数子电子技术实验四 20110520(卓越版)

实验四 时序逻辑电路的应用研究（4学时）卓越版

一、实验目的

1. 熟悉常见时序逻辑芯片的逻辑功能。

2．掌握时序组合逻辑芯片的使用方法。

3．学习时序逻辑电路的设计与调试方法。

二、实验设备及芯片

数电实验箱一个；

CD40192（同步10进制加法/ 减法计数器）3片；

CD4027双JK 触发器1片；

其它所需的逻辑门。

三、实验任务

1．验证CD4027、CD40192等芯片的逻辑功能。（预先完成）

2．以一片CD4027为核心，辅以少量逻辑门，设计一个时序逻辑电路（3进制计数器），使其按如下规律变化：

3．用40192（74192）为核心，辅以必要的逻辑门，设计一个“ 1→7”星期计数器，并用数码管显示计数结果。

4．以两片CD40192为核心，辅以少量逻辑门，设计一个日期计数器（一路时钟信号输入，双四路输出），使其按大小月实现从1→30（或31、28、29）的循环计数。

四、注意事项

1．芯片的使能端必须提供合适的电平信号，否则芯片不能正常工作。

2．触发器的时钟信号应选用实验箱提供的单脉冲信号或连续方波的秒信号。

3．所有设计必须预先完成，并上机仿真通过。

4．若计数器不包含0状态，故只能采用置数法。特别要注意区分所用芯片的清零、置数方式是异步还是同步的。

5．仿真时，CD40192可用74192代替。两者逻辑功能、管脚排列完全相同。

6．进实验室前，请画出接线图，并标注管脚（或打印仿真线路图）。

五、附加说明

1．本实验为自主设计实验，每个同学必须事前完成仿真设计，并画出接线图，标注管脚。

2．实行分层次教学，根据个人情况，可选择A 、B 、C 三种任务套餐：

A 、①用CD4027完成“3进制计数器”，注意要能清零、并自启动。

②完成“星期计数”，“加循环”（1→7循环）或“减循环”（7→1循环）皆可。

B 、①用CD4027完成“3进制计数器”，注意要能清零、并自启动。

②完成可逆“星期计数”，即由一个外加的控制端K控制，既可“加循环”（1→7

循环）又可“减循环”（7→1循环）。比如，K=1，加循环；K=0，减循环。

③完成大月、小月（二月也算小月）两种情况的计数，即构成“1~30”、“1~31”

进制的计数器。大小月由外部一个控制端X决定。X=1表示大月；X=0表示小月（含

二月）。

C、①用CD4027完成“3进制计数器”，注意要能清零、并自启动。

②完成可逆“星期计数”，即由一个外加的控制端K控制，既可“加循环”（1→7

循环）又可“减循环”（7→1循环）。比如，K=1，加循环；K=0，减循环。

③按输入的大小月情况，实现从1→28、29、30、31四种不同进制的日期计数。

月份由外部两个控制端X、Y决定。X、Y=00表示二月（28天），X、Y＝01表示闰二月（29天），X、Y＝10表示小月（30天），Y＝11表示大月（31天）。

3．选择最合适的芯片优化设计。合理分配芯片资源，一次把电路全部接好。

设计提示1：只需40192＋CD4002+ CD4011（当然74HC153也可）即可完成可逆星期计数。

设计关键：不管D3高位情况，只要Q2＝0同时Q1=0同时Q0=0（8和0都属于这个情况），就异步置数，做减法时，就置7；做加法，就置1；

设计提示2：除2片40192外，最少只需2个芯片即可完成四种不同进制的日期计数。

设计提示3：注意竞争冒险。

六、挑战题（提交仿真图即可）

因为星期日的“日”和数字“8”非常像，再设计一个组合逻辑的译码电路，在计数器输出和显示电路之间增加一个代码转换，将“1～6”正常显示，而将“7”显示为“8”。

具体如下表所示：

提示：使用实验箱标配元件，可能几种方案都需要3个芯片。若无限制，2个芯片即可（在实验报告中提交仿真图，可不受实际器件限制）。