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 ~1CLR 15 74LS112D 9 U3A 74LS00D 7 8 U5C Y 74LS00D 11 3 1 U1A 4 ~1PR 3 1 2 1J 1CLK 1K 1Q ~1Q 5 6 ~1CLR 15 12 74LS112D RD 1 CP SD 图 3-1 顺序脉冲发生器电路图 测试出错时的检测方法： （1）功能测试前，首先检查电源是否接通，清零端和置位端是否有问题，如无 问题应将置位端与清零端都置 1，进行下一步操作。 （2）在操作过程中某一状态出现错误时，应重新操作，是状态停留在最后一个 正确状态时。这时用万用表检查发生错误那一位所选用的 JK 触发器的输入状态 是否有误。如果输入状态正确，则看 CP 脉冲是否好用，如果这些都没有问题， 可能是触发器坏了，加入输入状态不正确，检查错误信号所涉及的逻辑门的状态 是否有误，再逐级往前查，直到找出错误。 4、设计总结与体会 这次课程设计让我对计数器的工作原理有了更深刻的了解，也使我会在 multisim 软件环境下仿真电路。知道了如何选取同步异步的脉冲，还学会了独立 查错。在老师的精心指导下，能够独立顺利地完成了这次课程设计，加强了自己 对数电这门课程的理解同时也加深了对电子电路得兴趣。 5、参考文献 【1】清华大学电子学教研组 杨素行主编《数字电子技术简明教程》 【2】张丽萍、王向磊老师编的《数字逻辑实验指导书》 【3】电子电路实验及仿真 路勇主编 高文焕主审 清华大学出版社 【4】电子电路测试与实验 朱定华 陈林 吴建新编著 清华大学出版社 沈阳理工大学
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