三位二进制减法计数器(无效态：000_011)数电课程设计.docx

成 绩 评 定 表学生姓名刘诗洋班级学号1103010110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 20 年 月 日课程设计任务书学 院信息科学与工程专 业自动化学生姓名刘诗洋班级学号1103010110课程设计题目1.三位二进制减法计数器（无效态：000，011）2、串行序列检测器（检测序列：1010）3.基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器并显示计数过程实践教学要求与任务:1) 采用实验箱设计、连接、调试无效态为000、011的三位二进制计数器。2) 采用multisim 仿真软件设计、连接、调试检测序列1010的串行序列检测器。3) 采用multisim 仿真软件设计、连接、调试基于74191芯片的23进制减法计数器。4) 采用multisim 仿真软件建立复杂的计数器电路模型；5) 对电路进行理论分析；6) 在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真时序图；7) 撰写课程设计报告。工作计划与进度安排: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： 在实验室中设计、连接、调试三位二进制计数器、串行序列检测器及23进制减法计数器电路。第4天：1. 安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。2. 对设计电路进行理论分析、计算。3. 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：2013年6月 日专业负责人：2013 年 月 日学院教学副院长：2013 年 月 日目录1课程设计的目的及作用42设计任务43设计过程43.1三位二进制减法计数器（无效态：000,011）43.2串行序列检测器（检测序列：1010）63.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器并显示计数过程84设计仿电路图84.1三位二进制减法计数器仿真电路图84.2串行序列检测器仿真电路图94.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器仿真电路图95仿真结果分析105.1三位二进制减法计数器仿真结果分析105.2串行序列检测器仿真结果分析105.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器仿真结果分析106设计总结107参考文献111课程设计的目的及作用1、 了解同步减法计数器工作原理和逻辑功能。2、掌握串行序列检测器的分析，设计方法及应用。3、掌握计数器电路的分析，设计方法及应用。4、学会正确使用JK触发器。2设计任务1、三位二进制减法计数器（无效态：000，011）2、串行序列检测器（检测序列：1010）3、基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器并显示计数过程3设计过程3.1三位二进制减法计数器（无效态：000,011）1、状态图 001 010 100 101 110 111 2、 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3、 状态方程三位二进制同步减法计数器次态卡诺图如图1.3.1.1所示：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10XXX 111XXX001010100110101 图3.1.1 三位二进制同步减法计数器次态卡诺图Q2n+1的卡诺图：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10X1X00111 图3.1.2 Q2n+1 的卡诺图Q1n+1的卡诺图：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10X1X0 1 010 图3.1.3 Q1n+1的卡诺图Q0n+1的卡诺图：Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10X1X10 001 图3.1.4 Q0n+1的卡诺图由卡诺图得出状态方程为：Q0n+1=Q1n Q0n+Q2n Q0nQ1n+1=Q0n+Q2nQ1n+Q0n Q1nQ2n+1=Q0n+Q2n Q1n4、驱动方程 J0=Q1n J1=Q2nQ0n J2=Q0n K0=Q2n K1=Q0n K2=Q0n Q1n5、时钟方程 CP=CP0=CP1=CP26、检查能否自启动 /0 /0001 000 111(有效状态) 可以自启动7、实验结果：111（灯：亮亮亮） 110（灯：亮亮灭） 101（灯：亮灭亮）100（灯：亮灭灭） 010（灯：灭亮灭） 001（灯：灭灭亮）3.2串行序列检测器（检测序列：1010）1、最简状态图 1/0 0/0 1/00/0 00 01 11 10 0/0 1/0 0/1图3.2.1最简状态图2、选择的触发器名称:选用两个CP下降沿触发的边沿JK触发器3、输出方程: Y=X Q1n Q0n4、状态方程三位二进制同次态卡诺图： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1000 11000001011001 图3.2.2 三位二进制同步减法计数器次态卡诺图Y的卡诺图： Q1nQ0n X 00 01 11 100001 0 000 图 3.2.3 Y 的卡诺图Q1n+1的卡诺图：Q1nQ0n X 00 01 11 1001000 010 图3.2.4 Q1n+1的卡诺图Q0n+1的卡诺图：Q1nQ0n X 00 01 11 100100 1 101 图3.2.5 Q0n+1的卡诺图由卡诺图得出状态方程为：Y=XQ1nQ2nQ1n+1=XQ1nQ0n+XQ1nQ0nQ0n+1=Q1nQ0n+XQ1n Q0n+XQ1nQ0n5、 驱动方程 J0=X J1=XQ0n K0=Q1n K1=Q0nX 6、 时钟方程 CP=CP0=CP17、实验结果 ：按1010顺序输入信号，并在每个输入信号来时都给一个脉冲，实验结果分别为：000（灯：灭灭灭）010（灯：灭亮灭）110（灯：亮亮灭）101（灯：亮灭亮）（按Q1nQ0nY顺序）3.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器并显示计数过程1、写出SN的二进制代码SN=S23=101112、求归零逻辑PN=P12=Q4nQ2nQ1nQ0nCR=CT/LD=PN=P23=Q4nQ2nQ1nQ0n4、 异步置数的值23-1=22（22）10=（10110）24设计仿电路图4.1三位二进制减法计数器仿真电路图图4.1.1三位二进制减法计数器电路图4.2串行序列检测器仿真电路图图4.2.1串行序列检测器电路图4.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器仿真电路图图4.3.1基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器5仿真结果分析5.1三位二进制减法计数器仿真结果分析111（灯：亮亮亮） 110（灯：亮亮灭） 101（灯：亮灭亮）100（灯：亮灭灭） 010（灯：灭亮灭） 001（灯：灭灭亮）显示屏：7 6 5 4 2 15.2串行序列检测器仿真结果分析按1010顺序输入信号，并在每个输入信号来时都给一个脉冲，实验结果分别为：000（灯：灭灭灭）010（灯：灭亮灭）110（灯：亮亮灭）101（灯：亮灭亮）（按Q1nQ0nY顺序）5.3基于74191芯片仿真设计23进制减法计数器仿真结果分析显示屏：16 15 14 13 12 11 10 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 07 06 05 04 03 02 01 006设计总结通过本次设计，我系统的学习了multisim软件。同时也掌握以往学习中很难理解的知识，并且得以应用。在设计的过程中，极大地拓宽了我的知识面,我感到收获非常大。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，但我通过查资料，向指导老师请教以及与同学互相讨论，最终我设计出解决方案并成功实现时，那种成就感和满足感足以忘却所有的辛苦。但是由于课程设计时间较短和自己知识的不足，所以该设计还有许多不尽如人意的地方，可能在实际应用中有些功能不到位。经过这段时间的课程设计学习，确实学到了不少的东西，同时也深感自己知识的欠缺。这让我在以后的学习中，一定会继续坚持不懈地学习新兴的专业知识及相关的非专业知识. 由于我的知识浅薄，经验不足及阅历颇浅，因此还有一些细节存在不足在这里希望老师谅解，我一定会再接再厉根据学习的具体要求不断的修改，完善，争取使该以后的课设慢慢趋向完美通过这次课程设计，我们充分体会到了自己设计东西的乐趣和学习交流的重要性，在动手的过程中，不但增强了实践能力，而且在理论上有了更深的认识；懂得了实践与知识结合的重要性，并在以后的学习中不段的提高自己，通过不断的摸索和实践