一位加法计数器大图(数电)
《数字电路计数器》PPT课件
74LS90的级联扩展
2. 同步级联 这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的
时钟脉冲，而低位计数器的进位输出送高位计数器的计数控 制(使能)端。
15.3.2 任意进制计数器的构成方法
集成计数器可以加适当反馈电路后构成任意模值计数器。
设计数器的最大计数值为N，若要得到一个模值为M(＜ N)的计数器，则只要在N进制计数器的顺序计数过程中， 设法使之跳过(N-M)个状态，只在M个状态中循环就可以了。 通常MSI计数器都有清0、置数等多个控制端，因此实现模 M计数器的基本方法有两种：
工作波形
0111
0110
0101
0100
0011
CP Q0 Q1 Q2 Q3
用反馈置数法构成九进制加法 计数器(2)
1
ET Q0 Q1 Q2 Q3 CO
1 EP
74LS161
CP ＞CP CR D0 D1 D2 D3 LD
1
11 10
LD CO
4位二进制计数器状态表
计数顺序
电路状态
Q3
Q2
Q1
0 0 000
X 0 X 计数状态
X0 X 0
情况一：计数时钟先进入CP0时的计数编码。
Q3
CP
Q0
CP0 2
CP1
Q2 5
Q1
Q3 Q2 Q1 CP1 Q0
000
0
000
1
001
0
001
1
十进 制数
0 1 2 3
Q3 Q2 Q1
000 001 010 011 100
010 010 011 011 100 100 000
04 15 06 17 08 19 00
计数器(Counter) 数电课件
2. N进制计数器的构成方法
Ⅰ. 用同步清零端或置数端归零构成N进制计数器
数器。 M通常又叫做计数器的容量，或计数器的计数长度。
3. 分类
Ⅰ. 计数器按计数进制可分为二进制计数器、十进制计数器和N进制计数器； Ⅱ. 按计数的增减趋势可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器；
Ⅲ. 按计数器中各触发器的状态翻转是否与计数脉冲同步分为同步计数器和异步计数器。
二、二进制计数器 1. 二进制同步计数器
CP0 CP
CP1 Q0n CP2 Q1n
CP3 Q0n
Q n 1 0
Q0n
Q n 1 1
Q3n Q1n
Q n 1 2
Q2n
Q n 1 3
Q2nQ1n
D触发器特性方程 ⑥. 驱动方程组
Qn1 D
D0 Q0n；
二进制同步减法计数器的级间连接规律 ①. 驱动方程组
T0 J0 K0 1；
T1 J1 K1 Q0n；
T2 J2 K2 Q1n Q0n；
L
L
Ti
Ji
Ki
Q Q n n i1 i2
L
Q1n Q0n
i 1
Q
n。
j
数电实验 计数器逻辑功能和设计
2.5 计数器逻辑功能和设计1．实验目的（1）熟悉四位二进制计数器的逻辑功能和使用方法。
（2）熟悉二-五-十进制计数器的逻辑功能和使用方法。
（3）熟悉中规模集成计数器设计任意进制计数器的方法。
（4）初步理解数字电路系统设计方法，以数字钟设计为例。
2．实验仪器设备（1）数字电路实验箱。
（2）数字万用表。
（3）数字集成电路：74161 4位二进制计数器74390 2二-五-十进制计数器7400 4与非门7408 4与门7432 4或门3．预习（1）复习实验所用芯片的逻辑功能及逻辑函数表达式。
（2）复习实验所用芯片的结构图、管脚图和功能表。
（3）复习实验所用的相关原理。
（4）按要求设计实验中的各电路。
4．实验原理（1）计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。
计数器的种类很多，按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分，有同步计数器和异步计数器；根据计数进制的不同，分为二进制、十进制和任意进制计数器；根据计数的增减趋势分为加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功能计数器等。
（2）利用集成计数器芯片构成任意（N）进制计数器方法。
①反馈归零法。
反馈归零法是利用计数器清零端的清零作用，截取计数过程中的某一个中间状态控制清零端，使计数器由此状态返回到零重新开始计数。
把模数大的计数器改成模数小的计数器，关键是清零信号的选择。
异步清零方式以N作为清零信号或反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1；同步清零方式以N-1作为反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1。
还要注意清零端的有效电平，以确定用与门还是与非门来引导。
②反馈置数法。
反馈置数法是利用具有置数功能的计数器，截取从Nb到Na 之间的N个有效状态构成N进制计数器。
其方法是当计数器的状态循环到Na时，由Na构成的反馈信号提供置数指令，由于事先将并行置数数据输入端置成了Nb 的状态，所以置数指令到来时，计数器输出端被置成Nb，再来计数脉冲，计数器在Nb基础上继续计数至Na，又进行新一轮置数、计数，其关键是反馈识别码的确定与芯片的置数方式有关。
数电（ＰＤＦ）
第6 章时序逻辑电路61时序逻辑电路的简介§ 6.1 时序逻辑电路的简介时序逻辑电路结构基本单元:触发器(基本逻辑门+反馈线基本单元: 触发器( 基本逻辑门+ 反馈线)具有记忆功能输入输出取决于以前的状态同步的异步的所有触发器在时钟脉冲的同一个边沿被触发1时序电路分类触发器不在同一时刻触发时序电路的结构:组合逻辑电路+ 触发器（存储单元）X Z组合逻辑电路X: 外部输入Z：外部输出wQ触发器电路W: 控制输入J, K, D, TW:控制输入--J K D TQ:触发器的状态Q: 触发器的状态2XZ各变量之间的关系:组合逻辑电路(,)Z F X Q =)输出方程触发器电路wQ(,W H X Q =1n nG W +=特征方程驱动方程(,)QQ 按照电路中输出变量是否和输入变量直接相关时序电路Mealy -type (米里型)输出Z Q n X3Moore -type (莫尔型)输出Z ~ Q n§6.2 同步时序电路的分析电路分析: 给定电路, 研究电路的原理，描述电路的功能.例1: 分析下图的同步时序电路1)输入控制输入X J 0, K 0, J 1, K 14输出状态ZQ 1 (高位), Q 0 (低位)列出方程n nn表示当前状态不能省略n 表示当前状态，不能省略状态图图例0nQ 1n Q 11n Q +10n Q +XZ 状态表X/ZQ 1Q 00101000 0 00 0 10 1 00110010/00100001 0 01 0 11100 1 1010010/01/01/11/01/00000101 1 01 1 100110/10/010对应一个CLK每条转换线对应着真值表中的行7每条转换线对应着真值表中的一行4) 电路功能0/0X/Z Q 1Q 001110/01/01/11/01/0000/10/010状态图的主循环：摸3的双向加法器X=0, M-3 加法器：Z ＝1，进位；顺时针循环X=1M 3减法器借位8X=1, M-3 减法器：Z ＝1，借位。
数电实验简易计算器
北京邮电大学数电综合实验报告题目：简易计算器学院：信息与通信工程学院班级：学号：班内序号：姓名：数字电路综合实验报告简易计算器一、实验课题及任务要求设计并实现一个简易计算器。
基本要求：1.利用4X4 小键盘作为输入，包括：数字键0-9，清除键，等号键及‘+’‘-’‘*’运算符号键；2.实现输入为99 以内自然数的加、减、乘运算；3.能够实现多次连续计算（无优先级，从左到右计算结果），如：12+34×2-78=14；4.最大结果为99999（五位），溢出报警；5.用数码管显示输入的数字和结果，最左侧数码管用来表示数字的正负，其他五位数码管表示结果；结果的绝对值大于99999时，数码管显示‘Error’。
提高要求：1.实现输入为9999 以内自然数的加、减法；2.除法运算，不能除尽时小数保留1 位有效数字；3.能够区分运算优先级（先乘除，后加减），如：12+34×2-78=2 ；4.自拟其他功能。
二、系统设计2.1系统总体框图2.2逻辑流程图2.3MDS图2.4分块说明程序主要分为6个模块：分频器模块，键盘扫描模块，防抖模块，控制模块，数码管模块，报警模块。
VHDL文件devider包括分频器模块，keyboard包括键盘扫描模块，datain 包括防抖模块，控制模块，数码管模块，报警模块。
1.分频器模块系统时钟是50MHz，利用分频器得到25赫兹的时钟用于键盘扫描；100赫兹的时钟用于键盘去抖；1000赫兹的时钟用于数码管显示。
2.键盘扫描模块本模块主要完成是4×4键盘扫描，然后获取其键值，并对其进行编码，从而进行按键的识别。
键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可。
为了完成这一识别过程，在时钟的上升沿输出列扫描信号其中一列输出低电平，另外三列输出高电平；在时钟的下降沿读入行值，当四行全为1时，表明无键按下；若某一列的行值为0，表示该行有键被按下。
数电考试电路图
５．１．１YX 实验一实验二实验三实验四芯片７脚接地，１４脚接５Ｖ５．１．２实验一实验二５．１．４实验一实验三实验一 １３８、１４８译码编码５．１．５实验二 １３８、２０一位全加器全加和进位实验四 双１５３实现８选一数据选择器实验三 １５３一位全加器进位５．１．６实验一 Ｄ触发器逻辑功能八分频十六分频实验一 Ｄ触发器分频器（使用１ＫＨｚ方波）实验二 ＪＫ触发器逻辑功能实验四 ＪＫ触发器转换Ｄ触发器（使用单脉冲）实验五 ＪＫ触发器转换Ｔ触发器（使用１Ｈｚ脉冲或单脉冲）５．１．８实验一 １９２实现７进制清零法加法计数器（ＱＡ、ＱＢ、ＱＣ、ＱＤ接入数码管接口） 权位：ＱＡ－１、ＱＢ－２、ＱＣ－４、ＱＤ－８实验二 １６１实现７进制清零法加法计数器（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４接入数码管接口） 权位：Ｑ１－１、Ｑ２－２、Ｑ３－４、Ｑ４－８ 实验二 １６１实现７进制置数法加法计数器（Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４接入数码管接口） 权位：Ｑ１－１、Ｑ２－２、Ｑ３－４、Ｑ４－８实验三 双３９０实现２４进制清零法加法计数器 权位：从左到右１、２、４、８、１６74LS194功能表H－高电平 L－低电平 X－任意电平 ↑－低到高电平跳变a-d－A-D端的稳态输入电平Q A0-Q D0－规定的稳态条件建立前Q A－A D的电平Q An-Q Dn－时钟最近的↑前Q A－A D的电平实验五 １９４环形移位寄存器５．１．９实验一 ７４ＬＳ１２３方波转窄脉冲电路 ７４ＬＳ１２２方波转窄脉冲电路 （使用１ＫＨｚ方波）实验二 ７４ＬＳ１２１脉冲整形或展宽电路 使用１ＫＨｚ方波 Ｒ＝１ｋ ０．７ｕＦ ＜Ｃ＜１．４ｕＦ ｔ＝０．７ＲＣ５．１．１０实验一 ＮＥ５５５单稳态触发器 Ｒ＝１００ｋ Ｃ＝４．７ｕＦ 使用单脉冲实验二 ＮＥ５５５单稳态触发器 Ｒ＝１ｋ Ｃ＝０．１ｕＦ ｆ＝１ＫＨｚ实验三 ＮＥ５５５多谐振荡器Ｒ１接１ｋ电阻 Ｒ２接４．７Ｋ滑动变阻器实验四 ＮＥ５５５施密特触发器。
异步十进制加法计数器
异步十进制加法计数器000有效状态:0000--1001十个状态;无效状态:1010~1111六个状态.三,集成异步计数器CT74LS290为了达到多功能的目的,中规模异步计数器往往采用组合式的结构,即由两个独立的计数来构成整个的计数器芯片.如:74LS90(290):由模2和模5的计数器组成;74LS92:由模2和模6的计数器组成;74LS93:由模2和模8的计数器组成.1.CT74LS290的情况如下.(1)电路结构框图和逻辑功能示意图(2)逻辑功能如下表7.3.1所示.注:5421码十进制计数时,从高位到低位的输出为.2,利用反馈归零法获得N(任意正整数)进制计数器方法如下:(1)写出状态SN的二进制代码.(2)求归零逻辑(写出反馈归零函数),即求异步清零端(或置数控制端)信号的逻辑表达式.(3)画连线图.举例:试用CT74LS290构成模小于十的N进制计数器.CT74LS290则具有异步清零和异步置9功能.讲解教材P215的[例7.3.1].注:CT74LS90的功能与CT74LS290基本相同.7.3.2同步计数器一,同步二进制计数器1.同步二进制加法计数器2,同步二进制减法计数器3,集成同步二进制计数器CT74LS161(1)CT74LS161的引脚排列和逻辑功能示意图注:74LS163的引脚排列和74LS161相同,不同之处是74LS163采用同步清零方式.(2)CT74LS161的逻辑功能①=0时异步清零.C0=0②=1,=0时同步并行置数.③==1且CPT=CPP=1时,按照4位自然二进制码进行同步二进制计数.④==1且CPT·CPP=0时,计数器状态保持不变.4,反馈置数法获得N进制计数器方法如下:·写出状态SN-1的二进制代码.·求归零逻辑,即求置数控制端的逻辑表达式.·画连线图.(集成计数器中,清零,置数均采用同步方式的有74LS163;均采用异步方式的有74LS193,74LS197,74LS192;清零采用异步方式,置数采用同步方式的有74LS161,74LS160;有的只具有异步清零功能,如CC4520,74LS190,74LS191;74LS90则具有异步清零和异步置9功能.等等) 试用CT74LS161构成模小于16的N进制计数器5,同步二进制加/减计数器二,同步十进制加法计数器8421BCD码同步十进制加法计数器电路分析三,集成同计数器1,集成十进制同步加法计数器CT74LS160(1)CT74LS160的引脚排列和逻辑功能示意图图7.3.3CT74LS160的引脚排列图和逻辑功能示意图(2)CT74LS160的逻辑功能①=0时异步清零.C0=0②=1,=0时同步并行置数.③==1且CPT=CPP=1时,按照BCD码进行同步十进制计数.④==1且CPT·CPP=0时,计数器状态保持不变.2.集成十进制同步加/减计数器CT74LS190其逻辑功能示意图如教材图7.3.15所示.功能如教材表7.3.10所示.集成计数器小结:集成十进制同步加法计数器74160,74162的引脚排列图,逻辑功能示意图与74161,74163相同,不同的是,74160和74162是十进制同步加法计数器,而74161和74163是4位二进制(16进制)同步加法计数器.此外,74160和74162的区别是,74160采用的是异步清零方式,而74162采用的是同步清零方式.74190是单时钟集成十进制同步可逆计数器,其引脚排列图和逻辑功能示意图与74191相同.74192是双时钟集成十进制同步可逆计数器,其引脚排列图和逻辑功能示意图与74193相同.7.3.3利用计数器的级联获得大容量N进制计数器计数器的级联是将多个计数器串接起来,以获得计数容量更大的N进制计数器.1,异步计数器一般没有专门的进位信号输出端,通常可以用本级的高位输出信号驱动下一级计数器计数,即采用串行进位方式来扩展容量.举例:74LS290(1)100进制计数器(2)64进制计数器2,同步计数器有进位或借位输出端,可以选择合适的进位或借位输出信号来驱动下一级计数器计数.同步计数器级联的方式有两种,一种级间采用串行进位方式,即异步方式,这种方式是将低位计数器的进位输出直接作为高位计数器的时钟脉冲,异步方式的速度较慢.另一种级间采用并行进位方式,即同步方式,这种方式一般是把各计数器的CP端连在一起接统一的时钟脉冲,而低位计数器的进位输出送高位计数器的计数控制端.举例:74161(1)60进制(2)12位二进制计数器(慢速计数方式)12位二进制计数器(快速计数方式)7.4寄存器和移位寄存器寄存器是由具有存储功能的触发器组合起来构成的.一个触发器可以存储1位二进制代码,存放n位二进制代码的寄存器,需用n个触发器来构成.按照功能的不同,可将寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类.基本寄存器只能并行送入数据,需要时也只能并行输出.移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移,数据既可以并行输入,并行输出,也可以串行输入,串行输出,还可以并行输入,串行输出,串行输入,并行输出,十分灵活,用途也很广.7.4.1基本寄存器概念:在数字电路中,用来存放二进制数据或代码的电路称为寄存器.1,单拍工作方式基本寄存器无论寄存器中原来的内容是什么,只要送数控制时钟脉冲CP上升沿到来,加在并行数据输入端的数据D0~D3,就立即被送入进寄存器中,即有:2.双拍工作方式基本寄存器(1)清零.CR=0,异步清零.即有:(2)送数.CR=1时,CP上升沿送数.即有:(3)保持.在CR=1,CP上升沿以外时间,寄存器内容将保持不变.7.4.2移位寄存器1.单向移位寄存器四位右移寄存器:时钟方程:驱动方程:状态方程:右移位寄存器的状态表: 输入现态次态说明DiCP1↑1↑1↑1↑00001000110011101000110011101111连续输入4个1单向移位寄存器具有以下主要特点:单向移位寄存器中的数码,在CP脉冲操作下,可以依次右移或左移.n位单向移位寄存器可以寄存n位二进制代码.n个CP脉冲即可完成串行输入工作,此后可从Q0~Qn-1端获得并行的n位二进制数码,再用n个CP脉冲又可实现串行输出操作.若串行输入端状态为0,则n个CP脉冲后,寄存器便被清零.2.双向移位寄存器M=0时右移M=1时左移3.集成双向移位寄存器74LS194CT74LS194的引脚排列图和逻辑功能示意图:CT74LS194的功能表:工作状态0×××100×101↑110↑111×异步清零保持右移左移并行输入7.4.3移位寄存器的应用一,环形计数器1,环形计数器是将单向移位寄存器的串行输入端和串行输出端相连,构成一个闭合的环.结构特点:,即将FFn-1的输出Qn-1接到FF0的输入端D0.工作原理:根据起始状态设置的不同,在输入计数脉冲CP的作用下,环形计数器的有效状态可以循环移位一个1,也可以循环移位一个0.即当连续输入CP 脉冲时,环形计数器中各个触发器的Q端或端,将轮流地出现矩形脉冲.实现环形计数器时,必须设置适当的初态,且输出Q3Q2Q1Q0端初始状态不能完全一致(即不能全为"1"或"0"),这样电路才能实现计数,环形计数器的进制数N与移位寄存器内的触发器个数n相等,即N=n2,能自启动的4位环形计数器状态图:由74LS194构成的能自启动的4位环形计数器时序图二,扭环形计数器1,扭环形计数器是将单向移位寄存器的串行输入端和串行反相输出端相连,构成一个闭合的环.实现扭环形计数器时,不必设置初态.扭环形计数器的进制数N与移位寄存器内的触发器个数n满足N=2n的关系结构特点为:,即将FFn-1的输出接到FF0的输入端D0.状态图:2,能自启动的4位扭环形计数器7.4.4顺序脉冲发生器在数字电路中,能按一定时间,一定顺序轮流输出脉冲波形的电路称为顺序脉冲发生器.顺序脉冲发生器也称脉冲分配器或节拍脉冲发生器,一般由计数器(包括移位寄存器型计数器)和译码器组成.作为时间基准的计数脉冲由计数器的输入端送入,译码器即将计数器状态译成输出端上的顺序脉冲,使输出端上的状态按一定时间,一定顺序轮流为1,或者轮流为0.前面介绍过的环形计数器的输出就是顺序脉冲,故可不加译码电路即可直接作为顺序脉冲发生器.一,计数器型顺序脉冲发生器计数器型顺序脉冲发生器一般用按自然态序计数的二进制计数器和译码器构成.举例:用集成计数器74LS163和集成3线-8线译码器74LS138构成的8输出顺序脉冲发生器.二,移位型顺序脉冲发生器◎移位型顺序脉冲发生器由移位寄存器型计数器加译码电路构成.其中环形计数器的输出就是顺序脉冲,故可不加译码电路就可直接作为顺序脉冲发生器.◎时序图:◎由CT74LS194构成的顺序脉冲发生器见教材P233的图7.4.6和图7.4.77.5同步时序电路的设计(略)7.6数字系统一般故障的检查和排除(略)本章小结计数器是一种应用十分广泛的时序电路,除用于计数,分频外,还广泛用于数字测量,运算和控制,从小型数字仪表,到大型数字电子计算机,几乎无所不在,是任何现代数字系统中不可缺少的组成部分.计数器可利用触发器和门电路构成.但在实际工作中,主要是利用集成计数器来构成.在用集成计数器构成N进制计数器时,需要利用清零端或置数控制端,让电路跳过某些状态来获得N进制计数器.寄存器是用来存放二进制数据或代码的电路,是一种基本时序电路.任何现代数字系统都必须把需要处理的数据和代码先寄存起来,以便随时取用.寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类.基本寄存器的数据只能并行输入,并行输出.移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移,数据可以并行输入,并行输出,串行输入,串行输出,并行输入,串行输出,串行输入,并行输出.寄存器的应用很广,特别是移位寄存器,不仅可将串行数码转换成并行数码,或将并行数码转换成串行数码,还可以很方便地构成移位寄存器型计数器和顺序脉冲发生器等电路.在数控装置和数字计算机中,往往需要机器按照人们事先规定的顺序进行运算或操作,这就要求机器的控制部分不仅能正确地发出各种控制信号,而且要求这些控制信号在时间上有一定的先后顺序.通常采取的方法是,用一个顺序脉冲发生器来产生时间上有先后顺序的脉冲,以控制系统各部分协调地工作.顺序脉冲发生器分计数型和移位型两类.计数型顺序脉冲发生器状态利用率高,但由于每次CP信号到来时,可能有两个或两个以上的触发器翻转,因此会产生竞争冒险,需要采取措施消除.移位型顺序脉冲发生器没有竞争冒险问题,但状态利用率低.参考资料:第七章%20时序逻辑电路.doc。
数字电路实验3计数器
实验八计数器一、实验目的1．熟悉由集成触发器构成的计数器电路及其工作原理。
2．熟悉掌握常用中规模集成电路计数器及其应用方法。
二、实验原理和电路所谓计数，就是统计脉冲的个数，计数器就是实现“计数”操作的时序逻辑电路。
计数器的应用十分广泛，不仅用来计数，也可用作分频、定时等。
计数器种类繁多。
根据计数体制的不同，计数器可分成二进制（即2”进制）计数器和非二进制计数器两大类。
在非二进制计数器中，最常用的是十进制计数器，其它的一般称为任意进制计数器。
根据计数器的增减趋势不同，计数器可分为加法计数器—随着计数脉冲的输入而递增计数的；减法计数器—随着计数脉冲的输入而递减的；可逆计数器—既可递增，也可递减的。
根据计数脉冲引入方式不同，计数器又可分为同步计数器—计数脉冲直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端；异步计数器—计数脉冲不是直接加到所有触发器的时钟脉冲（CP）输入端。
1.异步二进制加法计数器异步二进制加法计数器是比较简单的。
图1.8.1(a)是由4个JK（选用双JK74LS112）触发器构成的4位二进制（十六进制）异步加法计数器，图1.8.1(b)和（c）分别为其状态图和波形图。
对于所得状态图和波形图可以这样理解：触发器FFO（最低位）在每个计数沿（CP）的下降沿（1 → 0）翻转，触发器FF1的C P端接FF0的Q0端，因而当FFO（Q O）由1→ 0时，FF1翻转。
类似地，当FF1（Q1）由1→0时，FF2翻转，FF2（Q2）由1→0时，FF3翻转。
4位二进制异步加法计数器从起始态0000到1111共十六个状态，因此，它是十六进制加法计数器，也称模16加法计数器（模M=16）。
从波形图可看到，Q0 的周期是CP周期的二倍；Q1是Q0的二倍，CP的四倍；Q2是Q1 的二倍，Q0的四倍，CP的八倍；Q3是Q2的二倍，Q1的四倍，Q0的八倍，CP的十六倍。
一位加法器(数电)
《电子技术课程设计报告》题目：一位加法器学院：工程学院专业：07级电气工程及其自动化班级：07级1班23号姓名：王晓龙指导教师：李斌李芝兰2009年12月9 日目录1.课程设计目的 (2)2.课程设计题目描述和要求 (2)3.1课程设计报告内容 (2)3.2论述方案的各部分工作原理 (2)3.3设计方案的图表 (9)3.4编写设计说明书 (9)4.总结 (10)1.课程设计目的课程设计是培养我们学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，数字电子技术已经成为当今计算机应用中重要的基础领域，在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一世纪的大学来说掌握运用数字电子技术及逻辑电路的开发技术是十分重要的。
（1）了解基本的逻辑门电路。
（1）在实际应用中学会编码器译码器的作用和工作方式。
（1）提高自己的动手动脑能力，将在课堂上学到的知识应用到实际当中。
2.课程设计题目描述和要求题目：一位加法器要求：（1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路（2）用LED管显示3.课程设计报告内容3.1 设计方案的选定与说明；利用逻辑门电路实现两个二进数相加并求出和的组合线路。
键盘输入数字，编码器，逻辑门电路，计数器，译码器驱动器，使其达到一位数加法运算。
我设计的数字系统中输入数字，所以需要编码功能的逻辑电路实现编码，因为为一位加法，所以输入为0~9十个按键。
通过8421BCD编译，利用基本逻辑门电路实现加法运算，因为没有小数部分运算，无小数点，因此我选用74HC4511译码驱动器连接7段式LED显示管读出结果。
3.2论述方案的各部分工作原理；编码器部分盘输入逻辑电路就是由编码器组成。
图1是用十个按键和门电路组成的8421码编码器，其功能如表1所示，其中S0～S9代表十个按键，即对应十进制数0～9的输入键，它们对应的输出代码正好是8421BCD 码，同时也把它们作为逻辑变量，ABCD 为输出代码(A为最高位)，GS为控制使能标志。
(Multisim数电仿真)计数、译码和显示电路
实验3.11 计数、译码和显示电路一、实验目的：1. 掌握二进制加减计数器的工作原理。
2. 熟悉中规模集成计数器及译码驱动器的逻辑功能和使用方法。
二、实验准备：1.计数：计数是一种最简单、最基本的逻辑运算，计数器的种类繁多，如按计数器中图3.11.2另外一种可预计的十进制加减可逆计数器CD4510，用途也非常广，其引脚排列如图3.11.3所示，其中，E P 为预计计数使能端，in C 为进位输入端，1P ~4P 为预计的输入端，out C 为进位输出端，U /D为加减控制端，R 为复位端，CD4510输入、输出间的逻辑功能如表3.11.2所示。
表3.11.2：。
2. 译码与显示：十进制计数器的输出经译码后驱动数码管，可以显示0~9十个数字，CD4511是BCD~7段译码驱动集成电路，其引脚排列如图3.11.4所示。
LT 为试灯输入，BI 为消隐输入，LE 为锁定允许输入，A 、B 、C、D为BCD码输入，a~g为七段译码。
CD4511的逻辑功能如表3.11.3所示。
LED数码管是常用的数字显示器，分共阴和共阳两种，BS112201是共阴的磷化镓数码管，其外形和部结构如图3.11.5所示。
图3.11.4图3.11.5三、计算机仿真实验容：1. 计数10的电路：(1). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“CMOS”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“CMOS_10V”，再在“Component”栏中选取4093BD和4017BD各一只，如图3.11.6所示，将它们放置在电子平台上。
图3.11.6(2). 单击电子仿真软件Multisim7基本界面左侧左列真实元件工具条“Source”按钮，从弹出的对话框“Family”栏中选“POWER_SOURCES”，再在“Component”栏中选取“VDD”和地线，将它们调出放置在电子平台上。
(3). 双击“VDD”图标，将弹出如图3.11.7所示对话框，将“Voltage”栏改成“10”V，再点击下方“确定”按钮退出。
加法器(Adder) 数电课件
2. 分析
半加器有两个输入：加数 、被加数Ai ；两个输出：B和i 输出 、进位输出 。
Si
Ci
3. 真值表
半加器的真值表如表4.2.1—1所示。
表4.2.1—1
4. 逻辑函数表达式
半加器的逻辑函数表达式为
Si Ai Bi Ai Bi Ai Bi Ci Ai Bi
5. 逻辑电路图
定
。
An1 An、2 L A2 A1 A0 Cn1Cn2 L C2C1C0
B和n1Bn给2出L，B便2可B1以B直0 接C确01
方法二
C0 P0C01 G0
C1 P1C0 G1
P1 P0C01 G0 G1
C2 P2C1 G2
P2 P1 P0C01 G0 G1 G2
图4.2.5—3 Ⅰ. 加减控制输入为0时，该电路实现加法运算； Ⅱ. 加减控制输入为1时，该电路实现减法运算（补码加法）。
返回
半加器的逻辑函数表达式为
Si Ai Bi Ai Bi Ai Bi Ci Ai Bi
5. 逻辑电路图
半加器的逻辑电路图如图4.2.1—1所示。
（公式4.2.1） （公式4.2.2）
图4.2.1—1
6. 逻辑符号
半加器的逻辑符号如图4.2.1—2所示。
图4.2.1—2
二、全加器（Full Adder）
依次递推可知，只要
定
。
An1 An、2 L A2 A1 A0 Cn1Cn2 L C2C1C0
B和n1Bn给2出L，B便2可B1以B直0 接C确01
四位超前进位加法器的逻辑电路图如图4.2.3—2所示。 图4.2.3—2
四、中规模集成加法器
数字电路加法运算电路
1 设计任务描述1.1设计题目：加法运算电路1.2 设计要求1.2.1 设计目的(1) 掌握1位十进制加法运算电路的构成，原理和设计原理；(2)熟悉集成电路的使用方法。
1.2.2 基本要求(1) 设计键盘以及编码电路；(2) 设计加数寄存器A和被加数寄存器B单元；(3) 实现4bit二进制码加法的BCD调整；(3) 用数码管以十进制形式显示最后运算结果。
1.2.3 发挥部分(1) 拓展十进制减法；(2) MR存储运算中间值；(3)其他。
2 设计思路根据此次课程设计的要求，我设计的简单计算器包括两大部分：加法计算部分，减法计算部分。
其中加法计算部分由五个部分组成，键盘及编码电路、加数寄存器A和被加数寄存器B、加法运算电路、4bit二进制码加法的BCD调整和译码显示器。
减法计算部分和加法计算部分共用同一个键盘，其他部分由反相器，求补逻辑电路以及相应的译码显示器组成。
其中有几个难点：如何实现2位十进制和怎样利用寄存器把数据传输到加法器中。
因为经键盘及编码器输出的是2进制数，那么寄存器接受并输出的数据也是2进制数，所以加法器输出的数据应是8421BCD码，使显示装置最终显示十进制数。
因为1位十进制数的8421BCD码与二进制数表现形式相同，但2位十进制数的8421BCD码与二进制数不同，所以我设计的加法运算装置是由两个74S283N芯片来实现2位十进制数的输出。
原理是让第二个芯片的一个输入端接第一个芯片的输出端，另一个输入端进行对第一个芯片的运算结果进行判断，大于等于10时输入6即2进制数的0110，反之输入0。
输出结果即为2位十进制数的8421BCD码。
寄存器的设计是由一个74LS374N芯片和两个74S194N芯片组成的，其中两个74S194N芯片并联后与74LS374N芯片串联。
74LS374N芯片的脉冲由键盘的数字键提供，使得按下数字键后该寄存器就存储输入的数字，并通过译码显示器显示。
两个74S194N芯片的脉冲分别由键盘的+号和=号提供，分别存储加数与被加数并输入到第一个74S283N芯片中运算。
数电实验：计数器电路
实验5计数器实验电路1实验目的1.1掌握计数器的工作原理及特性1.2采用触发器及集成计数器构成任意进制计数器 2实验仪器与元器件2.1实验仪器数字电路实验箱、数字万用表、示波器 2.2 芯片 74LS00/74ls04 74LS48 74LS161共阴数码管电位器电阻等其它元件若干3预习要求3.1 预习计数器相关内容。
3.2 作出预习报告。
4实验原理计数器是用来实现计数功能的时序部件,它能够计脉冲数,还可以实现定时、分频、产生节拍脉冲和脉冲序列等。
计数器的种类很多，按时钟脉冲输入方式的不同，可以分为同步计数器和异步计数器。
按进位体制不同，可以分二进制和非二进制计数器。
按计数的增减趋势，可分加法或减法计数器等。
目前，无论是TTL 还是CMOC 集成电路，都有品种齐全的中规模集成计数电路。
作为使用者可以借助器件手册提供的功能表和工作波形以及引脚分布图，就能正确地使用这些器件。
4.1异步计数器异步计数器是指计数脉冲不是直接加到所有触发器的时钟脉冲端。
这样，当一个计数脉冲作用后，计数器中某些触发器的状态发生变化，而其它触发器保持原来状态，即计数器中各触发器状态的更新与输入时钟脉冲异步。
在设计模为整数N 的异步计数器时，如果KN 2=，则为二进制计数器，例如设计一个4位二进制计数器，1624==N ，K=4，用4个触发器级联即可。
如果N 不等于2的整次幂，则是非二进制计数器，这时，可将N 写N=1*2N K其中1N 为奇数,这样由模为K 2和模为1N 的两个计算器级联而成,其中模为1N 的计数器通常用反馈的方法构成.例如设计一个异步十进制计数器,可令K2=12,1N =5,就是用一个模2计数器和一个模5计数,再由低位所示。
采用双JK 触发器74LS76，通过分析状态转换表，可得到各触发器控制输入端的逻辑方程如下。
表6.1 十进制加法计数器状态转换表（1）第一位触发器0Q ，每来一个时钟脉冲CP ，其状态翻转一次，则100==K J 。
全加器逻辑电路图
全加器逻辑电路图全加器英语名称为full-adder，是用门电路实现两个二进制数相加并求出和的组合线路，称为一位全加器。
一位全加器可以处理低位进位，并输出本位加法进位。
多个一位全加器进行级联可以得到多位全加器。
常用二进制四位全加器74LS283。
一位全加器：全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路一位全加器(FA)的逻辑表达式为：S＝A⊕B⊕CinCo＝AB＋BCin＋ACin其中A,B为要相加的数，Cin为进位输入；S为和，Co是进位输出；如果要实现多位加法可以进行级联，就是串起来使用；比如32位+32位，就需要32个全加器；这种级联就是串行结构速度慢，如果要并行快速相加可以用超前进位加法，超前进位加法前查阅相关资料；如果将全加器的输入置换成A和B的组合函数Xi和Y（S0…S3控制）,然后再将X,Y和进位数通过全加器进行全加，就是ALU的逻辑结构结构。
即X＝f（A，B)Y＝f（A，B）不同的控制参数可以得到不同的组合函数,因而能够实现多种算术运算和逻辑运算。
半加器、全加器、数据选择器及数据分配器一、实验目的1.验证半加器、全加器、数据选择器、数据分配器的逻辑功能。
2.学习半加器、全加器、数据选择器的使用。
3.用与非门、非门设计半加器、全加器。
4.掌握数据选择器、数据分配器扩展方法。
二、实验原理1.半加器和全加器根据组合电路设计方法,列出半加器的真值表,见表7。
逻辑表达式为：S=AB+AB=A⊕BC=AB半加器的逻辑电路图如图17所示。
用两个半加器可组成全加器,原理图如图18所示。
在实验过程中,我们可以选异或门74LS86及与门74LS08来实现半加器的逻辑功能；也可用全与非门如74LS00、反相器74LS04组成半加器。
这里全加器不用门电路构成,而选用集成的双全加器74LS183。
其管脚排列和逻辑功能表分别见图19和表4.9所示（a）用异或门组成的半加器（b）用与非门组成的半加器图17半加器逻辑电路图图18由二个半加器组成的全加器图1974LS183双全加器管脚排列图2.数据选择器和数据分配器数据选择器又叫多路开关,其基本功能相当于单刀多位开关,其集成电路有“四选一”、“八选一”、“十六选一”等多种类型。
数电课程设计-一位加法器
一、课程设计的目的课程设计是某门课程的总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关先修课程的基本知识去解决某一实际问题的基本训练，加深对该课程知识的理解。
根据课堂讲授内容，学生做相应的自主练习，消化课堂所讲解的内容。
在整个教学计划中,它起着培养学生独立工作能力的重要作用。
通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力:1.查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2.方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；3.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；4.用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二.课程设计的题目描述与要求题目:一位加法器要求：（1）利用基本逻辑门电路和编码器，译码器及计数器完成电路（2）用LED管显示三.课程设计报告内容1.设计方案的选定与说明我们要设计一个两个十进制数加法器(含进位位)，其中十进制数编码为8421码。
该系统共有九个输入(两个十进制数编码，一个进位输入)以及五个输出(十进制数和，一个进位输出)。
与其设计一个九输入系统，不如将其分解为几个小系统，使用我们已经设计好的4位二进制加法器(或使用实现4位二进制加法的芯片)。
假设未用到的输入不会出现。
2.论述方案的各部分工作原理（1）显示译码器：发光二极管构成的七段显示器有两种，共阴极和共阳极电路，共阴极电路中，七个发光二极管的阴极连在一起接低电平，需要某一段发光，就将相应二极管的阳极接高电平。
共阳极显示器的驱动则刚好相反，七段LED数码管的原理图如图1所示，具有4个输入端，7个输出端。
图 2为共阳共阴极接法。
其功能表见表1，表2。
图 1(a)共阳极接法（b）共阴极接法图 2表1表2（2）74LS83:根据四位全加器74LS83的功能,以及BCD码和余三码的定义，实现BCD码转换成余三码。
如图3所示。
数电实验7——计数器. 报告docx
深圳大学实验报告课程名称：数字电子技术实验项目名称：计数器学院：光电工程学院专业：光源与照明指导教师：**报告人：黄学号：2016 班级：实验时间：2018年12月19日实验报告提交时间：教务处制三、实验原理：计数器器件是应用较广的器件之一，它有很多型号，各自完成不同的功能，可根据不同的需要选用。
本实验选用74LS162做实验器件。
74LS162引脚图见图1。
74LS162是十进制BCD同步计数器。
Clock是时钟输入端，上升沿触发计数触发器翻转。
允许端P和T都为高电平时允许计数，允许端T为低时禁止Carry产生。
同步预置端Load加低电平时，在下一个时钟的上升沿将计数器置为预置数据端的值。
清除端Clear为同步清除，低电平有效，在下一个时钟的上升沿将计数器复位为0。
74LS162的进位位Carry在计数值等于9时，进位位Carry为高，脉宽是1个时钟周期，可用于级联。
四、实验内容与步骤：（一）实验内容：1、用1片74LS162和1片74LS00采用复位法构一个模7计数器。
用单脉冲做计数时钟，观测计数状态，并记录。
用连续脉冲做计数时钟，观测并记录Q D，Q C，Q B，Q A的波形。
2、用1片74LS162和1片74LS00采用置位法构一个模7计数器。
用单脉冲做计数时钟，观测并记录Q D，Q C，Q B，Q A的波形。
3、用2片74LS162和1片74LS00构成一个模60计数器。
2片74LS162的Q D，Q C，Q B，Q A分别接两个译码显示的D，B，C，A端。
用单脉冲做计数时钟，观测数码管数字的变化，检验设计和接线是否正确。
（二）实验接线及测试结果：1、复位法构成的模7计数器接线图及测试结果（1）复位法构成的模7计数器接线图图9.1 复位法7进制计数器接线图1 图9.2 复位法7进制计数器接线图2 图中，AK1是按单脉冲按钮，LED0，LED1，LED2和LED3是逻辑状态指示灯，100kHz 是连续脉冲源。
数字电路中加法器和减法器逻辑图分析
数字电路中加法器和减法器逻辑图分析1.加法器，减法器都是从一位的二进制数开始进行例题讲解，逐渐扩展到多位二进制位数之间的运算。
在设计逻辑电路的过程中，根据所描述的功能构建好真值表。
出题者喜欢要求读者用与或门，与或非门构建函数表达式。
它的原因在于依据真值表写函数表达式，最标准的就是最小项表达式。
以下小图的逻辑图来看与或门，我们的头脑中不能老是思维定势，认为输入就是两个，在实际生活中，输入应该非常多，远非两个，在逻辑符号中，要清楚地认识与非门的多输入的画法，将与门分成了好几格，每一格代表一个与门电路。
下小图可以写成AB+CD+EF（不认真考虑前面的输入），由细小的门集成为更大的门，将某一部分单独来看，它们就是一个整体，如（AB+CD+EF），体现在逻辑图中就是一个角。
如果从全图的角度看，在最后一级门电路中，每一个小整体代表着输出。
最后一级的与门中，有两个输入，有三个输入，这都是可以的，最多输入的个数是依照初始的输入的个数来定，不可能超过这个数，只可能少于这个数，因为对于某一输出而言，并非所有的输入对它都是有效的。
从最左边的所有输入，经过逻辑电路图，在最右边得到了所有的输出。
还有一点，这是与或表达式的逻辑图，如果在写逻辑表达式，包括化简变化函数式时，采用了不同于与或形式的表达式，那么最终得到的逻辑图就和下面的与或形式的逻辑图完全不一样。
2.一位的全减器是指，两个一位的二进制数之间进行减法运算。
全减器的特例就是半减器。
多位二进制减法器，是由加法电路构成的；在加法电路的基础上，减法与加法采用同一套电路，实现加减法共用。
3.这里的多位二进制数的减法，是指无符号数，为什么？将减法运算转换为加法运算，采用的是补数的方法完成的。
这就解释了为什么两者能共用一套电路，是不是减法在转换时，我们需要在加法电路的基础上进行一些小的扩展，来进行减法的补码转换？N反是每一位都取反，没有符号位，下式当中，A-B是减法，通过形式转化，将-B化为B反+1-2n，B是正数，A和B均为无符号数，通过补码的转变，我们成功的将-B变为了固定的-2n，但是这还是有减号，该怎么解决？仔细观察下面这张图，A和B是两个四位二进制数相减。