数电加法计数器仿真课程设计.docx
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数电加法计数器仿真课程设计
1.课程设计的目的和作用错.误!
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课程设计的目的和作用错.误!
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2.设计任务错..误!
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三位二进制加法器（无效态000，010）错误!
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串行序列信号检测器（检测序列0010）错误!
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基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示计数过程错误!
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3.基本原理错..误!
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三位二进制加法器（无效态000，010）和基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示过程错.误!
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串行序列信号检测器错.误!
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4.实验步骤：
错..误!
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同步计数器：
错.误!
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串行序列信号检测器错.误!
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基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示计数过程错误!
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5仿真效果图错..误!
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三位二进制加法器（无效态000，010）仿真效果图错误!
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仿真结果分析错.误!
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串行序列检测器（检测序列0010）仿真效果图错误!
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仿真结果分析错.误!
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基于74161芯片仿真设计140进制计数器仿真效果图错误!
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仿真结果分析错.误!
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6设计总结和体会错.误!
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7参考文献错..误!
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1.课程设计的目的和作用
课程设计的目的和作用
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
4.懂得基本数字电子电路的功能，会分析，会设计
2.设计任务
三位二进制加法器（无效态000，010）
1.使用设计一个循环型3位2进制同步加法计数器，其中无效状态为（000，010），组合电路选用与门和与非门等。
2.根据同步计数器原理设计加法器的电路图。
3.根据电路原理图使用Multisim进行仿真。
4.将电路图进行实际接线操作。
5.检查无误后，测试其功能。
串行序列信号检测器（检测序列0010）
1.使用设计一个序列信号检测器，其中序列为（0010），组合电路选用与门和与非门等。
2.根据序列发生检测器原理设计检测器的原理图。
3.根据电路原理图使用Multisim进行仿真
4.将电路检查无误后，测试其功能。
5.图进行实际接线操作
基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示计数过程
1.根据集成计数器原理设计140进制计数器
2.根据原理图用74161连好电路图
3.根据电路原理图使用Multisim进行仿真
4.查看仿真结果，是否正确。
3.基本原理
三位二进制加法器（无效态000，010）和基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示过程
（1）计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。
计数器按长度可分为：
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技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。
在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。
时钟信号是计数脉冲信号的输入端、
（2）时序电路的分析过程：
根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的词态方程；再根据给定初太，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。
（3）设计过程：
设计流程如图所示。
（4）集成140进制计数器的做法原理和同步加法计数器原理一样，使用清零端或者置数端实现N进制计数功能。
串行序列信号检测器
序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列
检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出1,否则输出0。
由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中
所收到的每一位码都与预置数的对应码相同。
在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。
4•实验步骤：
同步计数器：
（1）根据要求有状态图如下：
/0/0/0/0/0
001-011>100*101・110•111
/
/1
排列：
Q2nQ1nQ0n
（2）选择触发器，求时钟方程、输出方程、状态方程：
A:
选择触发器：
由于触发器功能齐全、使用灵活，在这里选用3个CP下降
沿触发的边沿JK触发器（74LLS112芯片两个）。
B:
求时钟方程：
采用同步方案，故CP=CR=CP=CPCP
是整个要设计的时序电路的输入时钟脉冲
C求输出方程：
a•确定约束项：
由所给题目有无效状态为000、010,其对应的最小项
和Qb;/是约束项。
Q2nQ1nQ0n由图所示状态图所规定的输出与现态之间的逻辑关系，可以直接画出丫
的卡诺图，如图所示Y=QaQ
\Q1nQon
01
11
10
Q2n\
00
X
0
0
X
00~O0
0
1
b:
求状态方程：
如下图，再分解开便可得到所示各触发器的卡诺图
QinQon
Q2n00011110
XXX
011
100
XXX
011
110
000
101
0
1
各次态卡诺图如下:
0
1
Q0n+1的卡诺图
由图可得状态方程为:
「Q2n+1=Q01Q21+QinQ21+Q01QinQ2=QoQ}Q2QgQ
-Qin+1=Q01Q；nQOq：
.Q^1=QM（QinQ2）
⑶求驱动方程：
JK触发器的特性方程为：
Q1JQ"kQ
Ji
变换状态方程，并比较特性方程求驱动方程：
J2
K2QonQin
KiQon
（4）画逻辑电路图：
根据所选用的触发器和时钟方程、输出方程、驱动方程，便可画出如图所示的逻辑电路图:
三位二进制加法计数器（无效态000,010）
（5）检查电路能否自启动：
将无效状态000,010代入驱动方程中计算：
000■4111（有效状态）
111T0f011（有效状态）可见，所设计的时序电路能够自启动。
实验仪器：
a.数字原理实验系统一台；
b.集成电路芯片：
74LS112二片74LS08—片74LS86—片。
（6）实验结论
经过实验可知，满足时序图的变化，且可以进行自启动。
现态Qn为0,次态Qn+1与j有关与k无关，即当Qn+1由0变0时，j=0;Qn+1由0变1时，j=1。
现态Qn为1,次态Qn+1与k有关与j无关，即当Qn+1由1变0时，k=1；
Qn+1由1变1时，k=0
串行序列信号检测器
（1）状态图
（2）JK触发器的特征方程：
Qn1=jQn+KQ
（3）选择的触发器名称：
选用三个CP下降沿触发的边沿JK触发器
（4）状态方程
三位二进制同次态卡诺图：
输出丫的卡诺图:
Q1n+1
Qon+1
X
0
0
0
1
0
1
由卡诺图得出输出方程为：
Y=XQ：
Q2
状态方程为：
Qin1=XQ0Q1XQ1nQ01Qon1=XQ；+XQ；Q；
（5）驱动方程J°=xQ：
J’=xQ；
Ko=Xq；K1=XQ；
⑹时钟方程：
CP=CPoCP1⑺画逻辑电路图：
根据所选用的触发器和时钟方程、输出方程、驱动方程，便可画出如图所示的逻辑电路图。
基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示计数过程
（1）使用同步清零时，写出SN的二进制代码SN-1=Si39=（）2
（2）归零逻辑表达式：
LDQ01Q1nQ3Q7
（3）画逻辑电路图
（4）
XIX2X«
QOQO
5仿真效果图
三位二进制加法器（无效态
000,010）仿真效果图
vcc
Dsv
Ufa
DCDHEXBLJE
V1
AMD?
-in
-1CJJJ
-1CJI
MLS112D
74LS112D
U3A
MLS112D
U7
DCDHEXBLUE
VCC
口
VCC
匚5V
Ik
15Hz5V
U6
•lfK
UL
•1OA
74LS112D
74LS112D
U5
V1
74LS112D
AUD2
•inu
>LCU
IK
*1CJI
U2A
U7
DCDHEXBLUE
10
U3A
•in
VCC
匚5V
DCDHEXBLUE
10
U3A
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U6
lox
UL
74LS112D
U5
V1
74LS112D
AN02
•lfH
10
*1CLX
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IX
•1CLA
74LS112D
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■…
Ufa
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MLS112D
U2A
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-leu
74LS112D
心*13JC
MLS112D
EOR2
仿真结果分析
通过仿真结果分析，通过仿真软件multisim仿真结果，如上述仿真图可知，000和010是约束项，通过将输出Y接到显示器的引脚来显示六进制的数值，在CP脉冲下将会依次显示134567共六个数，然后继续返回到这个循环中。
或者通过小灯泡的亮灭来显示二进制数值，会依次显示001011100101110111
然后又会回到这个循环中。
从而实现含有约束项000和010的六进制计数器。
仿真结果分析
通过仿真结果分析，通过仿真软件multisim仿真结果，如上述仿真图可知发生器是发生011000序列，将输出C接到显示器，就会看到依次串行输出序列0010,由于这样输出序列中重复的二进制数，就不能直观的看出具体输出，所以
将输出C和脉冲共同连到示波器上，就会看到在脉冲的下降沿下，串行输出的序列。
如图在脉冲的下降沿，下面的脉冲由0变为1然后保持接着再变为0然后保持三个脉冲下降沿，最后再回到0•就这样循环下去，就完成了串行序列0010发生器。
基于74161芯片仿真设计140进制计数器仿真效果图
仿真结果分析
此电路是实现140进制的集成电路，通过使用74161的同步置数，来实现140进制的计数器，将归零逻辑通过与非门连接到置零端，分别将级联的芯片的输出端连接到显示器，通过上述仿真图可看到，在CP脉冲下显示器从00到139,其中第一个显示器从0-到F共十六个数，然后从F又会归零。
此时并将进位信号传到第二片芯片的使能端，使之开始工作，从零到八。
这时显示器一从零变为F的过程，显示器二就加一直到八，这样共140个数，然后显示器一再变为零。
就这样在CP脉冲下，两块显示器就会实现140进制计数器的功能。
6设计总结和体会
通过本次设计，我系统的学习了multisim软件。
系统的掌握了我们所学的知识，以前似懂非懂的和不懂的都在试验的过程中进一步的巩固和提高，实践果然是是检验真理的唯一标准。
从开始熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到开始使用软件，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。
虽然遇到了不少困难，但当我通过自己查资料，向指导老师请教以及与同学互讨论，而设计出解决方案并成功实现时，顿时觉得所有的辛苦都值得了。
这次课设让我获益匪浅，学习不仅仅要动脑子，更要动手。
理论和实践相结合才能取得更大的成功。
我会以更热忱的态度去学习并研究这门重要的实践性课程。
7参考文献
hi《数字电子技术基础简明教程》作者：
余孟尝高等教育出版社
【2】《电子技术课程设计》作者：
杨志忠机械工业出版社
【3】《MultisimIO&Ultiboard原理图仿真与PCB设计》作者：
吴翔，苏建峰电子
工业出版社
成绩评定表
学生姓名
张晓亚
班级学号
02
专业
自动化
课程设计题目
数字电子课程设计
评
语
组长签字：
学院
信息科学与工程学院
专业
自动化
学生姓名
张晓亚
班级学号
02
课程设计题目
1三位二进制加法器（无效态：
000,010）
2、串行序列信号检测器（检测序列0010）
3、基于74161芯片仿真设计140进制计数器并显示计数过程
成绩
日期
2014年月日
内容及要求：
（1）通过理论分析计算得出构建电路所需的未知量；
（2）在实验箱上根据计算结果连接并调试电路
（3）米用multism仿真软件建立电路模型，给出仿真结果并分析
第一周：
数字电子设计
第1天：
1.布置课程设计题目及任务。
2.查找文献、资料，确立设计方案。
第2~3天：
1.安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。
2.在multisim环境下建立电路模型，学会建立兀件库。
第4天：
1.对设计电路进行理论分析、计算。
2.在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。
第5天：
1.课程设计结果验收。
2.针对课程设计题目进行答辩。
3.完成课程设计报告。
指导教师：
隋涛刘砚菊
2014年7月11日
专业负责人：
2014年月日
学院教学副院长：
2014年月日
课程设计任务
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