哈工大数电实验报告

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y

数字逻辑电路与系统

课程名称：数字逻辑电路与系统

院系：电子与信息工程学院

班级：

哈尔滨工业大学

2014年11月

实验二时序逻辑电路的设计与仿真

3.1 实验要求

本实验练习在Maxplus II 环境下时序逻辑电路的设计与仿真，共包括6 个子

实验，要求如下：

3.2同步计数器实验3.2.1 实验目的

1. 练习使用计数器设计简单的时序电路

2. 熟悉用MAXPLUS II 仿真时序电路的方法

3.2.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-3 计数器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.2.3 实验原理

计数器是最基本、最常用的时序逻辑电路之一，有很多品种。按计数后的输

出数码来分，有二进制及BCD 码等区别；按计数操作是否有公共外时钟控制来分，可分为异步及同步两类；此外，还有计数器的初始状态可否预置，计数长度（模）可否改变，以及可否双向等区别。

本实验用集成同步4 位二进制加法计数器74LS161 设计N 分频电路，使输

出信号CPO 的频率为输入时钟信号CP 频率的1/N，其中N=(01mod

+8=9。9分频电路。下表为74LS161 的功能表。

3.2.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_

2.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。9分频电路。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_2.scf，加入时钟输入信号CP 及输出信

号CPO，并点击MAXPLUS II 左侧工具条上的时钟按钮，将CP 的波形设置

为周期性方波。

4. 运行仿真器得到输出信号CPO 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。

3.3 时序电路分析实验

3.3.1 实验目的

练习用MAXPLUS II 进行时序逻辑电路的分析。

3.3.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-3-1 异步二进制计数器》

2. 了解本次实验的目的、电路分析要求

3.3.3 实验原理

分析如下时序电路的功能，并判断给出的波形图是否正确。

3.3.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_3.gdf。

2. 将给出的电路图输入MAXPLUS II 的原理图中，其中JK 触发器在MAXPLUS

II 中的符号位JKFF。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_3.scf，加入所有输入输出信号，并按照给出的波形图绘制输入信号CP、R D的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号0 1 2 Q ,Q ,Q 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部

输入输出信号）附于下表。

5. 对比实验原理中给出的波形与MAXPLUS II 仿真得出的波形，指出两者的异同，并分析原因。

分析原因：计数器由4（100）状态跳变为5（101），由于5过程很短，立刻跳变为0（000）状态，Q0输出端由1跳变为0，是Q1由0跳变为1，成为2（010）状态，形成2，3，4模3分频器。3（011）变为4（100），3个输出同时翻转产生较大延迟，出现图中现象。

3.4 移位寄存器实验

3.4.1 实验目的

练习使用移位寄存器设计简单的时序电路。

3.4.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-4 移位寄存器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.4.3 实验原理

数据的移位寄存是一种常见的算数和逻辑动作，例如在进行算数的乘法或除

法过程中，就需要将部分积进行先移位，再相加或相减的操作。移位寄存器从结构上看，是将若干个触发器级联起来，按数据输入方式来分，有串行和并行两种，而移位方向则有左移和右移之区别，同时数据输出也有并出和串出之分。

请用4 位双向通用移存器74LS194 设计一个序列检测器，功能为：在时钟

CP 的驱动下，数据输入端D 每个时钟周期输入1 bit 二进制数，形成一个二进制

序列，当序列中出现’1011’时，输出端F 输出一个时钟周期的高电平，否则为低电平。

3.4.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_4.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3.建一个波形仿真文件，命名为EXP3_

4.scf，加入所有输入输出信号，并绘

‐31 ‐

制输入信号CP、D 的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输

出信号）附于下表。

3.5.2 实验预习要求

1. 预习教材《第五章触发器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.5.3 实验原理

设计一个如下图所示的抢答器。

其中A、B、C 为三个抢答按键，ST 为起始信号，X、Y、Z 分别为A、B、C 对应的输出。在ST 的一个负脉冲后，ABC 中最先按下（由’0’变为’1’）的按键对应的输出端变为有效（由’0’变为’1’），其它输出端不变。

3.5.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_5.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_5.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号ST、A、B、C 的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号X、Y、Z 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。