应用十四进制同步减法计数器设计数字电子的设计方案

1 应用十四进制同步减法计数器设计数字电子的设计方案 1 数字电子设计部分 程设计的目的 通过实验设计、验证正是理论的正确性。 法器、寄存器等。 计的总体框图 下图为同步二进制加法计数器示意框图 图 计过程 十四进制同步减法计数器，无效态为： 0001， 0010 根据题意可画出该计数器状态图： 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 0000 0011 0100 0101 0110 0111 1000 图 2 选择触发器，求时钟方程，画出卡诺图。 沿触发器四个 于是同步计数器，故 P 十四进制同步减法计数器次态和输出卡诺图 ： 图 1 次态 3 的卡诺图 3 图 2 次态 的卡诺图 图 3 次态 1 的卡诺图 图 4 4 次态 0 的卡诺图 图 根据卡诺图写出状态方程、输出方程： 状态方程： 5 求驱动方程： 发器特性方程为： 1n n Q K Q 由此可以得出驱动方程： 检查电路能否自启动： 将无效态（ 0001， 0010）代入状态方程、输出方程进行计算， 得： 6 ,结果，均为有效态，故能自启动 ,其状态图为： 下图为十四进制减法计数器（无效态： 0001， 0010）的时序图 列检测器设计的总体框图 下图为序列信号发生器的设计总体框图 列检测器的设计过程 110，画出状态图如下： 7 图 时钟方程。 选择触发器：本次设计选用 2 个 沿触发器。 时钟方程：由于是同步的，故 P 下图为序列检测器次态和输出卡诺图： 图 1卡诺 图 8 图 0卡诺图 图 的卡诺图 9 图 据卡诺图写出状态方程、输出方程： 状态方程： 输出方程： 求驱动方程。 发器特性方程为： 1n n Q K Q 由此可以得出驱动方程： 10 检测能否自启动（无效状态 10） 所以，可以看出本题是可以自启动的。 合逻辑电路的设计要求（ 3码器） 1. 题目要求：用集成二进制译码器和与非门实现下列逻辑函数，选择合适的电路，画 出连线图。 要求如下：（实现以下输出功能） 11 合逻辑电路的设计过程（ 3码器） 本题有三个输入信号 A,B,C,所以选择 3码器 74片。 因此由以上表达式可知： C B A 计的逻辑电路图 1. 十四进制同步减法计数器 12 图 图 码器） 13 图 计的芯片原理图 图中为 降沿）的引脚标 号图，脉冲信号从图中 1 2当 输入低电平时， Q 的次态被异步置为 0；当 输入低电平而 输入高电平时， Q 的次态被异步置为 1。 其输出特性为 ，则 J=1， K=0 时，输出 Q 的次态被同步置 1； 14 J=0， K=1 时，输出 Q 的次态被同步置为 0； J=0。 ,K=0 时， Q 的次态和现态一致，保持状态；时， Q 的次态和现态状态相反，翻转。 图 图 上图中 1,2 为集成芯片中的两个与非门 图 输入与门） 图 两个两输入与门 图 译码器 15 验仪器 集成芯片： 74片 2 个（每个芯片包含 2 个 发器）， 74 个（每个包含 4 个与非门电路）， 74片一个（每个包含 4 个与门电路）， 74片一个， 74片一个。 数字原理教学系统试验台一台（含导线若干）。 验结论 经过本次课程设计，不仅使我学到了很多的知识而且大大的提升了我的动手实践能力，使我受益匪浅。比如，在设计过程中，稍有不慎就会出错，所以，我们一定要高度的重视，细心的去完成设计。接线过程是反映一个动手能力的平台，只要利用好它，对自己的动手能力很有帮助。因此，我们一定要本着一丝不苟的精神来完成每次课设，抓住锻炼自己的机会，逐渐提升自己的能力。 考文献 1清华大学电子学教研室组编 . 余孟尝主编 . 数字电子技术基础简明教程 . 3版 . 北 京：高等教育出版 . 2006 2 沈阳理工大学信息科学与技术学院数字逻辑实验室编 . 张利萍，王向磊主编 . 数字逻辑实验指导书 . 1版 . 沈阳：沈阳理工大学出版社 . 2011 16 2 模拟电子设计部分 程设计的目的与作用 理解反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路的工作原理。 掌握估算反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路输出和输入的关系。 掌握分析和设计反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路。 掌握 真时的错误形式并分析错误原因。 计任务、及所用 件环境介绍 设计任务： 分别在三种比例运算电路的输出端加上直流电压 利用虚拟仪表测量电路的输出电压 结果如表 7者可根据电路参数自行估算其输出输入关系，并与仿真结果进行比较。 软件介绍： 司推出的以 基础的仿真工具，适用于板级的模拟 /数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有 丰富的仿真分析能力。软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一 用软件的界面风格，界面由多个区域 17 构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。 菜单中有一些与大多数 台上的应用软件一致的功能选项，如 外，还有一些 件专用的选项，如 。 0 提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过 单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。 分比例运算电路 1 电路模型的建立 在 相输入，差分输入比例运算电路 差分比例运算电路 18 2 理 论分析及计算 由虚短、虚断的特点可知： 0利用叠加定理可求得反向输入端的电位为： 11011u R R 3223 由 ，123： 0 1 21u 所以，当 2V、 4V， 、 别得： 1V。 真结果分析 伏和 1伏时： 伏和 时： 19 分析：如上图所示，理论值分别为 际值为 论值与实际值基本一致，说明结论正确。 相桥式整流电路： 路模型的建立 论分析及计算 整流电路的输出直流电压是输入电压瞬时值在一个周期内平均值，所以，在单相桥式整流电路中， 20 2 2 50压 8V。 上式说明，在桥式整流电路中，负载上得到的直流电压约为变压器的 个结果是在理想情况下得到的，如果考虑整流电路内部二极管正向内阻和变压器等效内阻上的压降，输出直流电压的实际数值还要低一些。 真结果分析 1. 当 5真结果： 输入电压与输出电压的数值及波形： 21 2. 当 0真结果： 输入电压与输出电压的数值及波形： 路模型的建立： 22 反相求和电路是在反相比例运算电路的基础上加以拓展而得到的。为了保证集成运放的两个输入端对地的电阻平衡，同相输入端电阻的阻值： R =断” i=0, 上式可写为： 1+2+3= -（ 1 2 3 所以 当 V ，理论输出电压为 V ，理论输出电压为 23 真结果分析： V ： V ： 结果分析：本仿真中理论值和实际仿真值基本相同，虽然有误差，但是在误差允许范围内，所以，可以证明本结论是正确的。 容滤波电路 路模型的建立 24 论分析及计算 在电容滤波电路中，电容放电的时间常数越大，放电过程越慢，输出直流电压越高，所以应选择大电容的电容作为滤波电容。 当满足： (3 5)T 2 时，可以认为输出直流电压可以近似为 2此时，脉动系数为 所以，当输入电压有效值为 20V 30V 时，输出直流电压分别为 246V。 真结果分析 当输入电压有效值为 20 输出电压与输入电压的实际值： 25 输出波形 当输入电压有效值为 30V 时： 输入电压与输出电压的实际值 输出波形： 26 路模型的建立 27 论分析及计算 矩形波实际上由一个滞回比较器和一个 集成运放同相输入端的电压为输出电压在电阻 2上分压的结果，即 u= 2 向电容 C 充电 ， 使电容两端的电压升高，而此电容上的电压接到集成 运放的反相输入端，即 u 电容上的电压上升到u =u 时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，时 是，集成运放同相输入端的电压也立即变为 u= 22稳压管为 5V 或者 8V 时， u的值分别为 真结果分析 当稳压管为 5 28 当稳压管值为 8V 时： 29 结果分析：在波形图中可以看出 u的值与理论计算值基本相符，所以可知结论是正确的。 计总结和体会 通过一周的课程设计，使我更加透彻的理解了反相输入，同相输入，差分输入比例运算电路的输入和输出关系，也间接的复习了本章以及相关内容。 为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比 如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试是非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。 同时在仿真的时候了解了各个元器件的不同用处，了解这三个比例运算电路的不同之处以及各自的特点。让我在实验的基础上更加深刻的理解了本章的相关知识。也渐渐熟悉、掌握了 个软件 。