数字电子课程设计.docx

目录1. 课程设计的目的和作用11.1课程设计的目的和作用12.设计任务12.1三位二进制减法器（无效态001，100）12.2基于74161芯片仿真设计240进制计数器并显示计数过程13.基本原理23.1三位二进制减法器（无效态001，100）和基于74161芯片仿真设计240进制计数器并显示过程24.实验步骤：24.1同步减法计数器：24.2基于74161芯片仿真设计240进制计数器并显示计数过程65仿真效果图75.1.1三位二进制减法器（无效态001，100）仿真效果图75.1.2仿真结果分析125.2.1基于74161芯片仿真设计240进制计数器仿真效果图135.2.2仿真结果分析146设计总结和体会147参考文献151.课程设计的目的和作用1.1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法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2.1三位二进制加法器（无效态001，100）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（001，100），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。2.2基于74161芯片仿真设计240进制加法计数器并显示计数过程1. 根据集成计数器原理设计240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3.1三位二进制加法器（无效态001，100）和基于74161芯片仿真设计240进制加法计数器并显示过程（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1.3.1所示。（4）集成240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。4.实验步骤：4.1同步计数器：（1）根据要求有状态图如下： 000111110101011010 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 CP0=CP1=CP2=CP CP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001、100，其对应的最小项和是约束项。Q2nQ1nQ0n由图所示状态图所规定的输出与现态之间的逻辑关系. 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Q1nQ0nQ2n 00 01 11 10 111 XX X 010 000X X X 011110 101 0 1各次态卡诺图如下：Q1nQ0nQ2n 00 01 11 101 X 0 0 X 0 1 1 0 1Q2n+1的卡诺图 Q1nQ0n 0001 11 101 X 1 0 X 1 1 1 Q2n 0 1Q1n+1的卡诺图 Q1nQ0nQ2n 00 01 11 101 X 0 0 X 1 0 1 0 1Q0n+1的卡诺图由图可得状态方程为：Q2n+1 = Q1n+1 =(3)求驱动方程：JK 触发器的特性方程为： 变换状态方程，并比较特性方程求驱动方程： （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001，100）（5）检查电路能否自启动：将无效状态001，100代入驱动方程中计算：001 110（无效状态） 110 111 (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：74LS112三片 74LS00两片 74LS86一片。（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。小灯泡（灭灭灭 灭亮灭 灭亮亮 亮灭亮 亮亮灭 亮亮亮）4.2基于74161芯片仿真设计240进制加法计数器并显示计数过程（1） 使用同步清零时，写出的二进制代码 SN-1 =（11101111）（2） 归零逻辑表达式：（3） 画逻辑电路图5仿真效果图5.1.1三位二进制加法器（无效态001，100）仿真效果图5.1.2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，001和100是约束项，通过将输出Y接到显示器的引脚来显示三位二进制的数值，在CP脉冲下将会依次显示 023567，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 000 111 110 101 011 010这个循环中。从而实现含有约束项001和100的三位二进制减法计数器。5.2.1基于74161芯片仿真设计240进制计数器仿真效果图5.2.2仿真结果分析此电路是实现240进制的集成电路，通过使用74161的同步置数，来实现240进制加法计数器，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0到239，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7的过程，这样共240个数，然后显示器一再变为0。就这样在CP脉冲下，两块显示器就会实现240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【1】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】Multisim10&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 刘杰班级学号1403010416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：成绩日期 2014 年 月 日 学 院自动化与电气工程学院专 业 自动化学生姓名刘杰班级学号 1403010416课程设计题目1、三位二进制减法器（无效态：000，111）2、基于74161芯片仿真设计136进制计数器并显示计数过程内容及要求：(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)采用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23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