实验六 同步计数器的设计

实验六同步计数器的设计
一、实验目的和要求
1．熟悉JK触发器的逻辑功能。

2．掌握用JK触发器设计同步计数器。

二、实验仪器及器件
仪器及器件名称型号数量数字电路实验箱DS99-1A 1 数字万用表DY2106 1 双踪示波器CS-4135 1
器件74LS73X2 2 74LS32X2 1 74LS08X2 2
四、实验原理
1．计数器的工作原理
递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。

递减计数器-----按二进制代码规律减少。

双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。

五、实验内容
1．用J-K触发器和门电路设计一个特殊的12进制计数器，其十进制的状态转换图为：
图4 12进制计数器状态转换图
2.考虑增加一个控制变量D，当D=0时，计数器按内容一方式（顺时针）运行，当D=1时，无论计数器当前处于什么状态，计数器按内容一的反方向（逆时针）运行。

本题为附加内容，因接线复杂可用模拟软件测试结果。

六、实验报告
1.写出详细的设计过程。

(1)根据实验要求可以的该特殊十二进制计数器状态转换图。

(2)确定电路所需触发器数目:有效状态为m=12，求所需触发器数目n 。

由2n ≥m=12，可得n=4。

(3)画出次态卡诺图
(4)求出每个触发器的状态方程
(5)求各触发器的驱动方程
根据n n n Q K Q J Q +=+1，得到以下J 、K 的逻辑表达式：
(6)仿真图如下：
显示管显示的顺序符合十二进制的要求
2.画出CP及各输出端的波形图，要画好他们之间的相位关系。

(1)通过状态图画得CLK、Q0、Q1、Q2、Q3的波形图如下：
(2)仿真得到波形图如下：
(3)实际测得波形图如下：
Q3、Q2波形实测
Q1、Q0波形实测
Q0、CLK波形实测
3.附加内容
先推出逆时针的状态方程。

逆时针次态卡诺图如下：
求出每个触发器的方程：
根据求出的状态方程仿真：
显示灯的亮灭为逆时针顺序仿真逆时针运行Q0、Q1、Q2、Q3波形图如下：
再将D 加入到状态方程，综合两种方式有：
100==K J
n
n Q D Q D K J 0011⋅+⋅==
)(01301012n
n n n n n n Q Q Q Q Q D Q Q D J ++⋅= )(01310132n
n n n Q Q Q DQ Q Q Q D K +++= 0120123Q Q Q D Q Q Q D J n
n +=
0121223Q Q Q Q Q D Q D K n
n
n
n
+=
4.写出实验过程中遇到的问题，解决方法和心得体会。

这个实验中JK 触发器不用的引脚，该接高电平需要接高电平，否则会发生错误的空翻。

实验过程中触发器的初始输出都是0000，好在求出的状态方程中可以自然的进入0001再进入顺时针的循环。

逆时针则首先进入0111再进入逆时针循环。

故在0000为初态的情况下，电路是可以自启动的。

否则，需要加上冗余项，迫使其在无效状态下进入有效循环中去。