六进制同步加法计数器

2. 对设计电路进行理论分析、计算。 3. 在 multisim 环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。 第 9 天：撰写设计报告。 第 10 天： 1.课程设计结果验收。 2.针对课程设计题目进行答辩。 3.完成课程设计报告。
指导教师：
专业负责人：
2015 年 月 日
2015 年 月 日
6) 撰写课程设计报告。
工作计划与进度安排:
第 1-2 天：1.布置课程设计题目及任务。 2.查找文献、资料，确立设计方案。
第 3-4 天：在实验室中设计、连接、调试三位二进制计数器电路。 第 5-8 天：
1. 安装 multisim 软件，熟悉 multisim 软件仿真环境。在 multisim 环境下建立电路模型，学 会建立元件库。
II
学院教学副院长： 2015 年 月 日
目录
1 课程设计的目的与作用..................................................................... 1 2 设计任务 ............................................................................................ 1
当 CR =1 、 LD =0 时 ， 在 CP 上 升 沿 操 作 下 ， 并 行 输 入 数 据 d0 d3 进 入 计 数 器 ， 使 Q0nQ1nQ2nQ3n = d0d1d2d3 。
如图所示，有 8 个数据输入端 D0--D7，3 个地址输入端 A0--A2、1 个选通控制端 S 、两个
互补的输出端 Y 和Y 。
（2）真值表（见表 1）
输入
D
A2
A1
A0
S
输出
Y
Y
X
X
X
X
1
0
1
D0
0
0
0
0
D0
D0
D1
0
0
1
0
D1
D1
D2
0
1
0
0
D2
D2
D3
0
1
1
0
D3
D3
D4
1
0
0
0
D4
D4
D5
1
0
1
0
D5
D5
D6
1
1
1
0
D6
D6
D7
1
1
0
0
D7
D7
6
表1
（3）仿真图如下：
图 6：八选一数据选择器
4.3 用集成芯片设计计数器
（1）根据实验要求，要设计 13 进制计数器，在此选用 74LS161 芯片做 13 进制计数器。
（2）芯片功能介绍：
○! 状态表：
输入
输出
注
CRLDCTPCTT CPD0D1D2D3
III
1 课程设计的目的与作用
（1） 了解同步计数器及序列信号发生器工作原理，会用分立的或集成的芯片设计并调试相应的电 路。
（2） 掌握计数器电路的分析，设计及应用，可以用相应的实物芯片及实验箱设计出简单地计数器。 （3） 掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用。 （4） 掌握用集成芯片设计 N 位计数器的方法。 （5） 锻炼同学们的动手能力，通过理论与实际的联系增强同学们对理论知识的理解。
路 时钟方程
图 1：计数器设计流程图
3.2 八选一数据选择器
（1） 选择 74LS151 芯片。
3.3 集成芯片计数器
（1） 选择相应的集成芯片。
2
（2） 根据计数器位数设计相应的连线，选择相应的置零端。把计数位数转换成二进制数把为 1 的 端口找出来连接到与非门上在接到置零端。
4 实验步骤
4.1 同步计数器的设计
（1） 根据要求状态图如下：
001 010 011 101 110
排列： Q2nQ1nQ0n
111
图 2：计数器状态图
（2） 选择触发器、求时钟方程、输出方程、状态方程：
○1 选择触发器：
在所有触发器中 J、K 触发器功能齐全、使用灵活。在此选用 J、K 触发器（实验连接实物时用 两个 74LS112 芯片）。
实践教学要求与任务:
1) 采用实验箱设计、连接、调试三位二进制计数器。
2) 采用 multisim 仿真软件实现中规模集成电路组合电路（译码器及数据选择器）。
3) 采用 multisim 仿真软件建立复杂的计数器电路模型；
4) 对电路进行理论分析；
5) 在 multisim 环境下分析仿真结果，给出仿真时序图；
100
110 （有效状态）
能够自启动。 （5）实验仪器
○! 、数字电子技术试验箱一个
○2 、万用表一个
5
○3 、集成芯片：74LS112 两片、74LS08 一片、74LS00 一片 ○4 、导线若干
（6）实验结论: 经过实验可知，电路满足时序图变化，并且可以自启动。
4.2 八选一数据选择器
（1）74LS151 芯片的引脚功能排列图
2.2 八选一数据选择器
（1） 用 74151 设计一个八选一数据选择器。 （2） 在 Multisim 软件环境下进行仿真，调试电路确保电路连接正确。 （3） 检测电路的功能。
2.3 设计集成芯片计数器
（1） 用集成芯片设计一个十三进制计数器。 （2） 根据要求选用适当的芯片。 （3） 在选好的芯片的基础上设计电路。
成绩评定表
学生姓名
班级学号
专业
电子信息工 课程设计题目 数字电子课程设计
程
评
语 组长签字：
成绩
日期
20 年 月 日
I
课程设计任务书
学院
信息科学与工程
专业
电子信息工程
学生姓名
班级学号
课程设计题目
1.六进制同步加法计数器（无效态：000，100）2、用 multisim 设计一个基于 74151 的组合电路。3.用集成芯片设计 13 进制计数器
卡诺图
图 4： Qn1 卡诺图
显然，由图 4 所示的各个触发器的卡诺图可以得到状态方程如下：
Qn1 0
Q1nQ0n
Q1nQ0n
Qn1 1
Q1n
Q0nQ1n
Qn1 2
Q1nQ0nQ2n
Q1nQ0nQ2n
4
C．求驱动方程：
J、K 触发器的特性方程为：
Qn1 J Qn KQn
与上式中状态方程相比较可以得到驱动方程如下：
0 x x x x xxxx
10 xx
d0 d1d 2 d3
11 11
xxxx
11 11
0x x0
x xxxx x xxxx
Q Q Q Q n1 n1 n1 n1
0
1
2
3
00 00
d 0 d1d 2 d 3
计数 保持
保持
CO
0 清零 置数
CO CTTQ0nQ1nQ2nQ3n
CO Q0nQ1nQ2nQ3n
Q2n、Q1n、Q0n 对应的次态卡诺图如下：
Q1nQ0n
Q 2n
00Βιβλιοθήκη Baidu
01
11
10
0 0 1 1
1
011
Q2nQ1nQ0n00
01
11
10
0 1 0 1
1 1 0 1
Q1nQ0n 00
Q2n 0 1
（a）
Qn+1 0
卡诺图
01 11 10 010 101
（b）
Qn+1 1
卡诺图
（c）
Qn+1 2
（2） 时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱 动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程：再根据给定初态，一次迭代得到 特征转换表，分析特征转换表画出状态图。
（3） 设计过程如下：
状态表
状态方程 驱动方程
设
逻
计
辑 抽
状态图
计
算
输出方程
时 序
象
电
时序图
2 设计任务
2.1 同步计数器
（1） 设计一个六进制同步加法计数器（无效状态是：000、100）。 （2） 在实验中选用合适的触发器，组合电路可以选用与非门或与非门， （3） 根据同步计数器原理设计相应的加法计数器电路图。 （4） 根据设计好的电路图用 Multisim 进行仿真，并且调试电路发现电路中的错误并加以改正。 （5） 检查无误后用数字电子技术实验箱及相应的元件及导线连接实物电路，并测试电路功能。
3
Q 2n
Q1nQ0n
00
01
11
0
010
101
10 011
1
110
001
111
图 3： Qn1 集合卡诺图
上图为整体上列出的卡诺图，要求状态方程必须要分别列出 Q2n、Q1n、Q0n 对应的次态的卡诺
图。根据卡诺图进行化简求出相应的次态表达式，并且还要化成和特性方程相关的形式以便求 出驱动方程。
○2 求时钟方程：
采用同步时钟，所以取：
○3 求输出方程：
CP CP0 CP1 CP2
A．确定约束项：
由所给计数要求可得，无效状态为 000、100 。对应的最小项 Q2nQ1nQ0n 、 Q2nQ1nQ0n 为约束项。
B．求状态方程：
根据状态图，由现态及对应的次态列出关于 Q2n、Q1n、Q0n 次态卡诺图如下：
0
CO Q0nQ1nQ2nQ3n
表 2:74LS 状态表
7
○2 异步清零功能
当 CR =0 时，计数器清零。从表中可以看出，在 CR =0 时，其他输入信号都不起作用，由时钟触 发器的逻辑特性知道，其异步输入端信号是优先的， CR =0 正是通过 RD 复位计数器也即是异步清零 的。
○3 同步并行置数功能
J0 Q1n
J1 1
J2 Q0nQ1n
K0 Q1n
（3） 画逻辑电路图：
K1 Q0n
K2 Q0nQ1n
根据所选用的触发器和时钟方程、驱动方程画出实验接线图如下：
图 5：六进制计数器连线图
（4）检查电路能不能自启动：
将无效状态 000、100 代入状态方程可以得到：
000
010 （有效状态）
2.1 同步计数器.........................................................................................1 2.2 八选一数据选择器 .............................................................................1 2.3 设计集成芯片计数器 .........................................................................1 3 设计原理 ............................................................................................. 2 3.1 同步计数器.........................................................................................2 3.2 八选一数据选择器 .............................................................................2 3.3 集成芯片计数器 .................................................................................2 4 实验步骤 ............................................................................................. 3 4.1 同步计数器的设计 .............................................................................3 4.2 八选一数据选择器 .............................................................................6 4.3 用集成芯片设计计数器 .....................................................................7 5 设计总结 ............................................................................................. 9 6 参考文献 ............................................................................................. 9
1
（4） 在 Multisim 软件环境下进行仿真，调试电路确保电路连接正确。 （5） 检测电路的功能。
3 设计原理
3.1 同步计数器
（1） 广义的讲，一切可以完成计数工作的器物都是计数器。在数字电子技术中，计数器是用来统 计输入脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件。计数器按长度可分 为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果 一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数 器中，多个触发器共用同一个时钟信号。时钟信号是计数脉冲信号的输入端。