數(shù)字電子課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1. 課程設(shè)計(jì)的目的和作用1</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的和作用1</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)1</b></p><p>　　2.1三位二進(jìn)制減法器（無(wú)效態(tài)001，100）1</p>&l

2、t;p>　　2.2基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過(guò)程1</p><p><b>　　3.基本原理2</b></p><p>　　3.1三位二進(jìn)制減法器（無(wú)效態(tài)001，100）和基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器并顯示過(guò)程2</p><p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)步驟：2</b>&l

3、t;/p><p>　　4.1同步減法計(jì)數(shù)器：2</p><p>　　4.2基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過(guò)程6</p><p><b>　　5仿真效果圖7</b></p><p>　　5.1.1三位二進(jìn)制減法器（無(wú)效態(tài)001，100）仿真效果圖7</p><p>　　5.

4、1.2仿真結(jié)果分析12</p><p>　　5.2.1基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真效果圖13</p><p>　　5.2.2仿真結(jié)果分析14</p><p>　　6設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)14</p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)15</b></p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)的

5、目的和作用</p><p>　　1.1課程設(shè)計(jì)的目的和作用</p><p>　　1.學(xué)會(huì)使用數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)</p><p>　　2.熟悉各個(gè)芯片和電路的接法</p><p>　　3.熟練掌握設(shè)計(jì)觸發(fā)器的算法</p><p>　　4.懂得基本數(shù)字電子電路的功能，會(huì)分析，會(huì)設(shè)計(jì)</p><p>&

6、lt;b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　2.1三位二進(jìn)制加法器（無(wú)效態(tài)001，100）</p><p>　　1. 使用設(shè)計(jì)一個(gè)循環(huán)型3位2進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器，其中無(wú)效狀態(tài)為（001，100），組合電路選用與門和與非門等。</p><p>　　2. 根據(jù)同步計(jì)數(shù)器原理設(shè)計(jì)加法器的電路圖。</p><p>　　3

7、. 根據(jù)電路原理圖使用Multisim進(jìn)行仿真。</p><p>　　4. 將電路圖進(jìn)行實(shí)際接線操作。</p><p>　　5. 檢查無(wú)誤后，測(cè)試其功能。</p><p>　　2.2基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過(guò)程</p><p>　　根據(jù)集成計(jì)數(shù)器原理設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器</p><p>

8、　　根據(jù)原理圖用74161連好電路圖</p><p>　　根據(jù)電路原理圖使用Multisim進(jìn)行仿真</p><p>　　查看仿真結(jié)果，是否正確。</p><p><b>　　3.基本原理</b></p><p>　　3.1三位二進(jìn)制加法器（無(wú)效態(tài)001，100）和基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器并顯示過(guò)程

9、</p><p>　　（1）計(jì)數(shù)器是用來(lái)統(tǒng)計(jì)輸入脈沖個(gè)數(shù)電路，是組成數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)電路的基本時(shí)序邏輯部件。計(jì)數(shù)器按長(zhǎng)度可分為：二進(jìn)制，十進(jìn)制和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器不僅有加法計(jì)數(shù)器，也有減法計(jì)數(shù)器。如果一個(gè)計(jì)數(shù)器既能完成累加技術(shù)功能，也能完成遞減功能，則稱其為可逆計(jì)數(shù)器。在同步計(jì)數(shù)器中，個(gè)觸發(fā)器共用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)是計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)的輸入端、</p><p>　?。?）時(shí)序電路的分析

10、過(guò)程：根據(jù)給定的時(shí)序電路，寫出各觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)方程，輸出方程，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方程帶入觸發(fā)器特征方程，得到每個(gè)觸發(fā)器的詞態(tài)方程；再根據(jù)給定初太，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。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)過(guò)程：設(shè)計(jì)流程如圖1.3.1所示。</p><p>　?。?）集成240進(jìn)制計(jì)數(shù)器的做法原理和同步加法計(jì)數(shù)器原理一樣，使用清零端或者置數(shù)端實(shí)現(xiàn)N進(jìn)制計(jì)數(shù)功能。</p>

11、;<p><b>　　4.實(shí)驗(yàn)步驟：</b></p><p><b>　　4.1同步計(jì)數(shù)器：</b></p><p>　　（1）根據(jù)要求有狀態(tài)圖如下：</p><p>　　000111110101011010</p><p>　　排列：Q2nQ1nQ0n</p>

12、<p>　　（2）選擇觸發(fā)器，求時(shí)鐘方程、輸出方程、狀態(tài)方程：</p><p>　　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(gè)CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器（74LLS112芯片兩個(gè)）。</p><p>　　B:求時(shí)鐘方程：采用同步方案，故 CP0=CP1=CP2=CP CP</p><p>　　是整個(gè)要設(shè)計(jì)的時(shí)序電路的輸入時(shí)鐘脈沖&

13、lt;/p><p><b>　　C:求輸出方程：</b></p><p>　　a．確定約束項(xiàng)：由所給題目有無(wú)效狀態(tài)為001、100，其對(duì)應(yīng)的最小項(xiàng)和是約束項(xiàng)。</p><p>　　Q2nQ1nQ0n由圖所示狀態(tài)圖所規(guī)定的輸出與現(xiàn)態(tài)之間的邏輯關(guān)系. </p><p>　　b: 求狀態(tài)方程：如下圖，再分解開便可得到所示各觸發(fā)器的

14、卡諾圖</p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 10 </p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p&

15、gt;<b>　　各次態(tài)卡諾圖如下：</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 10</p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1<

16、;/b></p><p><b>　　Q2n+1的卡諾圖</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　0001 11 10</p><p><b>　　Q2n</b></p><p><

17、b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　Q1n+1的卡諾圖</b></p><p><b>　　Q1nQ0n</b></p><p>　　Q2n 00 01 11 1

18、0</p><p><b>　　0</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　Q0n+1的卡諾圖</b></p><p>　　由圖可得狀態(tài)方程為：</p><p><b>　　Q2n+1 = </b>

19、;</p><p><b>　　Q1n+1 =</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　(3)求驅(qū)動(dòng)方程：JK 觸發(fā)器的特性方程為： </p><p>　　變換狀態(tài)方程，并比較特性方程求驅(qū)動(dòng)方程：</p><p>　　（4）畫邏輯電路圖： &l

20、t;/p><p>　　根據(jù)所選用的觸發(fā)器和時(shí)鐘方程、輸出方程、驅(qū)動(dòng)方程，便可畫出如圖所示的邏輯電路圖：</p><p>　　三位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器（無(wú)效態(tài)001，100）</p><p>　?。?）檢查電路能否自啟動(dòng)：</p><p>　　將無(wú)效狀態(tài)001，100代入驅(qū)動(dòng)方程中計(jì)算：</p><p>　　001 1

21、10（無(wú)效狀態(tài)） </p><p>　　110 111 (有效狀態(tài)）可見，所設(shè)計(jì)的時(shí)序電路能夠自啟動(dòng)。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)儀器：</b></p><p>　　a. 數(shù)字原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)一臺(tái)；</p><p>　　b．集成電路芯片：74LS112三片 74LS00兩片 74LS86一片。</p

22、><p><b>　?。?）實(shí)驗(yàn)結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，滿足時(shí)序圖的變化，且可以進(jìn)行自啟動(dòng)。</p><p>　　小燈泡（滅滅滅 滅亮滅 滅亮亮 亮滅亮 亮亮滅 亮亮亮）</p><p>　　4.2基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器并顯示計(jì)數(shù)過(guò)程</p><p>　

23、　使用同步清零時(shí)，寫出的二進(jìn)制代碼 SN-1 ==（11101111）</p><p><b>　　歸零邏輯表達(dá)式：</b></p><p><b>　　畫邏輯電路圖</b></p><p><b>　　5仿真效果圖</b></p><p>　　5.1.1三位二進(jìn)制加法器（無(wú)效

24、態(tài)001，100）仿真效果圖</p><p>　　5.1.2仿真結(jié)果分析</p><p>　　通過(guò)仿真結(jié)果分析，通過(guò)仿真軟件multisim仿真結(jié)果，如上述仿真圖可知，001和100是約束項(xiàng)，通過(guò)將輸出Y接到顯示器的引腳來(lái)顯示三位二進(jìn)制的數(shù)值，在CP脈沖下將會(huì)依次顯示 023567，然后繼續(xù)返回到這個(gè)循環(huán)中?；蛘咄ㄟ^(guò)小燈泡的亮滅來(lái)顯示二進(jìn)制數(shù)值，會(huì)依次顯示 000 111 110 101

25、011 010這個(gè)循環(huán)中。從而實(shí)現(xiàn)含有約束項(xiàng)001和100的三位二進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。</p><p>　　5.2.1基于74161芯片仿真設(shè)計(jì)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器仿真效果圖</p><p>　　5.2.2仿真結(jié)果分析</p><p>　　此電路是實(shí)現(xiàn)240進(jìn)制的集成電路，通過(guò)使用74161的同步置數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)240進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，將歸零邏輯通過(guò)與非門連接到置零端，分別將級(jí)聯(lián)

26、的芯片的輸出端連接到顯示器，通過(guò)上述仿真圖可看到，在CP脈沖下顯示器從0到239，其中第一個(gè)顯示器從0-到F共十六個(gè)數(shù)，然后從F又會(huì)歸零。此時(shí)并將進(jìn)位信號(hào)傳到第二片芯片的使能端，使之開始工作，從零到八。這時(shí)顯示器一從零變?yōu)?的過(guò)程，這樣共240個(gè)數(shù)，然后顯示器一再變?yōu)?。就這樣在CP脈沖下，兩塊顯示器就會(huì)實(shí)現(xiàn)240進(jìn)制計(jì)數(shù)器的功能。</p><p><b>　　6設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)</b><

27、;/p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了multisim軟件。系統(tǒng)的掌握了我們所學(xué)的知識(shí)，以前似懂非懂的和不懂的都在試驗(yàn)的過(guò)程中進(jìn)一步的鞏固和提高，實(shí)踐果然是是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　從開始熟悉這些知識(shí)到對(duì)整體設(shè)計(jì)的了解，再?gòu)母乓O(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)到開始使用軟件，以及最后的調(diào)試，整個(gè)過(guò)程感覺很充實(shí)。雖然遇到了不少困難，但當(dāng)我通過(guò)自己查資料，向指導(dǎo)老師請(qǐng)教以及與同學(xué)互討論，

28、而設(shè)計(jì)出解決方案并成功實(shí)現(xiàn)時(shí)，頓時(shí)覺得所有的辛苦都值得了。</p><p>　　這次課設(shè)讓我獲益匪淺，學(xué)習(xí)不僅僅要?jiǎng)幽X子，更要?jiǎng)邮?。理論和?shí)踐相結(jié)合才能取得更大的成功。我會(huì)以更熱忱的態(tài)度去學(xué)習(xí)并研究這門重要的實(shí)踐性課程。</p><p><b>　　7參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　【1】《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》作者：余孟嘗高等教育出