位串入并出的转换器资料

设计8位串入并出的转换电路
一、实验目的：
1、学习MAX+ plusⅡ软件的使用方法。

2、熟悉和掌握原理图设计的流程。

二、实验内容：
用74194、74273、D触发器等器件组成8位串入并出的转换电路，要求在转换过程中数据不变，只有当8位一组数据全部转换结束后，输出才变化一次。

三、设计思路
1.、利用2片74194对输入信号进行移位将其输出至各个2片74194输出端，再将各个输出端接74273将信号输出，以实现串入并出的功能。

2、通过控制74273的时钟来实现串入并出的位数，题目中为8位，可用74194的输出进行控制。

3、通过调整各芯片和D触发器的时钟触发沿以完成当8位一组数据全部转换结束后，才进行输出。

四、实验步骤：
本实验基于MAX+ plusⅡ原理图设计实现一个8位串入并出的转换电路，主要分3步实现：设计输入、设计编译、设计仿真。

首先在windows操作系统启动“Quartus II”，进入下图所示的集成开发环境。

1、设计输入
新建工程：
为工程添加原理图：
调用D触发器：
调用芯片74194：
调用芯片74273
调用非门：
调用INPUT和OUTPUT将各元器件连接起来，原理图设计完成。

2、设计编译：
文件建立完毕，点击右上角的紫红色按钮Start Compilation进行编译
3、设计仿真：
进行软件仿真Example.vwf：左侧右键->Insert Node or Bus（或直接双击），在对话框中选择Node Finder，导入输入输出端
创建波形文件：
加入节点：
选择端口：
选择完成：
进行仿真：
五、原理图分析
（*时钟信号每周期为上升沿开始）
1、输入信号经过一个时钟信号下降沿触发的D触发器，将信号输入第一片74194的SRSI。

2、将第一片74194的Q4接第二片74194的SRSI，A端接vcc，将两片74194的SLSI，S0接vcc，其余A,B,C,D端接地，将第二片74194的Q4输出端过下降沿触发的D触发器，接入到两片74194的S1。

在输入第一个高电平“1”信号后，在时钟信号上升沿触发后，两片74194进行置数，将第一片74194的QA置为1，其他置为0。

在之后1个时钟周期，时钟信号上升沿触发条件下，S1=0，S2=1；芯片作右移。

第一块芯片的SRSI将移位至QA，QA移位至QB，QB 移位至QC……最终将第二片74194的QC移至QD输出给S1。

S1依旧为0继续右移。

在8个时钟周期后，输入信号8个周期的输入依次赋给第二片74194
的QD,QC,QB,QA和第一片74194的QD,QC,QB,QA。

此时，经过8次时钟信号上升沿触发条件，第二片74194的输出为置数后的第一片74194的QA的值，为1并输入给2片74194的S1，在上升沿时钟信号触发下对2片74194进行重新置数，以实现8个时钟周期的循环。

3、在第8个时钟周期的下降沿，第二片74194的QD通过D触发器为使第一片74273的时钟端由0变为1，为第一片74273的时钟端提供了一个上升沿，第一片74273实现Q1=D1,Q2=D2……Q8=D8。

在第8个时钟周期的上升沿，为第二片74273的触发沿，将信号并行输出。

六、仿真结果分析：
图六—1
图六—2
图六—3
仿真结果中时输入信号第一个1在时钟信号周期内为开关功能，之后便开始实现8位串入并出的电路转换。

在以上三张图中，时钟信号周期为10ns，输入信号的第一个1
为提示信号，相当于开关功能。

之后连续八个周期为输入信号，输入第八个信号后开始实现8位串入并出的电路转换。

图1中输入信号第一个1完成开关功能后，输入的八个信号为10011001，o8—o1分别输出10011001，实现电路的串入并出转换。

图2中输入信号刚开始的0信号为无用信号，直到第一个1完成开关提示后，输入的八个信号为10110110，o8—o1分别输出10110110，完成串入并出的转换。

图3中输入信号刚开始的1完成提示功能后，输入信号的八个信号为00010101，o8—o1分别输出八个信号为00010101，完成转换功能。

七、设计过程中的错误分析及改进
1、在设计之初，采用一片74273、两片74194、两个D触发器、一个非门等设计的原理图：
输出的波形仿真图：
采用一片74273、两片74194、两个D触发器、一个非门等设计成的原理图，仿真出来的波形图，输出信号从七个半周期就开始输出，与题目要求的八周期后才能输出八个完整信号相矛盾，所以考虑改进方案。

改进方案：
在原来电路的基础上再增添一片上升沿触发的74273芯片，并进行电路的改进。

改进后原理图如成果，仿真正确。

八、可改进之处
此设计成果不足之处是输入必须要有一个高电平为“1”的提示信号，然后电路才能正常工作。

可改进为：输入端刚开始置为1，待输入有效时钟边沿后，输入
置为当前输入，电路自0时刻起便可正常工作。