三位二进制减法计数器

1、成绩评定表学生姓名班级学号专业课程设计题目数字电子课程设计评语组长签字：成绩日期20142014年7 7月 日课程设计任务书学院信息科学与工程专业学生姓名班级学号课程设计题目1.三位二进制减法计数器（无效态：000, 110） 2、串行序列检测器 （检测序列：1101） 3.基于74191芯片仿真设计54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、调试三位二进制计数器。2）米用multisim仿真软件建立复杂的计数器电路模型调试串行序列检测器。3）米用multisim仿真软件建立复杂的计数器电路模型调试基于74191芯片仿真设计54进制减法计数器并显示计数过程；

2、4）对电路进行理论分析；5）在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真时序图；6）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及串行序列检测器电路。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

3、。指导教师：20142014年6 6月 日专业负责人：20142014年6 6月 日学院教学副院长：20142014年6 6月 日目录1课程设计的目的与作用1.了解同步计数器及序列信号发生器工作原理；2.掌握计数器电路的分析，设计方法及应用；3.掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用2设计任务三位二进制同步减法计数器1.设计一个循环型三位二进制减法计数器，其中无效状态为（000，110），组合电路选用与门和与非门等。2.根据自己的设计接线。3.检查无误后，测试其功能。串行序列发生器的设计1.设计一个能循环产生给定序列的串行序列信号发生器，其中发生序列（1101），组合电路选用与门和与非门等。

4、2.根据自己的设计接线。3.检查无误后，测试其功能。基于 74191 芯片仿真设计 54 进制减法计数器并显示计数过程1.设计一个基于 74191 芯片仿真设计 54 进制减法计数器并显示计数过程，组合电路部分 选用与门和与非门等。2.根据自己的设计接线。3.检查无误后，测试其功能3设计原理三位二进制减法计数器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

5、同一个时钟信号。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，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭 代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1, 随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来 CP脉冲， 计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。串行序列发生器的设计1.序列是把一组 0,1 数码按一定规则顺序排列的串行信号，可以做同步信号地址码，数据 等，也可以做控制信号。2.计数型序列信号发生器是在计数器

6、的基础上加上反馈网络构成。要实现序列长度为 M序 列信号发生器。其设计步骤为：a.先设计一个计数模值为M的计数器；b.再令计数器每一个状态输出符合序列信号要求；c.根据计数器状态转换关系和序列信号要求设计输出组合网络3.3 74191 芯片仿真设计 54 进制减法计数器并显示计数过程1 .写出的二进制代码2. 求归零逻辑3.异步置数的值CP -输入脉冲三位二进制同步加法计数器串行序列输出4实验步骤三位二进制减法计数器(无效状态000,110)所给无效状态为000、110,对其余有效状态进行逻辑抽象可以得到减法器设计电路的原始 状态图如图所示：加法真值表：图三位二进制加法计数器的总体框图(1)状

7、态图111 0/ 101 0/ 100k 0/ 011 0/ 010 0/ 001 .1/图减法器的状态图(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)输出方程：丫二 Qn n Qn n1 Qn n(4)状态方程计数 脉冲Q 0Q1Q 2011111012100301140105001图状态转移表三位二进制加法计数器的总体框图XXX111010001011100101XXX(bX000 1丿(1X X丿Qn nQ Qn n 00 01 11 100由卡诺图得出状态方程为:Qn+1n+1=Q2nQ+Q2n QiQ = Q1 Q0 +Q2Q1 QO +Q1Q2Q0n+1n+1

8、=Qon + ( Q2Q1+Q2Q1) QO(5)驱动方程J 0 =1J 1 =Q2QOJ 2 =Q 1KOK1=Q0 Q2K2=QO图电路次态的卡诺图0110图n 1QO的卡诺图(6)时钟方程 CPo o = CP=CP2 2 = CP3 3-CH-CH：MLML M M OOOO图设计电路的逻辑电路图(7)仿真结果MDjitXJu&=741 S11： n74L31ID状态1丁奄 X1X1状态3U7AU7A!LWMMLM4DMLM4D状态2CCDCCD HEMHEM状态4DC口T1L5U1IMT1L5U1IM：UV7E- p束 com忘*7A.9I7A.9IL LM MEXEX乍耳 7413

9、112D7413112DIMAIMAMLMCQMLMCQIwrjLUlIwrjLUl ftjftj3 3 -an-anrx-串行序列发生器的设计串行序列信号发生器的总体框图? ?i6i6ZLSIGCOZLSIGCO|5A|5A状态5状态6(进位端为高电平)CP输入脉冲串行序列信号发生器Y串行序列输出图串行序列信号发生器的总体框图(1)状态图So=QQ S 1=01(3) 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(4) 输出方程：丫二X Q1n n Qn(5) 状态方程Qn nQn nX - 0001111000000010(2)进行状态分配S 2=10 S 3=111 1 2

10、2Q图输出状态Y的卡诺图Qn nQ Qn nX 000111100000001101 100110Q图Q。Q1次态图n nQ Q0X - 0001111000011010n 1图Qo 次态状态图由卡诺图得出状态方程为：Qn1=J +KQnn 1-Q1= Q0Q1 +XQ 0 Q1Q0n 1=X QNQ0 +(X Q1n n+X Q1n n) Qn n(6) 驱动方程J1 =XQ 0J 0 =X+) Q QK1 =QK 0 =XQY=XQ1n Q(7) 逻辑电路图心 vcc SV前涯揖值图串行序列1101检测电路(8)仿真结果LXJ-LXJ-1 1- -u a4LUKCD UMUMFaiQFai

11、QDrJ74.SKO74.SKO4WOWO VtcVtcUFUFMLML摯即U U空财LEELEEtSLtSL STST mbmb(ISlildLAlildLA输入X=1，触发器变为01 , Y=0741741S1WS1WI-输入X=1，触发器变为10, Y=0输入X=0 ,触发器变为11, Y=0KC-KC- hfXhfXI Irr SflnnSflnn74JL74JL SfSf“WE“WED-HL，UlMdllMOUlMdllMO 1 1上亡输入X=1 ,Y=174191芯片仿真设计54进制减法计数器并显示计数过程1)写出的二进制代码1111 1111 (255 FFH)1111 1110

12、 (254 FEH) 54 个数1100 1010 (202 CAH)丿2)求归零逻辑因为LD是异步置数端，所以返回值应为 1100 1001LD=? ? ? ? ?第一个数FFHH山丄T0HCH5仿真结果分析实验结果可通过数字显示器的数字变化观察计数器的工作情况，容易验证电路是否正确。1.三位二进制减法计数器，小灯会按照 111,101,100,011,010,001 的顺序循环变化，证明 000,110 不存在的约束项，电路连接正确。2.序列信号发生器，当依次输入1101时，输出丫为1,证明设计合理且电路连接正确。3.仿真运行时,显示器从FFH CAH依次进行减法计数.6设计总结通过本次课程设计使我对同步计数器及序列信号发生器工作原理有了更深的了解，同 时掌握计数器电路的分析，设计方法及应用和序列信号发生器的分析，设计方法及应用， 基本能够独立设计