实验六小规模SSI计数器及其应用.doc

实验六 小规模SSI计数器及其应用一、 实验目的1.熟悉触发器的逻辑功能;2.掌握小规模时序逻辑电路的设计方法、安装及调试;3.学会用状态转换表、状态转换图和时序图来描述时序逻辑电路的逻辑功能。二、 实验器件1.74LS76 双JK触发器2.74LS74 双上升沿D触发器3.74LS00 四2输入与非门4.74LS04 六反向器三、 实验原理 1. SSI时序逻辑电路设计原则和步骤：SSI时序逻辑电路设计原则是:当选用小规模集成电路时,所用的触发器和逻辑门电路的数目应最少,而且触发器和逻辑门电路输入端数目也应为最少,所设计出的逻辑电路应力求最简,并尽量采用同步系统。 设计步骤如下:(1) 逻辑抽象。a.分析给定的逻辑问题、确定输入变量、输出变量以及电路的状态数; b.定义输入、输出逻辑状态的含意,并将电路状态顺序编号; c.按照题意列出状态转换图或状态转换表。这样,就能把给定的逻辑问题抽象为一个时序逻辑函数来描述。(2) 状态化简。状态化简的目的就在于将等价状态尽可能合并,以得出最简的状态转换图。(3) 状态编码。时序逻辑电路的状态是用触发器状态的不同组合来表示的。因此,首先要确定触发器的数目n,因此n个触发器共有2n种状态组合,所以获得M 个状态组合,必需取2n-1M2n,每组触发器的状态组合都是一组二值代码,称状态编码。为便于记忆和识别,一般选用的状态编码都遵循一定的规律。(4)选定触发器的类型并求出状态方程、驱动方程和输出方程。不同逻辑功能的触发器驱动方式不同，所以用不同类型触发器设计出的电路也不同。因此，在设计具体电路前必须根据需要选定触发器的类型。(5)根据驱动方程和输出方程画出逻辑电路图。(6)检查设计的电路能否自启动。2. 应用举例 例1：设计一个带有进为输出端的六进制计数器。（1） 逻辑抽象，得出状态图 取进位信号为输出逻辑变量CO，逻辑变量CO，同时规定有进位输出时CO=1，无进位输出时CO=0，六进制计数器应该有6个状态S0S5，即可画出如图6-1所示的电路状态转换图。（2） 状态编码 若无特殊要求，取自然二进制（000101）为S0S5 的编码，于是便得到表中所示的状态编码表。状态序号状态编码进位输出 Q2 Q1 Q0COS0S1S2S3S4S50000010 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1表6-2状态编码表(Q2 Q1 Q0) /1 /CO图6-1 六进制计数器状态转换图/0/0/0/0/0S0S1S2S5S4S3（3）确定触发器的类型和个数 因为状态数M=6，而 22M23，故取触发器个数n=3，选取JK触发器（74LS76）。（4）据编码后的状态表，列出状态转换表（包含触发器的激励表），写出状态方程： 表6-3状态转换表 Q2n Q1n Q0n J2 K2J1 K1J0 K0 Q2n Q1n Q0n CO0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 10 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 11 11 1（5）由驱动方程和状态方程画出六进制计数器的逻辑图，如图6-4.(6)检查电路能否自启动。将有效循环之外的2个状态110和111分别代入上式状态方程中计算，所得次态对应为111和000，故电路能自启动。如图6-4是电路完整的路完整的状态转换图状态转换图：（7）校核 /1/0/0/0/0S6S7S0S1S2S5S4S3 图6-5六进制计数器完整状态转换图/0（Q2 Q1 Q0） /CO四、 实验内容1试用JK触发器和门电路设计一个同步带有借位输出端的1位十进制减法计数器。题6.2图00001000110011101111000100110111101011010010100101000110101101012.试用D触发器和门电路设计1个4位扭环形计数器，并能自启动。状态转换图如下：(Q0 Q1 Q2 Q3)3 试用JK触发器和门电路设计带有控制变量X的计数器，当X=0时为三进制计数器，当X=1时为四进制计数器，设置1为进位输出端CO。