数字电子技术基础实验三 时序电路设计

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《数字电子技术基础》——时序逻辑电路

《数字电子技术基础》——时序逻辑电路

第5章时序逻辑电路学习要点5.1 概述数字电子技术的两个重要组成部分:所以时序逻辑电路必须含有具有记忆能力的存储元件,最常用的存储元件是触发器。

在时序逻辑电路中既包含输出信号只取决于输入信号的门电路部分,又包含能实现存储功能的触发器部分。

&Q 时序逻辑电路示意图按照时序逻辑电路中触发器触发方式的不同,时序逻辑电路可以分为:同步时序逻辑电路&Q1Q该电路位为同步时序逻辑电路常用的时序逻辑电路描述方法有方程式、状态表、状态图和时序图。

例时序逻辑电路的输出逻辑表达式。

各触发器输入端的逻辑表达式。

&Q 1Q Q X1K Q==--将驱动方程代入相应触发器的特性方程中,所得到的该触发器的次态方程。

时序逻辑电路状态表00/0000/Z X 1n Q 10n Q +11n Q+0n Q--描述触发器的动态行为,显示了触发器如何根据当前所处的状态对不同的情况做出反应。

当X=1时,“00”、“01”、“10”、“11”这四个状态构成一个循环,称为“主循环”或如果每个无效状态在若干个时钟作用后都能够转入有效状态,进入“有效循环”,那么,称这个电路具有自启动能力;否则电路就不具有自启动能力。

器,并且不具有自启动能力。

--描述在时钟源CP作用下时序逻辑电路的状态及输出随输入和时间变化的波形,通常指有效循环的波形图。

作用下,各个触发器状态的变化情况。

5.2 时序逻辑电路的分析电路图同步时序逻辑5.2.2 同步时序逻辑电路分析举例例1 分析图示电路实现的逻辑功能。

各触发器初始状态为0。

Q 0Q 1Q 1Q 即各触发器的输入逻辑表达式:n Q Q 01=)输出方程:n QZ 0=(3)把驱动方程代入D 触发器的特征方程得状态方程:1n Q D +=10n n QQ+=n n n n n QQ Q Q Q10111+=+信号的作下,各触发可以看到,电路在时钟脉冲的作用下,每经过4个CP,电路状态循环一次,并且按照“11”、“10”、“01”、“00”降序排列。

数字电子技术之时序逻辑电路介绍课件

数字电子技术之时序逻辑电路介绍课件
存储逻辑电路:具有记忆功能,输 出取决于当前输入和历史状态
时序逻辑电路的特点
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
存储功能:能够存储 输入信号的状态,并 在一定条件下输出相 应的信号
反馈机制:通过反馈 机制实现对输入信号 的响应和输出信号的 控制
定时功能:能够实现 对输入信号的定时控 制,并在一定条件下 输出相应的信号
设计思路:使用D 触发器构成计数器, 每个D触发器输出 连接到下一个D触 发器的输入
设计步骤:
确定触发器的个数 和类型
设计触发器的连接 方式
编写触发器的逻辑 方程
设计电路的仿真和 测试
设计结果:实现一 个4位二进制计数器, 能够正常计数并输 出正确的计数值
谢谢
设计原则
01
正确性:保证 电路的功能正 确,满足设计 要求
02
简洁性:尽量 减少电路的复 杂度,降低成 本
03
可靠性:保证 电路在各种情 况下都能正常 工作
04
灵活性:便于 修改和扩展, 适应不同的需 求
05
性能优化:提 高电路的速度、 功耗和面积等 性能指标
设计实例
设计要求:实现一 个4位二进制计数 器
04
状态图分析步骤:绘制状态图、分析状态转换、确定输出信号
05
状态图分析优点:直观、易于理解和分析复杂电路
状态表分析法
状态表:描 述时序逻辑 电路状态的 表格
状态转换: 状态表列出 了电路在各 种输入条件 下的状态转 换关系
状态方程: 描述状态转 换关系的数 学方程
状态图:用 图形方式表 示状态转换 关系的方法
组合逻辑电路与时序 逻辑电路的区别:组 合逻辑电路只对当前 的输入信号进行响应, 而时序逻辑电路对过 去的输入信号和当前 的输入信号进行响应。

实验三2 时序电路

实验三2 时序电路

实验三、时序电路一、实验目的1.掌握时序电路的组成和设计的思想方法,提高对基本逻辑部件的分析能力和设计能力。

2.通过对各时序波形的测试、观察、分析提高实际动手能力。

3.了解工作脉冲、节拍、周期三者之间的关系,增加对时序系统的理解,进一步深化理解计算机的工作原理。

二、实验任务自己设计一个电路和利用实验参考电路进行实验,实验要一直做到整个时序电路工作正常、输出波形正确和完整为止。

三、实验设备及器件JZY L—Ⅱ型计算机组成原理实验仪一台芯片:74LS193:4位二进制计数器一片74LS08: 二输入端四与门一片74LS10: 三输入端三与非门一片74LS04: 六个反相器二片四、实验电路实验参考电路说明:1)第Ⅰ部分74LS193芯片为时钟脉冲计数分频电路,产生(Q0—Q3)方波信号。

2)第Ⅱ部分为节拍输出(T1—T4)。

3)第Ⅲ部分产生工作脉冲(m1—m3)。

五、实验要求及步骤1.实验前的准备1)复习有关时序电路的内容。

2)弄清电路中各部分间的关系及信号间的逻辑关系。

3)参考芯片手册,将实验电路图变成芯片间引脚的连线图,或给电路图标上引脚号,以减少不必要的麻烦,节省实验时间。

4)考虑怎样用指示灯来显示十二个波形,怎样画出波形图。

2.实验步骤实验可按参考电路中1到3个部分按搭积木的方式进行(以免全部连线后难以查错),完成第一部分线路的连线后对该部分进行波形测试,直到获得较为理想的时钟脉冲和输出信号,并观察CP与Q1—Q3之间的关系,直至正确,然后在第一部分的基础上连接第二部分线路,再调试,在记录……直到最后全部完成。

注:连线时应断开电源,以免短路和断路、损坏设备。

3.实验报告要求1)画出实验电路,并标上引脚号。

2)画出实验中观察到的波形图(画一个完整的周期),包括CP、Qi、Ti、mi四种波形。

3)给出CP的频率,说明CP与Qi间的频率关系,节拍在时间上先后关系周期是多少,Ti 和mi间的关系。

4)实验中一个周期含有哪几个节拍,结合计算机机器指令的执行过程说明周期节拍,工作脉冲所起的作用和地位。

实验三时序逻辑电路设计

实验三时序逻辑电路设计

实验三时序逻辑电路设计一、实验目的1、了解和逐步掌握一般时序逻辑电路的设计方法;2、熟练掌握计数器模块的设计方法;3、熟练掌握数码管动态显示的原理和控制方法;4、熟悉和掌握嵌入式逻辑分析仪Signal TapⅡ的使用和测试方法。

二、实验设备计算机、QuartusⅡ软件、实验箱三、实验内容在QuartusⅡ软件中采用VHDL语言完成一个具有异步复位和同步使能功能的模200计数器的设计。

具体要求如下:1、通过3个按键或开关分别控制时钟信号、使能信号和复位信号;2、计数器的计数值通过3个数码管动态显示、进位输出通过一个发光二极管的亮灭来表示;3、可以通过按键控制计数器计数,正常情况下计数器自动计数;4、对实验结果进行测试时,使用QuartusⅡ软件中的嵌入式逻辑分析仪SignalTapⅡ实时测试,并观察计数器的相关端口信号的变化。

四、实验步骤注意:详细步骤根据具体实验过程独立完成。

图-1 开关量输入输出模块S1—s8是带自锁的单刀单执拨码开关,在开关未拨动时是低电平,拨动时J1为高电平并保持高电平不变,只有回拨开关时J1才恢复低电平输入。

图-2 按键模块此模块共有8个按键,BUTTON1—BUTTON8是轻触按键;在按键未按下时JP6为高电平输入,按键按下后JP6对FPGA输入低电平,松开按键后恢复高电平输入。

图-3 LED 灯指示模块该模块有8个LED指示灯,在使用时候只需要用排线连接JP5和FPGA连接,FPGA输出低电平时指示灯亮。

图-4 动态数码管原理图五、实验总结注:包括对软件操作方法、实验设计方法或思路等的总结和体会两部分。

六、实验结果和分析实验结果包括两部分内容:1、程序清单2、截图及结果分析注意:截图应注明名称,如“图1 200计数器仿真波形”、“ 图2 Signal TapⅡ中计数器输出波形”等;仿真波形要有适当的文字分析。

本实验截图共有3个:(1)200计数器仿真波形;(2)顶层设计原理图或RTL图。

数字电子技术-时序逻辑电路

数字电子技术-时序逻辑电路

选用 JK 触发器 驱动方程
Q1n1 Q/02Q1Q/10 Q1Q0 Q2n1110Q11能Q110自启0Q0动20Q0
J0 K0 1 J1 Q2Q0 , K1 Q0
逻QQ11辑QQ图00(QQ22QQ12Q)0QQ2约2Q束Q02项QJ02
Q1Q0
, K2
&
Q0
Q1Q0 Q2FF0
1
1J
Moore 型
三、 计数器的分类
按数制分:
二进制计数器 十进制计数器 N 进制(任意进制)计数器
按计数 方式分:
加法计数器 减法计数器 可逆计数 (Up-Down Counter)
按触发器翻转 是否同时分:
按开关 元件分:
同步计数器 (Synchronous ) 异步计数器 (Asynchronous )
概述
… … … … … …
一、时序电路的特点
1. 逻辑功能特点
输x1
任何时刻电路的 入xi
组合逻辑 电路
y输1 y出j
输出,不仅和该时刻 的输入信号有关,而 且还取决于电路原来 的状态。
q1
w1
ql 存储电路 wk
2. 电路组成特点 (1) 与时间因素 (CP) 有关; (2) 含有记忆性的元件(触发器)。
Q2、Q1、Q0
设计方法一:按前述设计步骤进行 (P297 299)
设计方法二: 按计数规律进行级联
来一个CP
CP Q2Q1Q0 C 翻当转Q0一=1次,CP
00 10
00 01
0 0
当到Q来1Q即0=翻1,转CC=P
Q2n
Q1n
Q0n
2 0 1 0 0 到来即翻J转0= K0 = 1 = T0 30 11 0

实验三时序逻辑电路PPT课件

实验三时序逻辑电路PPT课件
1用异步清零法实现6进制计数器2用同步置数法实现8进制计数器画出用d触发器组成的三进制计数器的电路图
实验三、时序逻辑电路 一、实验目的
1.掌握D、JK触发器的逻辑功能和使用
2.掌握中规模集成计数器74LS161、74LS90 的逻辑功能和使用方法。
3.掌握用触发器和中规模集成电路构成任意
进制计数器的方法。
5.比较反馈同步置数法和异步清零法各自的优缺点。
6.总结时序电路的特点及使用体会。
2021
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注意事项
⒈ CP脉冲一般由函数发生器的TTL端 输出。
⒉ CC4511是CMOS件,不能把管脚悬空 作为高电平处理,5脚为锁存端,一定 正确连接。
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4
3、用74LS161构成六进制计数器
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4、74LS90功能管脚图:
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6
将二进制和五进制计数器级联可构成十进制计数器:
计数器的输出端 QD QC QB QA为8421BCD 码十进制计数器
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计数器的输出端 QA QD QC QB为 5421BCD码十进制 计数器。
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实验报告要求
⒈ 画出用D触发器组成的三进制计数器的电路图。
2.画出用两种不同方法组成的6进制、8进制完整电 路图(包括分频器)。
3.用坐标纸对应时间轴,画出6进制计数器CP、Q0、 Ql、Q2、Q3五个波形的波形图,标出周期,并比较它 们的相位关系。
4.说明同步计数器和异步计数器的区别是什么?
8
三、实验内容
1. 用D触发器(74LS74)设计一个三进制同 步加法计数器,用示波器观察波形。
以下实验内容2和3任选一个: 2. 用74LS161设计一个任意进制计数器,并

实验三时序逻辑电路的设计

实验三时序逻辑电路的设计

实验三时序逻辑电路的设计电14 杨天宇2011010949一、实验目的1、学习时序逻辑电路的分析方法和设计方法;2、熟悉并掌握利用中小规模芯片实现时序逻辑电路的方法。

;3、提高调试数字电路的能力。

二、预习任务1、根据试验任务要求完成电路设计,包括:(1)查阅元件盒中74HC74、74HC191和74HC161的引脚图、功能表和时序图。

74HC74:引脚图:功能表:74HC191(十六进制、异步预置数、无置零)引脚图:功能表:时序图:74HC161(十六进制、异步置零、同步预置数)引脚图:功能表(左图):时序图(右图):(2)根据实验二中的建议步骤,并根据本次实验的任务要求,写出电路设计的思路,并根据任务和盒中74系列芯片画出实现电路功能的逻辑图。

三、实验任务(一)必做任务步骤1 利用74HC161设计一个六十进制计数器由于需要接入数码管进行显示,因此需要将60分解成个位10乘以十位6,分别用十六进制计数器表示。

此处两个十六进制计数器均选用74HC161(异步置零、同步预置数),二者均使用同步预置数来实现六十进制,设计电路图如下,异步置零端口CLR接高电平,经仿真可以实现0~59的显示。

步骤2 利用74HC191设计一个十二进制计数器(0~11)用两个74HC191(异步预置数、无置零)输出十二进制信号,得到的信号为0至11,需要将其接入两只数码管。

由于74HC191为异步预置数,因此需要在输出为12时产生置数信号。

设计电路图如下,CLK暂时接时钟信号,经仿真可以实现0~11的显示。

步骤3 用十二进制计数器和六十进制计数器设计时钟电路将前面两个电路进行连接,将分钟的进位信号作为时钟的CLK,经仿真可以实现00:00~11:59的显示。

步骤4 修改设计实现手动清零可以用学习机上的拨码开关输入0或1,当输入为0时异步置零,输入为1时正常计数。

在设计电路图和仿真时用开关替代拨码开关。

设计电路图如下,经仿真可以实现手动清零。

实验时序电路实验报告

实验时序电路实验报告

实验时序电路实验报告摘要:时序电路是数字电路中的一种重要电路,它负责控制系统中各个部件和信号的时序关系。

本实验旨在通过设计和实现一个简单的时序电路,加深对时序电路原理的理解,并掌握时序电路设计的基本方法和步骤。

在实验中,我们采用了JK触发器和计数器等器件,通过逻辑电平的高低和输入信号的输入顺序来实现不同的时序控制功能。

通过实验我们发现,在正确配置和连接时序电路的各个部件后,时序电路可以准确地按照预定的时序顺序进行工作,实现了预期的控制效果。

一、实验目的1. 了解时序电路的基本概念和工作原理;2. 掌握JK触发器和计数器的基本特性和设计方法;3. 设计和实现一个简单的时序电路。

二、实验器材和设备1. 实验台板2. 集成电路(IC):7404、74107、741613. 电源、导线等三、实验原理1. 时序电路简介时序电路又称为序贯电路,是数字电路中按照一定的时序和顺序进行工作的电路。

它根据输入信号和内部时钟信号的时序关系来控制系统的输出,能够实现各种复杂的逻辑控制功能。

时序电路对时钟信号的边沿触发具有较高的要求,通常使用触发器作为时序电路的基本单元。

2. JK触发器JK触发器是一种常用的时序电路元件,具有两个正反馈输入端(J和K)和两个输出端(Q和Q')。

JK触发器的工作原理是当时钟触发信号为上升沿时,J、K输入信号控制Q输出端的电平状态。

3. 计数器计数器是一种常用的时序电路模块,它可以根据时钟信号的输入进行计数,并输出对应的计数结果。

常见的计数器有二进制计数器、十进制计数器等。

四、实验内容和步骤1. 实验电路的设计根据实验要求和所学知识,设计一个简单的时序电路。

本实验中,我们设计一个由两个JK触发器和一个计数器构成的时序电路。

其中,JK触发器用于接收输入信号和时钟信号,并根据输入信号的顺序和时钟信号的边沿触发生成输出信号;计数器用于对输入信号的个数进行计数,并根据计数结果控制输出信号的状态。

数字电子技术基础 时序逻辑电路 时序逻辑电路的设计方法PPT学习教案

数字电子技术基础   时序逻辑电路  时序逻辑电路的设计方法PPT学习教案
则可得出各触发器的驱动方程为
J3 Q2Q1Q0
J
2
Q1Q0
J1 Q0
J
0
Q3Q2
K3 Q2 K2 Q3Q1Q0 K1 Q0 K0 1
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由驱动方程可画出十三进制计数器的逻辑电路,如图5.4.2所 示
CP
FF0
FF1
FF2
Q2 FF3
1J Q C1
Q0 1J
Q1 Q
C1
& 1J Q C1
10/00 01/00
AB/XY S2
00/00
注:由于实际中不可能同时投入一枚一元硬币和五角硬币,故 AB=11的情况不出现,做约束项处理。
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设S0、S1和S2分别用00、01和10表示,则取触发器的位数为M=3
则电路的次态/输出的卡诺 图为
AB
Q1n Q0n
00
00
00/00
01 11 10
1
S2 0 0 1 0 0
2
S3 0 0 1 1 0
3
S4 0 1 0 0 0
4
S5 0 1 0 1 0
5
S6 0 1 1 0 0
6
S7 0 1 1 1 0
7
S8 1 0 0 0 0
8
S9 1 0 0 1 0
9
S10 1 0 1 0 0
10
S11 1 0 1 1 0
11
S12 1 1 0 0 1
12
11 × × × × 10 0 0 × 0
Q0n1
11 × × × × 10 0 1 × 1
Y
11 × × × × 10 0 0 × 1
Z
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时序电路的设计实验报告

时序电路的设计实验报告

时序电路的设计实验报告时序电路的设计实验报告引言:时序电路是数字电路中的一种重要类型,它在各种电子设备中都有广泛应用。

本实验旨在通过设计一个简单的时序电路,来加深对时序电路原理和设计方法的理解。

实验目的:1. 理解时序电路的基本原理和工作方式;2. 掌握时序电路的设计方法;3. 通过实际设计和调试,提高电路设计和故障排除的能力。

实验器材和元件:1. 逻辑门集成电路(例如74LS00、74LS04等);2. 触发器集成电路(例如74LS74等);3. 电阻、电容、开关等辅助元件;4. 示波器、数字信号发生器等测试设备。

实验原理:时序电路是根据输入信号的时序关系来控制输出信号的电路。

它通常由触发器、计数器、多路选择器等组成。

触发器是时序电路的基本组成单元,它能够存储和传递数据,并且根据时钟信号的变化来改变输出状态。

实验步骤:1. 根据实验要求,确定时序电路的功能和输入输出要求;2. 根据功能要求,选择合适的逻辑门和触发器进行电路设计;3. 根据设计原理,绘制电路原理图;4. 按照原理图,进行电路的布线和焊接;5. 使用数字信号发生器提供输入信号,通过示波器观察输出信号;6. 调试电路,确保电路按照设计要求正常工作;7. 对电路进行性能测试和稳定性测试;8. 记录实验数据和观察结果;9. 分析实验结果,总结电路设计中的问题和经验。

实验结果:经过设计和调试,本次实验成功实现了所要求的时序电路功能。

输入信号经过时序电路处理后,输出信号按照预期的时序关系变化。

实验数据表明,电路的稳定性和性能良好。

实验总结:通过本次实验,我深入了解了时序电路的原理和设计方法。

在实际操作中,我遇到了一些问题,例如电路布线不当导致信号干扰、触发器的选择不合适等。

通过调试和修改,我逐渐解决了这些问题,并获得了宝贵的经验。

同时,我也意识到了时序电路设计的重要性,它直接影响到整个电子设备的性能和稳定性。

未来展望:时序电路是数字电路中的基础知识,我将继续深入学习和研究相关内容。

数字电路时序设计

数字电路时序设计

数字电路时序设计时序设计是数字电路设计中的重要部分,它负责处理和控制电路中的时序信号。

时序设计不仅涉及到时钟信号的产生和传播,还包括时序逻辑电路的设计和时序约束的建立。

本文将介绍数字电路时序设计的基本原理和常用技术手段。

一、时序设计的基本原理时序设计是指在数字电路中,通过合理地控制信号的时间顺序和时机,实现对电路的各种操作和功能的精确控制。

其基本原理包括以下几点:1. 时钟信号的产生和传播:时钟信号是数字电路中重要的时序信号,它的产生和传播需要考虑到时钟频率、时钟相位、时钟的稳定性等因素。

时钟信号的产生可以通过晶体振荡器、计数器等电路来实现;时钟信号的传播则需要通过时钟树网络和时钟分配策略来保证时钟信号的稳定性和准确性。

2. 时序逻辑电路的设计:时序逻辑电路是指在数字电路中,根据时钟信号的触发沿或边沿来控制电路中的状态变化和信号传输的电路。

时序逻辑电路的设计需要考虑到寄存器、计数器、状态机等电路的选择和配置,以及触发器的使用和时序逻辑的优化等方面。

3. 时序约束的建立:时序约束是指在时序设计中,对时钟信号的频率、占空比、时钟关系等要求进行具体规定和约束。

时序约束的建立需要根据实际应用需求和电路特性来确定,以确保电路的时序性能符合设计要求,例如保证数据的正确性、减少功耗等。

二、常用的时序设计技术手段1. 同步时序设计:同步时序设计是指通过时钟信号来同步电路的工作,即电路中的状态变化和信号传输仅在时钟边沿或触发沿上发生。

同步时序设计具有时钟稳定性好、抖动较小、电路布局布线灵活等优点,适用于大多数数字电路设计。

2. 异步时序设计:异步时序设计是指电路中的状态变化和信号传输在时钟信号之外的其他条件下发生,不依赖于时钟信号的同步控制。

异步时序设计适用于对响应时间要求较高或者对功耗控制较为重要的应用场景,但也存在着电路复杂、设计布线难度大、状态和信号的稳定性难以保证等缺点。

3. 管脚映射和物理布局:在时序设计中,管脚映射和物理布局是影响时序性能的重要因素。

数字电子技术实验报告

数字电子技术实验报告

实验报告课程名称数字电子技术实验项目门电路逻辑功能及测试、译码器及其应用、时序电路测试及研究、集成计数器及其应用项目一门电路逻辑功能及测试一、实验目的1、熟悉门电路的逻辑功能。

2、熟悉数字电路实验装置的结构、基本功能和使用方法。

二、实验原理用以实现基本逻辑运算和复合逻辑运算的单元电路通称为门电路。

常用的门电路在逻辑功能上有与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等几种。

基本逻辑门可以分为分立器件电路和集成电路(Integrated Circuit,简称IC)两类。

用二极管、三极管和电阻等分立元器件组成的基本逻辑门电路即是分立器件电路。

随着集成电路制造工艺的日益完善,集成电路得到广泛应用。

集成基本逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件,是构成各种复杂数字电路的基本逻辑单元,任何复杂的组合电路和时序电路都可用基本逻辑门通过适当的组合连接而成。

掌握各种基本逻辑门电路的逻辑功能、工作原理和电气特性,对于正确使用数字集成电路是十分必要的,是数字技术工作者所必备的基本功之一。

门电路的逻辑函数式分别为:与门Y =A·B或门Y =A+B非门Y =与非门Y =与非门Y =或非门Y =异或门Y =A⊕B与或非门Y =与门的逻辑功能为“有0 则0 ,全1 则1”;或门的逻辑功能为“有1则1 ,全0 则0”;非门的逻辑功能为输出与输入相反;与非门的逻辑功能为“有0 则1 ,全1 则0”;或非门的逻辑功能为“有1 则0 ,全0 则1”;异或门的逻辑功能为“不同则1 ,相同则0”。

三、实验内容及步骤实验前先检查实验箱电源是否正常。

然后选择实验用的集成电路连好线,特别注意Vcc 及地线不能接错。

线接好后经检查无误方可通电实验。

1、集成与非门74LS20的逻辑功能测试选用74LS20一只。

74LS20为双4输入与非门, 即在一块集成块内含有二个互相独立的与非门,每个与非门有4个输入端。

如图1-1(a)所示。

数字电子技术经典教程 时序电路

数字电子技术经典教程 时序电路

钟控D 钟控D锁存器
锁存器——74HC573 4.集成三态输出8D锁存器 集成三态输出 锁存器
OE
跟随输入D变化 当 当LE=1时,输出 跟随输入 变化, LE=0时,输出 保持不变 时 输出Q跟随输入 变化, 时 输出Q保持不变 当OE=0时,输出高阻态。 时 输出高阻态。
触发器
本节主要内容 介绍3 介绍3种不同结构的触发器 主从触发器 维持阻塞触发器 利用传输延迟触发器 介绍5 介绍5种不同功能的触发器 JK触发器 SR触发器 SR触发器 D触发器 JK触发器 T触发器 T’触发器 触发器
基本SR锁存器 基本SR锁存器 SR
♦ 输入和输出的关系
0 1
G1
R
≥1
Q
0 1
S R 0 0 1 1 0 1 0 1
Q
不 0 1 0
Q
变 1 0 0
≥1
0 1
S
G2
Q
输 出 不 变
1 0
基本SR锁存器 基本SR锁存器 SR
♦ 输入和输出的关系表 已知输入R、 波形图 波形图, ♦ 已知输入 、S波形图,试画 Q 波形图, 出 Q、 波形图,设SR锁存器的 锁存器的 初态为0。 初态为 。
触发器
1.钟控锁存器存在 的空翻现象
G3
D
& 1
G1
&
Q
CP
D
G5
CP
&
&
Q
Q
G4
G2
在一个CP脉冲周期内, 在一个 脉冲周期内,锁存器状态变化多于一次的现 脉冲周期内 象称为空翻 空翻。 象称为空翻。 空翻带来两个问题:一是锁存器的抗干扰能力下降; 空翻带来两个问题:一是锁存器的抗干扰能力下降; 二是限制了锁存器的使用范围。 二是限制了锁存器的使用范围。

时序逻辑电路的设计

时序逻辑电路的设计

时序逻辑电路的设计
时序逻辑电路是一种基于时钟信号的逻辑电路,它能够对输入信号进行存储和处理,并在时钟信号的控制下按照特定的时间序列输出结果。

其中,时钟信号用于同步不同的电路部件,确保它们在同一时刻执行相同的操作,从而保证电路的正确性和可靠性。

时序逻辑电路的设计通常包括以下几个步骤:
1. 确定电路功能:首先需要明确电路需要实现的功能,包括输入信号的类型和数量、输出信号的类型和数量,以及需要进行存储和处理的数据类型等。

2. 选择适当的电路模型:根据电路的功能需求,选择适当的电路模型,例如有限状态自动机、计数器、寄存器等。

3. 设计电路结构:根据选择的电路模型,设计电路的结构,包括逻辑门的连接方式、存储单元的类型和数量等。

4. 编写Verilog代码:使用Verilog语言编写电路的描述代码,包括输入、输出端口、内部信号、逻辑门的连接方式、存储单元的类型和数量等。

5. 仿真和验证:使用仿真工具对设计的电路进行验证,并进行必要的修正和调
整,确保电路的正确性和可靠性。

6. 实现和测试:将设计的电路实现到FPGA或ASIC芯片中,并进行测试和验证,以确保电路能够正确地执行其功能。

时序逻辑电路的设计需要具备一定的电路设计和Verilog编程技能,同时需要对时序逻辑电路的原理和特性有深入的理解。

电子设计中的时序电路设计

电子设计中的时序电路设计

电子设计中的时序电路设计
时序电路是电子设计中非常重要的一部分,它用于控制信号在电子系统中的时
序和顺序。

时序电路的设计涉及到时钟信号的分配、同步和延迟等方面,是确保整个系统正常工作的关键因素。

在进行时序电路设计时,首先需要明确系统的时钟信号源以及时钟频率。

时钟
信号是整个系统中的主导信号,它决定了数据的传输速度和时序关系。

因此,在设计时需要保证时钟信号的稳定性和准确性,避免产生时序偏差和时序冲突。

另外,在时序电路设计中,时序分析是必不可少的一步。

时序分析可以帮助设
计人员理清系统中各模块之间的时序关系,确定数据传输的路径和时序要求。

通过时序分析,可以发现潜在的时序问题,并及时进行调整和优化,确保系统的可靠性和稳定性。

此外,在时序电路设计中,还需要考虑时序同步和时序延迟的问题。

时序同步
是指保证不同模块之间的时序一致性,避免数据传输过程中出现时序不匹配的情况。

而时序延迟则关系到数据在不同模块之间的传输速度和时序关系,需要设计合适的延迟电路来保证数据的正确接收和传输。

总的来说,时序电路设计是电子设计中至关重要的一环,它直接关系到整个系
统的性能和稳定性。

设计人员需要充分理解时序电路的原理和设计要求,合理规划时序分配和时序关系,通过时序分析和验证确保系统的正常工作。

只有做好时序电路设计,才能保证整个电子系统的可靠性和性能优化。

时序电路实验报告

时序电路实验报告

时序电路实验报告时序电路实验报告引言:时序电路是数字电路中的一种重要类型,它能够根据输入信号的时序关系来控制输出信号的变化。

本次实验旨在通过设计和测试不同类型的时序电路,加深对时序电路原理和应用的理解。

一、实验目的本次实验的主要目的有以下几点:1. 理解时序电路的基本原理和工作方式;2. 学会使用逻辑门和触发器等基本元件构建时序电路;3. 掌握时序电路的设计和测试方法。

二、实验器材和元件1. 实验器材:数字逻辑实验箱、示波器、数字信号发生器等;2. 实验元件:逻辑门(与门、或门、非门)、触发器(RS触发器、JK触发器)、电阻、电容等。

三、实验过程及结果1. 实验一:RS触发器的设计与测试RS触发器是最基本的触发器之一,由两个交叉连接的与门和非门组成。

我们首先根据真值表设计RS触发器的逻辑电路,并使用逻辑门和电阻电容等元件进行实际搭建。

通过输入不同的时序信号,观察输出的变化情况,并记录实验结果。

实验结果表明,RS触发器能够稳定地存储和传递输入信号。

2. 实验二:JK触发器的设计与测试JK触发器是一种改进型的RS触发器,它具有更多的功能和应用。

我们在实验中使用与门和非门构建JK触发器,并通过输入不同的时序信号,观察输出的变化情况。

实验结果表明,JK触发器可以实现存储、传递和翻转等多种功能,具有较高的灵活性和可靠性。

3. 实验三:时钟信号的设计与测试时钟信号是时序电路中非常重要的一种输入信号,它能够控制时序电路的运行和同步。

我们在实验中使用数字信号发生器产生不同频率和占空比的时钟信号,并通过示波器观察和分析实际输出的时序波形。

实验结果表明,时钟信号的频率和占空比对时序电路的运行和输出有着重要的影响。

四、实验总结通过本次实验,我们深入了解了时序电路的基本原理和应用,掌握了时序电路的设计和测试方法。

实验结果表明,时序电路能够根据输入信号的时序关系来控制输出信号的变化,具有较高的可靠性和灵活性。

时序电路在数字电路中起着重要的作用,广泛应用于计算机、通信和控制系统等领域。

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数字电子技术基础
实验报告
题目:实验三时序电路设计
小组成员:
小组成员:
实验三时序电路设计
一、实验目的
1.熟悉使用QuartusⅡ软件内嵌函数,实现脉冲信号;
2.了解掌握实验开发板上数码管和LED部分
3.强化对74161二进制计数器、7447七段译码器、74194移位寄存器的理解和应用。

二、实验要求
要求1:参照参考内容,用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter 实现50M分频,输出频率为1Hz秒脉冲信号,用实验板上绿色LED灯观察。

要求2:参照参考内容中数码管显示控制电路设计方法,用74161二进制计数器、7447七段译码器和若干门电路,用原理图输入方法实现一个七段数码管上显示0、1、2、3、4、5、0、2、4、1、3、5。

要求3:参照参考内容,用74161二进制计数器、74194移位寄存器和若干门电路,用原理图输入方法实现彩灯控制器电路设计。

验收要求:将要求2和要求3同时在电路上实现,验收时能够说明电路设计的原理。

注:如果电脑软件出现Megafunction无法启用,可利用绑定按键开关作为时钟信号,验收时需要演示波形仿真结果。

三、实验设备
(1)电脑一台;
(2)数字电路实验箱;
(3)数据线一根。

(4)EDO实验开发板一个
四、实验原理
要求1:(1)用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter实现50M分频,
输出频率为1Hz秒脉冲信号,并用实验板上绿色LED灯观察。

要求2:
(1)74161二进制计数器实现输出序列逻辑;
(2)7447七段译码器驱动七段译码管,共阳极数码管显示;
(3)经过卡诺图化简实现码制转换所需序列;
要求3:
(1)74161二进制计数器实现输出序列逻辑,同上;
(2)四位双向移位寄存器,具有左移,右移、保持、等功能。

五、实验内容
1、(要求一)
(1)原理图(Multisim和QuartusII中绘制的原理图):
上图所示原理图利用QuartusⅡ内建宏实现时钟端信号频率为1Hz。

2、(要求二)
(1)逻辑表达式变换过程
74161与7447七段译码器真值表对应关系如下:
Q c Q B Q A F D F C F B F A
0010001 0100010 0110011 1000100 1010101 1100000 1110010 0000100 0010001 0100011 0110101卡诺图如下
F C:
F B:
F A:
A
B
D
A
B
D
B
C
C
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q+
+
=
F
A
B
D
A
B
C
B
Q
Q
Q
Q
Q
Q
F+
=
A
C
D
A
B
B
D
A
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
F+
+
=
=
D
F
(2)原理图(QuartusII中绘制的原理图):(3)波形仿真:
(4)记录电路输出结果
3、(要求三)
(1)电路分析和变换过程
电路中741LS61(2)的QA取反与74LS194(1)的S0连在一起,
74LS194(2)的QA和S1直接连接,741LS61(1)的QA取反与本片的左移输入端SL连在一起,QD取反与SR连在一起。

电路中741LS61(2)的QD取反后连在右移输入端SR上,741LS61(2)的QA取反后连在左移输入端SL上,741LS61(1)的QD取反与74LS194(2)的SI上,741LS61 2的S0直接和74LS194(1)的QD连接。

(2)原理图(QuartusII中绘制的原理图):
(3)波形仿真:(去掉原理图中的1Hz脉冲,改为输入端)
(4)记录电路输出结果
数字电子技术实验由仿真结果可得;随着时钟脉冲下降沿的到来,花型——由两边向中间对称性依次亮,全亮后仍由两边向中间依次灭:花型——8路灯分为两半,从左自右顺次亮,再顺次灭;花型——8路灯分为两半,从右向左顺次亮,再从右向左顺次灭;花型——由中间向两边对称性一次亮,全亮后仍由中间向两边依次灭,并且循环出现。

六、实验过程中的问题
1.74161有时未产生置数或清零信号,且在原理图中尽可能使用置数,清零可能出现异常(同步置数,异步清零);
2.在原理图合并过程中,出现所粘贴原理图连线会变动的现象,导致运行出错。

3.由于对TTL集成元器件的使能端处理的不得当,影响元器件的工作状态和工作时间序列。

七、心得体会
1.本实验是对数字电子技术基础课程中相关内容的复习,同时也是一种实践的拓展。

让我们更深刻的体会到了知识在实践中应用的效果;
2.在仿真和具体操作软件的过程中,遇到错误和不解之处,先自我发现问题,也积极地和同学探讨、向老师请教,认识到了自己的不足。

3.在得到正确结果后产生了对自己和组员的充分肯定,对时序逻辑电路分析和移位寄存器有了进一步理解,增强了自己对数电课程的兴趣。

11。

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