用JK触发器和门电路设计一个4位格雷码计数器

福建农林大学金山学院

课程设计报告

课程名称：数字逻辑

课程设计题目：用JK触发器和门电路设计一个4位

格雷码计数器

姓名：

系：

专业：

年级：

学号：

指导教师：

职称：

2011年6 月29 日

用JK触发器和门电路设计一个4位格雷码计数器

一、实验目的

1、用JK触发器和门电路设计一个4位格雷码计数器。

2、加强对格雷码的认识。

3、熟悉对JK触发器的使用。

4、利用仿真软件Multisim对数字电路进行仿真和实现。

二、仿真软件Multisim介绍

（注：因为本课程设计用的是2011年的版本，所以对此进行简单的介绍）

⑴仿真软件：NI Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA 工具软件。作为Windows 下运行的个人桌面电子设计工具，NI Multisim 是一个完整的集成化设计环境。NI Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学员可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来，并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。

⑵特点：①直观的图形界面。②丰富的元器件。③强大的仿真能力。④丰富的测试仪器。⑤完备的分析手段。⑥独特的射频(RF)模块。⑦强大的MCU模块。

⑧完善的后处理。⑨详细的报告。⑩兼容性好的信息转换。

三、实验步骤（包括设计过程、仿真结果和结果分析）

⒈设计过程

8 1 1 0 0 0 9 1 1 0 1 0 10 1 1 1 1 0 11 1 1 1 0 0 12 1 0 1 0 0 13 1 0 1 1 0 14 1 0 0 1 0 15 1 0 0 0 1 16 0 0 0 0 0

② 按状态转换表的计数顺序可得****3210Q Q Q Q 的卡诺图：

从而分别得出*3Q 、*2Q 、*1Q 、*0Q 、C 的卡诺图：

③ 由卡诺图得出状态方程和输出方程：

*''''''''3313021021032103()()'Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q =++=+ |*''''''2212031031023102()()'Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q =++=+

*'''11032032023010321(()')(())'Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q =++=⊕+⊕

*'''''''032132132132132103210()'()'Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q =+++=⊕⊕+⊕⊕'''3210C Q Q Q Q =

④ 又JK 触发器的特性方程为：*''Q JQ K Q =+,所以可得驱动方程：

''3210J Q Q Q =，'''3210K Q Q Q = ''2310J Q Q Q =，'2310K Q Q Q =

1320()'J Q Q Q =⊕，1320()K Q Q Q =⊕ 0321()'J Q Q Q =⊕⊕，0321K Q Q Q =⊕⊕

⑤ 由驱动方程可画出逻辑电路图：

⒉仿真结果

①原理图如下：

②部分波形图如下：⑴0000~1101

⑵1101~0011

③电路状态变化如下：

⑴

32100000

Q Q Q Q=,0

C=

⑵

32100001

Q Q Q Q=,0

C=

⑶

32100011

Q Q Q Q=,0

C=

3210

⑸

32100110

Q Q Q Q=,0

C=

⑹

32100111

Q Q Q Q=,0

C=

3210

⑻

32100100

Q Q Q Q=,0

C=

⑼

32101100

Q Q Q Q=,0

C=

3210

⑾

32101111

Q Q Q Q=,0

C=

⑿

32101110

Q Q Q Q=,0

C=

3210

⒁

32101011

Q Q Q Q=,0

C=

⒂

32101001

Q Q Q Q=,0

C=

⒃32101000Q Q Q Q =,1C =

⒊结果分析

当3Q 、2Q 、1Q 、0Q 从00001000:完成一个循环时，进位输出C 才为1，其他情况都为0，符合题意要求。

四、实验总结

通过这次课程设计，我进一步的学习了仿真软件Multisim 的相关功能，对其里面的电子元件也有了更深入的了解。在整个电路设计的过程中，我学习了格雷码的使用以及JK 触发器的知识，再一次复习了真值表和卡诺图的使用。同时自身的分析问题能力和动手画图能力也得到了提高。