数电减法计数器无效态010011

1、目录1课程设计的目的与作用12 课程设计的任务13电路设计方案13.1 六进制同步减法计数器设计电路的理论分析13.1.1设计的总体框图13.1.2时钟方程、输出方程和状态方程23.1.3逻辑电路图53.1.4仿真结果53.2串行序列发生电路设计83.2.1设计的总体框图83.2.2建立原始状态图，求时钟方程，状态方程，驱动方程83.2.3逻辑电路图113.2.4仿真结果123.3二十四进制计数器电路设计153.3.1设计的总体框图153.3.2输出方程，状态方程，驱动方程163.3.3逻辑电路图173.3.4仿真结果174设计总结和体会185参考文献191课程设计的目的与作用随着科技的进步和

2、社会的发展，数字电路在各种电器中的应用越来越广泛。0、1代码的简易变换能够实现复杂的逻辑功能使得数字电路的实现效率很高。课程设计的目的是通过实际设计并搭建一些简易但典型的数字电路来加深对各逻辑器件逻辑功能的理解。课程设计能够使我们更进一步理解课堂上所学的理论知识，同时又能锻炼我们的动手能力和分析问题解决问题的能力。2 课程设计的任务1、六进制同步减法计数器（无效态：010，011）2、串行序列发生器（检测序列：101110）3、二十四进制同步加法计数器3电路设计方案3.1 六进制同步减法计数器设计电路的理论分析3.1.1设计的总体框图 cp 三位二进制同步减法计数器图11.原始状态图的建立：所

3、给无效状态为010,011，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2所示： 111 /0 110 /0 101 /0 100 /0 001 /0 000 /1 排列：Q2nQ1nQ0n图2减法器的状态图3.1.2时钟方程、输出方程和状态方程由于JK触发器功能齐全、使用灵活，本设计选用3个CP下降沿触发的边沿触发器。采用同步方案，故取CP0= CP1= CP2= CP (CP 是整个设计的时序电路的输入时钟脉冲)。题中所给无效状态是010、011，其所对应的最小项和为约束项。由图2所示状态图所规定的输出与现态之间的逻辑关系，可以直接画出输出信号Y的卡诺图，如图3所示：

4、Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1010× × 0000 0 1 图3 输出Y的卡诺图由以上卡诺图可得输出状态方程为：Y= 。 由图2可得到电路次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1的卡诺图如图4所示。再分解开便可得到如图5所示各触发器的次态卡诺图。 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10111 000×××××× 001100110101 0 1 图4电路次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1010 × × 0 1 1 1 0 1 (a

5、) Q2n+1的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 10 × × 0 0 1 0 0 1 (b) Q1n+1的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 10 × × 1 0 0 1 0 1 (c) Q0n+1的卡诺图图5各触发器次态的卡诺图显然，由图5所示各卡诺图便可很容易地得到各状态方程为：Q2n+1=Q1n+1= Q0n+1=由触发器的特性方程：Qn+1J，变换状态方程，使之与特性方程的形式一致便可得Q2n+1=Q1n+1 = Q0n+1=由以上各状态方程变换式比较触发器特性方程可得各个触发器的驱动方程为：J0=K0=1

6、;, K1=;， K2=. 3.根据所选用的触发器和时钟方程、驱动方程，便可以画出如图6所示的逻辑电路图。无效状态为010、011，带入驱动方程进行计算，结果如下： /0 /0 011 010 111（有效状态）所以设计电路能够跳出无效状态自行启动，符合设计要求。3.1.3逻辑电路图图6 六进制同步减法计数器逻辑电路图3.1.4仿真结果111状态110状态101状态100状态001状态000状态图6 设计电路的逻辑电路图3.2串行序列发生电路设计3.2.1设计的总体框图 输入脉冲 cp 串行序列发生器串行序列输出 图73.2.2建立原始状态图，求时钟方程，状态方程，驱动方程 检测电路的输入信号

7、是串行数据，输出信号是检测结果，从起始状态出发，要记录连续输入序列101110的情况，假设去掉无效状态010、011，根据设计要求可以建立如图8所示的原始状态图：111 /1 110 /0 101 /1 100 /1 001 /1 000 /0 排列：Q2nQ1nQ0n图8 原始状态卡诺图 2.输出状态Y的卡诺图如图9所示： Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1001××111001 图9输出状态的卡诺图 Q2n Q1nQ0n 00 01 11 10111 000×××××× 001100110101 0 1

8、 图10次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1的卡诺图由以上卡诺图可知输出状态 3.选择触发器，求时钟方程、输出方程和状态方程 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 1010 × × 0 1 1 1 0 1 (a) Q2n+1的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 10 × × 0 0 1 0 0 1 (b) Q1n+1的卡诺图 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 10 × × 1 0 0 1 0 1 (c) Q0n+1的卡诺图图11 各触发器次态的卡诺图显然，由图11所示各卡诺图便可很容易地得到各状态方程为：

9、Q0n+1=由触发器的特性方程：Qn+1J，变换状态方程，使之与特性方程的形式一致便可得Q2n+1=Q1n+1 = Q0n+1=由以上各状态方程变换式比较触发器特性方程可得各个触发器的驱动方程为：J0=K0=1;, K1=; , K2=。3.2.3逻辑电路图本序列发生电路的设计选择三个JK触发器，采用同步时钟触发的发生方式，即：CP0= CP1= CP2= CP (CP 是整个设计的时序电路的同步输入时钟脉冲)。所设计的电路接线图如下图12所示：图12串行序列发生器逻辑电路图3.2.4仿真结果检测1检测0检测1检测1检测1检测0 图13 串行序列101110发生设计电路由设计六进制减法电路是可

10、知，无效状态为010、011时电路能够自行启动，故设计电路符合设计要求，3.3二十四进制计数器电路设计3.3.1设计的总体框图不同进制计数 CP输入脉冲 集成芯片做成的控计数器 图141.了解74161计数器芯片功能74161：如图14：CP是输入计数脉冲，也就是加到各个触发器的时间信号端的时钟脉冲，是清零端；是置数控制端；是并行输入数据端；CO是进位信号输出端；是计数器状态输出端。74161状态表输入输出CPDCO0XXXXXXXX0000010XX1111XXXX计数110XXXXXX保持11X0XXXXX保持0*表示CP上升沿3.3.2输出方程，状态方程，驱动方程要构成二十四进制计数器，

11、须用两片74161构成256进制计数器，这里采用并行进位法，即将低位计数器的进位端CO接高位计数器的工作状态控制端。对于256进制计数器，采用整体置零法实现二十四进制计数器，由于74161采用异步清零方式，所以整体置零时，触发器状态 所以，置零输入端 CR=其它输入端 CTT1=CTP1=CO时钟方程 所以用整体置零法实现二十四进制计数器电路。3.3.3逻辑电路图 图15二十四进制加法计数器电路3.3.4仿真结果显示状态23显示状态124设计总结和体会1.经过实验可知，满足时序图的变化，且可以进行自启动。实验中的碰到的小问题告诉我们，学习和理解理论知识会使实验设计更合理。设计要尽可能简单明了且

12、能说明问题，实验前应确保芯片可以正常使用，检查导线好坏，避免导线内部断裂造成实验失败。实验过程中所用芯片引脚较多，要细心认真。2.通过对串行序列的理解，分析设计出合理的状态图，确定所需芯片的种类和个数，根据状态图所得到的卡诺图，确定各个方程，在实验室连线即可验证设计的正确性。该串行序列101110通过在实验台上连线及电路的仿真可知其设计合理正确。实验中，应该认真检查线路，遇到问题尽量自己解决，达到锻炼自身能力的目的.3.在这次课程设计中，我查阅了资料，询问过老师，找出了自己在理论知识及实践能力方面的欠缺和知识盲点。这样既锻炼了我的分析问题、解决问题和实践的能力，又加深了我对课上老师所讲理论知识

13、的理解程度，使我的理论知识与实践能力很好的结合起来了，对我是一个很大的提高。另外，在课程设计中遇到了很多困难，多次想过放弃，但我最终还是坚持下来并完成了课程设计，这给了我一个启示，也是一种激励，以后做任何事情都不能轻言放弃，要努力行动起来！学习不是用嘴说出来的，只有努力做过才可以深切体会其中的乐趣和无穷的奥秘。 5参考文献1 余孟尝.数字电子技术基础简明教程.高等教育出版社，出版年：2006年。2 吴翔.苏建峰.Multisim10&Ultiboard原理图仿真与PCB设计.电子工业出版社，出版年：2008年1月。3 张利萍，张群芳.数字逻辑实验指导书.信息学院数字逻辑实验室，2012

14、年。成 绩 评 定 表学生姓名王晓丹班级学号1203010304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 7 月 11 日 学 院信息科学与工程学院专 业 自动化学生姓名 王晓丹班级学号 120301004课程设计题目1、六进制同步减法计数器（无效态：010，011）2、串行序列发生器的设计（检测序列101110）3、基于74161芯片仿真设计24进制加法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