循環(huán)碼計數(shù)器 課程設計

1、<p>　　課 程 設 計 說 明 書</p><p>　　題目： 循環(huán)碼計數(shù)器 </p><p>　　學院（系）：電氣工程學院 </p><p>　　年級專業(yè)： 工業(yè)自動化3班 </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： 任文舉、李婷 </p><p>　　教師職稱： 實驗師 </p><p>　　課程設計（論文）任務書</p><p>　　說明：此表一式四份，學生、指導教師、基

3、層教學單位、系部各一份。</p><p><b>　　年 月 日 </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 摘要……………………………………………………………………………4</p><p>　　第2章 設計說明……………………………………………

4、…………………………4 </p><p>　　2-1格雷碼……………………………………………………………………………5</p><p>　　2-1-1格雷碼介紹……………………………………………………………………5</p><p>　　2-1-2格雷碼轉(zhuǎn)換……………………………………………………………………5</p><p>　　2-2設計思

5、路…………………………………………………………………………6</p><p>　　第3章 基本原理及相關參數(shù)計算……………………………………………………6</p><p>　　3-1總原理圖…………………………………………………………………………7</p><p>　　3-2模塊介紹…………………………………………………………………………7</p>

6、<p>　　3-2-1計數(shù)模塊………………………………………………………………………9</p><p>　　3-2-2指示燈模塊……………………………………………………………………9</p><p>　　3-2-3蜂鳴模塊………………………………………………………………………10</p><p>　　3-2-4數(shù)碼管模塊………………………………………………

7、……………………10</p><p>　　第4章 波形仿真圖……………………………………………………………………12</p><p>　　第5章 管腳鎖定及硬件連線…………………………………………………………13</p><p>　　第6章 總結(jié)……………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻

8、…………………………………………………………………………………14</p><p><b>　　第一章 摘要</b></p><p>　　EDA技術，就是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O計載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實驗開發(fā)系統(tǒng)為設計工具，通過有關的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設計的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯

9、編譯、邏輯簡化、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術。</p><p>　　電子系統(tǒng)的仿真分為兩個階段：設計前期的系統(tǒng)級仿真和設計過程的電路級仿真。系統(tǒng)級仿真主要驗證系統(tǒng)的功能，電路級仿真主要研制系統(tǒng)的性能，決定怎樣實現(xiàn)設計所需的精度。</p><p>　　課程設計通過

10、用EDA技術，完成設計電路的仿真，并上箱驗證，使同學們更熟練地掌握設計知識，并檢驗正誤進行調(diào)試和改進，進而加深對所學知識的理解與靈活應用。</p><p><b>　　第二章 設計說明</b></p><p><b>　　2—1 格雷碼</b></p><p>　　2-1-1格雷碼介紹</p><p&

11、gt;　　將一定位數(shù)的數(shù)碼按一定的規(guī)律排列起來表示特定對象，稱為代碼或編碼，將形成這種代碼所遵循的規(guī)則稱為碼制。</p><p>　　格雷碼是一種較常用的碼制。格雷碼也成為循環(huán)碼，是一種無權碼，其特點是任意兩組相鄰代碼之間只有一位不同，每一位代碼以固定的周期循環(huán)，循環(huán)碼計數(shù)時每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換只有一位發(fā)生變化，可靠性高。典型格雷碼與二進制碼的對照表如圖所示：</p><p>　　2-1-2格雷碼

12、轉(zhuǎn)換</p><p>　　二進制碼 格雷碼(編碼)：從右邊第一位起，依次將每一位與左邊一位異或（XOR），作為對應格雷碼該位的值，最左邊一位不變（相當于左邊是0）；</p><p>　　格雷碼 二進制碼(解碼)：從左邊第二位起 ，將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值（最左邊一位依然不變）。 </p><p><b>　　2—

13、2 設計思路</b></p><p>　　由設計技術參數(shù)可知，本設計需要完成對十六種狀態(tài)碼的計數(shù)，計數(shù)器的最大計數(shù)容量為16，故可以以一個集成四位二進制加法計數(shù)器74161為基礎，借助二進制碼和格雷碼的轉(zhuǎn)換關系，設計循環(huán)碼計數(shù)器。</p><p>　　74161為16進制計數(shù)器，上升沿觸發(fā)。輸入時鐘脈沖CLK，輸出端將實現(xiàn)0000-1111的循環(huán)計數(shù)，并在1111時輸出進位輸出

14、。將74161四位輸出端通過門電路的鏈接，幾個實現(xiàn)普通二進制到格雷碼的轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換后的格雷碼作為循環(huán)計數(shù)模塊的輸出。</p><p>　　循環(huán)計數(shù)模塊的輸出用來LED等的工作狀態(tài)，并進一步通過門的處理控制數(shù)碼管的顯示。</p><p>　　74160為10進制計數(shù)器，上升沿觸發(fā)。輸入時鐘脈沖CLK，輸出端將實現(xiàn)計數(shù)功能，通過其同步置數(shù)端實現(xiàn)進制轉(zhuǎn)換，以控制蜂鳴器的蜂鳴時間。同時，需要一個D

15、觸發(fā)器為蜂鳴器提供一定時間的高電平使其蜂鳴來顯示有進位。</p><p>　　基本原理及相關參數(shù)設計與運算</p><p><b>　　3-1 總原理圖</b></p><p><b>　　原理圖簡介：</b></p><p>　　時鐘輸入端CLK1、 CLK2的頻率為1HZ，當試驗箱開關閉合后，循

16、環(huán)碼計數(shù)器開始計數(shù)，彩燈L9、L10、L11、L18依據(jù)循環(huán)碼的輸出不斷亮滅，表示出循環(huán)碼的變化。當74161計數(shù)達到16時，進位輸出端輸出高電平，進位信號燈點亮，D觸發(fā)器被觸發(fā)，Q輸出高電平，此時74160開始工作，進行計數(shù)，同時觸發(fā)蜂鳴器。當74160計數(shù)到5時，蜂鳴器停止蜂鳴。這時蜂鳴器剛剛蜂鳴了五秒。</p><p><b>　　3-2 模塊介紹</b></p>&l

17、t;p><b>　　3-2-1計數(shù)模塊</b></p><p>　　一、如圖所示，計數(shù)模塊的基本芯片為一個集成同步十六進制加法計數(shù)器74161；</p><p><b>　　功能說明：</b></p><p>　　1、 74161的清零端是異步的，當清零端有效（RD’=0）時，不論其他功能端為何種狀態(tài)，計數(shù)器都將復位

18、，返回QDQCQBQA=0000;</p><p>　　2、當RD’=1，LD’=0時，計數(shù)器處于預置數(shù)狀態(tài)，之后的第一個CLK信號的上升沿，將預置輸入端加載的數(shù)據(jù)送入計數(shù)器，有QDQCQBQA=DCBA;</p><p>　　3、只有當置數(shù)清零端無效（RD’=LD’=1）且使能端有效（EP=ET=1）時，計數(shù)器才能正常計數(shù)，在每個CLK的上升沿，計數(shù)值加1；</p><

19、;p>　　4、當RD’=LD’=1，并且EP任意，ET=0時，計數(shù)器處于保持狀態(tài)，但進位信號C=0；當RD’=LD’=1，并且EP=0，ET=1時，計數(shù)器處于保持狀態(tài)，此時進位信號C取決于所保持的計數(shù)狀態(tài)值。</p><p>　　二、由74161輸出的是8421碼，要將其轉(zhuǎn)換為格雷碼，則需要從最低位開始，依次與其高一位進行異或，而最高位保持不變。</p><p><b>　

20、　指示燈模塊</b></p><p>　　如圖所示，四個彩燈直接與格雷碼有關，高電平亮，低電平滅，則可以表示格雷碼的改變狀態(tài)（四個彩燈均需要外接）；指示燈與74161的進位輸出端直接相連，則每當74161完成16個數(shù)的循環(huán)，即輸出為1111（轉(zhuǎn)換的格雷碼為1000時）有進位，指示燈亮，沒有進位時，指示燈滅。</p><p><b>　　蜂鳴模塊</b>&l

21、t;/p><p>　　如圖所示，當74161完成16個數(shù)的循環(huán)有進位時，進位輸出端會給D觸發(fā)器一個高電平，使得D觸發(fā)器觸發(fā)，Q=D均為高電平，此時蜂鳴器響，74160使能端有效開始計數(shù)；進位提供的一個脈沖過后，D觸發(fā)器的時鐘信號為低電平，此時觸發(fā)器有保持作用，因而74160繼續(xù)工作；當74160計數(shù)到5時，取非返回觸發(fā)器清零端和74160的置數(shù)端，則此時觸發(fā)器輸出為零，蜂鳴器停止聲響，74160使能端無效停止工作。此

22、過程蜂鳴器恰好蜂鳴5秒。</p><p><b>　　數(shù)碼管模塊</b></p><p>　　如圖所示，把74161的輸出轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，再將其與兩個數(shù)碼管相連，使數(shù)碼管顯示從0-15這16個數(shù)，表示16種狀態(tài)。具體轉(zhuǎn)換真值表如下：</p><p><b>　　則有：1>十位數(shù)</b></p><

23、p>　　H=0，G=0，F(xiàn)=0，E=QD(QB+QC)</p><p><b>　　2>個位數(shù)</b></p><p>　　D=QDQC’DB’,C=QD’QC+QDQCQB, B=QD’QC’QB+QD’QCQB+QDQCQB’,A=QA</p><p>　　第四章 波形仿真圖</p><p>　　波形圖

24、符合要求，在蜂鳴器DD處，由于鎖定了管腳，造成了鳴響時間稍稍的提前。</p><p>　　第五章 管腳鎖定及硬件連線</p><p><b>　　5-1管腳鎖定</b></p><p>　　對數(shù)碼管管腳進行鎖定</p><p><b>　　5—2硬件連線</b></p><p&

25、gt;　　彩燈及時鐘信號與外部連線</p><p><b>　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　一個星期的實驗設計結(jié)束了，期間我學到了很多東西。對于我的循環(huán)碼設計，經(jīng)過了多次的改進，由不成熟到最終成功出現(xiàn)要求的現(xiàn)象，我對于所學的知識得到了進一步的理解。</p><p>　　通過這次實踐，有效地將理論應用上和所學的知識聯(lián)系起來。數(shù)電中

26、學習過有關計數(shù)器的知識，循環(huán)碼計數(shù)器是將通常用的十六進制計數(shù)器進行一些改變使其輸出以格雷碼的形式體現(xiàn)出來的計數(shù)器。通過運用他們，使我更加理解了他們的重要作用，為今后的學習打下了良好的基礎。 雖然我設計的電路與其實現(xiàn)的功能都相對簡單，不過這個電路從接到題目、構思框架、進行設計、仿真波形、調(diào)試電路到最后全部功能的實現(xiàn)，也是經(jīng)過了非常認真的思考和多次的實踐的。通過這次課程設計，我初步掌握了MAX+plusⅡ的使用方法，成功使用它進行了一次可編

27、程邏輯器件的設計；加強了對數(shù)字邏輯電路知識的掌握；提高了動手實踐能力和獨自解決問題的能力；并且體會到了掌握知識技能要從理論和實踐兩方面入手，雙管齊下，兩邊都不能放松。我以后也會珍惜這次難得經(jīng)驗。</p><p>　　感謝老師們的嚴格要求，使我們每個人認真的完成了實驗，收獲頗豐。今后一定更加努力，成為一名優(yōu)秀的實驗員。</p><p><b>　　參考文獻</b><