数字电子技术课程设计六进制同步加法计数器.doc

课程设计任务书学 院 专 业电子信息工程学生姓名 班级学号 课程设计题目六进制同步加法计数器（无效状态：000,011）,串行序列检测器（检测序列：0011），基于74161芯片仿真设计63进制加法计数器并显示计数过程。实践教学要求与任务: 1）根据组合电路和时序电路设计方法对课程设计题目进行总体设计； 2）采用multisim仿真软件建立电路模型；分析仿真结果，验证功能；3）在实验室利用实验平台实现课程设计任务要求。工作计划与进度安排:第1天： 1.指导教师布置课程设计题目及任务。 2. 查找相关资料并且进行电路的初步设计。第23天：1.根据具体设计题目进行最后总体设计。2. 在multisim环境下仿真验证设计的正确性。第4天： 1.利用实验平台进行课程设计的具体实现。2.指导教师进行验收。第5天： 1.完成课程设计报告2.针对课程设计题目进行答辩。指导教师： 201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日目录1.课程设计的目的和作用12.设计任务、及所用multisim软件环境介绍12.1设计任务：12.1.1六进制同步加法计数器（无效状态：000,011）12.1.2串行序列检测器（检测序列：0011）22.2软件介绍23.电路模型的建立33.1六进制同步加法计数器（无效状态：000,011）33.1.1结构示意图和状态图33.1.2选择触发器，求时钟方程和状态方程33.1.3驱动方程43.1.4设计逻辑电路图53.1.5仿真结果分析53.1.6检查电路能否自启动63.2串行序列检测器（检测序列：0011）63.2.1结构示意图和状态图63.1.2选择触发器，求时钟方程和状态方程63.2.3驱动方程83.2.4设计逻辑电路图8 3.2.5仿真结果分析94.设计总结和体会95.参考文献101.课程设计的目的和作用(1)掌握数字电路的一般设计方法，具备初步的电路设计能力，初步掌握电子电路的计算机辅助设计，仿真方法。(2)学会借助各种信息资源，查阅所需资料。(3)熟悉常用电子器件的类型和特性并会合理选用。初步掌握普通电子电路的安装，布线，调试等基本技能。(4)提高综合运用所学的理论知识去独立分析和解决问题的能力。进一步熟悉电子仪器的正确使用方法。培养严谨，认真的科学态度和踏实细致的的工作作风。2.设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1设计任务：2.1.1六进制同步加法计数器（无效状态：000,011）计数器是用来统计脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件，计数器按进制分可分为：二进制，十进制和n进制。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。同步计数器：当输入计数脉冲到来时，要更新状态的触发器都是同时翻转的计数器，叫做同步计数器。通过设计做到以下三点：1、了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。2、掌握计数器电路的分析，设计方法及应用。3、学会正确使用jk触发器。2.1.2串行序列检测器（检测序列：0011）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0.2.2软件介绍multisim是interactive image technologies (electronics workbench)公司推出的以windows为基础的仿真工具，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windows应用软件的界面风格，界面由多个区域构成：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。multisim软件环境介绍ni multisim 11 的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用。同时可以新建或扩展已有的元器件库，建库所需元器件参数可从生产厂商的产品使用手册中查到。ni multisim 11的虚拟测试仪器表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等等；还有一般实验室少有或者没有的仪器，如波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪, 安捷伦多用表，安捷伦示波器、以及泰克示波器等。ni multisim 11具有详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析、稳态分析等各种电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。它还可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等。3.电路模型的建立 3.1六进制同步加法计数器（无效状态：000,011）3.1.1结构示意图和状态图六进制同步加法计数器cp（输入计数脉冲）c（送给高位的进位信号） 状态图： 001 010 100 101 110 111 3.1.2选择触发器，求时钟方程和状态方程（1）选择触发器由于jk触发器功能齐全，使用灵活，故选用3个时钟下降沿触发的边沿jk触发器。（2）时钟方程=(3)状态方程根据状态图的规定，可画出如下图所示的计数器次态卡诺图 q1nq0n 00 01 11 10xxx010 xxx100101110001111 q2n 0 1六进制同步加法计数器次态卡诺图把上图所示卡诺图分解开，便可得到如下图所示各个触发器次态的卡诺图。 q1nq0n q2n 00 01 11 10x0x1 1 1 01 0 1 （a）的次态卡诺图00 01 11 10 q1nq0n q2n x1x0 0 1 0 1 0 1 （b）的次态卡诺图 q1nq0n q2n 00 01 11 10x0x 01 0 1 1 0 1 (c) 的次态卡诺图得状态方程：q2n+1 =q0n q2n+q0nq1nq2nq1n+1=+=+q2n3.1.3驱动方程jk触发器的特性方程为：qn+1 =j+即可得下列驱动方程： =q0n = = = = =q1n3.1.4设计逻辑电路图 31j q0c1 q01k1j q1c1 q11k1j q2c11kff0 ff1 ff2& 灯（右） 灯（中） 灯（左） 1 2 3 11 3 5 5 9 1 13 1 2 6 7 12 2 cp 4 5 63.1.5仿真结果分析3.1.6检查电路能否自启动将无效状态000,011代入状态方程进行计算，结果如下： 000 000 （无效状态） 011 101（有效状态）在输入计数脉冲操作下只有000不能转换到有效状态，不能自启动。101可以转换到有效状态，能自启动3.2串行序列检测器（检测序列：0011）3.2.1结构示意图和状态图：串行序列检测器 cp y 输入脉冲 串行序列输出结构示意图 0/10/01/01/0 0/0 1/0 0/0 1/0 1/0 0/0序列检测器的原始状态图3.1.2选择触发器，求时钟方程和状态方程(1)选择触发器由于jk触发器功能齐全，使用灵活，故选用2个时钟下降沿触发的边沿jk触发器。(2)时钟方程:采用同步方案，故= (3)状态方程：根据表格合并等价状态(s4)01s0s0/0s1/0s1s0/0s2/0s2s3/0s2/0s3s0/1s0/0(4)进行状态分配，得出二进制数编码后的状态表：a.进行状态编码，取 s0=00 s1=01 s2=11 s3=10b.二进制数编码后的次态卡诺图： 00 01 11 10 q1nq0n x 0100/000/010/000/101/011/011/000/0 c.对应画出y，q1,q0的卡诺图： q1nq0n01 x 00 01 11 1000 1 0 0 1 1 0 q1n+1的卡诺图 q1nq0n 00 01 11 1000 0 0 1 1 1 0 x 0 1q0n+1 的卡诺图 q1nq0n 00 01 11 1000 0 1 0 0 0 0 x 0 1 y的卡诺图(4)求输出方程，状态方程：根据上图所示的卡诺图可得到y= =+ =+3.2.3驱动方程jk触发器的特性方程为：=j+经状态方程和特性方程比较可得出驱动方程如下： = = = =3.2.4设计逻辑电路图& 1 3 2& ff0 4 ff11j q1c1 q11k1j q0c1 q01k 3 5 5 6 11&9 1 131 灯 x 1 2 2 6 12 7 cp 3.2.5仿真结果分析4.设计总结和体会通过这次课程设计，使我对计数器的工作原理有了深刻的理解，这对以后我用计数器的有关芯片做一定功能的电路打下了一定的基础。不过，在使用word时，有一定的障碍，设计课程的同时也使我对word有了更深一层的理解！同时，老师耐心的辅导，使得自己的课程设计可以顺利完成，并且老师对实验原理深入透彻的讲解，使我对数电这门课有了更深入的了解，受益匪浅！通过整个课程，我认识到实验前一定要按老师的要求认认真真预习，弄懂原理，这很重要。并且我可以熟练的使用试验箱，以及常用芯片，同时也可以数量使用multis