数字逻辑电路与系统设计第三版课程设计

数字逻辑电路与系统设计第三版课程设计
一、需求分析
1.1 项目背景
本项目是数字逻辑电路与系统设计课程的课程设计，旨在让学生深入了解数字电路在计算机、通信、控制等领域的应用，掌握数字逻辑电路设计和仿真技术。

1.2 项目目的
本项目旨在通过数字逻辑电路设计实践，提高学生的实践能力和动手操作技能，同时让学生了解数字电路的工作原理和应用场景，掌握数字逻辑电路的设计方法、仿真方法和调试方法。

1.3 项目任务
本项目的主要任务是设计一个基于数字逻辑电路的计数器电路。

该计数器电路要求能够实现以下功能：
1.可以通过手动按钮或外部信号触发计数；
2.可以实现正向计数和逆向计数；
3.可以自由设置计数上限和下限；
4.可以通过数码管显示当前计数值。

二、设计原理
2.1 计数器电路基本原理
计数器电路是一种常用的数字逻辑电路，其主要作用是实现计数功能。

通常计数器电路采用触发器和门电路组合而成。

其中，触发器是
一种存储设备，一个触发器可以存储一位二进制数，而门电路则用于
组合多个触发器，构成一个完整的计数器。

在本项目中，我们将采用JK触发器实现计数器电路的设计，其中
JK触发器具有以下特点：
1.JK触发器具有异步置位和清零输入端，可以实现清零和预
设计数初值；
2.JK触发器具有输入同步控制端，可以实现输入的同步控制。

2.2 计数器电路设计方案
根据上述需求，我们第一步需要设计出一个JK触发器计数器电路
的基本框架
+--------------+
| |
+---+ CLK |
| | |
| +-------+------+
| |
| +----+-----+ +---+
| | +--->| |
| | | | |
+------+ JK | | |
| | | |
| +---+ |
| |
+----------------+
在此基础上，我们需要进一步设计计数器电路的具体功能模块，包括输入模块、计数模块、显示模块等。

具体来说，输入模块需要采用双稳态触发器来消除按键的抖动，并将外部信号同步至计数器电路。

计数模块需要根据输入信号以及计数上下限设置来实现计数功能。

显示模块需要采用数码管显示当前计数值。

三、仿真实验
为了验证上述设计方案的正确性，我们进行了基于ModelSim的仿真实验。

在仿真实验中，我们通过设置不同的计数上下限参数，分别测试了正向计数、逆向计数和计数清零等功能。

仿真结果simulation
四、调试实验
为了验证计数器电路在实际硬件中的可行性，我们进行了基于电路
实物的调试实验。

在调试实验中，我们首先搭建了计数器电路的电路板，然后逐一进行了各个功能模块的调试。

通过调试实验，我们发现了一些问题，并及时进行了修正和优化。

最终，我们成功地实现了计数器电路的设计任务，得到了满足要求的
计数器电路。

五、总结
本项目通过针对数字逻辑电路与系统设计课程设计要求的分析，深
入阐述了数字逻辑电路计数器电路的设计原理、设计方案，并进行了
仿真和调试实验。

通过本次课程设计，我们深入了解了数字逻辑电路
的应用场景和设计方法，掌握了数字逻辑电路的基本原理和设计方法，提高了实践能力和动手操作技能。