三位二進制加法計數(shù)器

1、成 績 評 定 表學生姓名班級學號專 業(yè)自動化課程設計題目數(shù)字電子課程設計評語組長簽字：成績日期 20 年 月 日課程設計任務書學 院信息科學與工程學院專 業(yè)自動化學生姓名班級學號課程設計題目1.三位二進制加法計數(shù)器（無效態(tài)：001，110） 2.序列信號發(fā)生器的設計（發(fā)生序列100101） 3.100進制加法計數(shù)器設計實踐教學要求與任務:數(shù)字電子部分1) 采用multisim 仿真軟件建立電路模型；2) 對電路進行理論分析、計算；3) 在multisim環(huán)境下分析仿真結果，給出仿真波形圖。工作計劃與進度安排:第1天：1.布置課程設計題目及任務。2.查找文獻、資料，確立設計方案。第2-3天：1

2、. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環(huán)境。2. 在multisim環(huán)境下建立電路模型，學會建立元件庫。第4天：1. 對設計電路進行理論分析、計算。2. 在multisim環(huán)境下仿真電路功能，修改相應參數(shù)，分析結果的變化情況。第5天：1. 課程設計結果驗收。2. 針對課程設計題目進行答辯。3. 完成課程設計報告。指導教師： 201 年 月 日專業(yè)負責人：201 年 月 日學院教學副院長：201 年 月 日目錄1 課程設計的目的與作用11.1設計目的及設計思想11.2設計的作用11.3 設計的任務12 所用multisim軟件環(huán)境介紹13 三位二進制同步加法計數(shù)器設計33.1

3、 基本原理33.2 設計過程34序列信號發(fā)生器的設計.64.1 基本原理64.2 設計過程66 100進制加法器計數(shù)器7 6.1 基本原理7 6.2 設計過程75 仿真結果分析85.1 三位二進制同步加法計數(shù)器仿真85.2 序列信號發(fā)生器（發(fā)生序列100101）的仿真116 設計總結和體會147 參考文獻141 課程設計的目的與作用1.1設計目的及設計思想 根據(jù)設計要求設計三位二進制加法計數(shù)器和序列信號發(fā)生器，加強對數(shù)字電子技術的理解,進一步鞏固課堂上學到的理論知識。了解計數(shù)器和序列信號發(fā)生器的工作原理。 1.2設計作用通過multisim軟件仿真電路可以使我們對計數(shù)器和序列信號發(fā)生器有更深的

4、理解。學會分析仿真結果的正確性，與理論計算值進行比較。通過課程設計，加強動手，動腦的能力。 1.3設計任務1. 設計一個三位二進制同步加法計數(shù)器，要求無效狀態(tài)為001,110。2. 設計一個序列信號發(fā)生器，要求發(fā)生序列100101。2 所用multisim軟件環(huán)境介紹multisim軟件環(huán)境介紹Multisim是加拿大IIT公司（Interrative Image Technologies Ltd）推出的基于Windows的電路仿真軟件，由于采用交互式的界面，比較直觀、操作方便，具有豐富的元器件庫和品種繁多的虛擬儀器，以及強大的分析功能等特點，因而得到了廣泛的引用。針對不同的用戶，提供了多種版

5、本，例如學生版、教育版、個人版、專業(yè)版和超級專業(yè)版。其中教育版適合高校的教學使用。Multisim 7主界面。啟動Multisim，就會看到其主界面，主要是由菜單欄、系統(tǒng)工具欄、設計工具欄、元件工具欄、儀器工具欄使用中元件列表、仿真開關、狀態(tài)欄以及電路圖編輯窗口等組成。如下圖2.2.1所示。Multisim 7提供了豐富的元器件。這些元器件按照不同的類型和種類分別存放在若干個分類庫中。這些元件包括現(xiàn)實元件和虛擬元件。所謂的現(xiàn)實元件給出了具體的型號，它們的模型數(shù)據(jù)根據(jù)該型號元件參數(shù)的典型值確定。而所謂的虛擬元件沒有型號，它的模型參數(shù)是根據(jù)這種元件各種元件各種型號參數(shù)的典型值，而不是某一種特定型號

6、的參數(shù)典型值確定。另外，Multisim 7元件庫中還提供一種3D虛擬元件，這種元件以三維的方式顯示，比較形象、直觀.。Multisim 7容許用戶根據(jù)自己的需要創(chuàng)建新的元器件，存放在用戶元器件庫中。路2.2.2圖所示。圖2.1multisim電路編輯窗口Multisim 7提供了品種繁多、方便實用的虛擬儀器。比如數(shù)字萬用表、信號發(fā)生器、示波器等17種虛擬儀器。點擊主界面中儀表欄的相應的按鈕即可方便地取用所需的虛擬儀器如圖2.2.3所示。 圖2.2multisim元件庫圖2.3虛擬儀器3 三位二進制同步加法計數(shù)器設計電路3.1基本原理設計一個三位二進制同步加法計數(shù)器，要求無效狀態(tài)為000,11

7、0。000 010 011 100 101 111圖3.1 狀態(tài)圖 排列3.2設計過程1 選擇觸發(fā)器，求時鐘方程、輸出方程和狀態(tài)方程 a選擇觸發(fā)器 由于JK觸發(fā)器的功能齊全，使用靈活，在這里選用3個CP下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器。 b求時鐘方程 采用同步方案，故取 (1-1）CP是整個要設計的時序電路的輸入時鐘脈沖。 c求狀態(tài)方程 由1-1所示狀態(tài)圖可直接畫出1-2所示電路次態(tài)卡諾圖。再分解開便可以得到如圖1-3所示各觸發(fā)器的卡諾圖。 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10010×××100011101111000××× 圖3.

8、2次態(tài)卡諾圖Q1nQ0n Q2n 00 01 11 100×10110× a的卡諾圖 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 101×01010× b的卡諾圖Q1nQ0n Q2n 00 01 11 100×01110× c的卡諾圖 圖3.3各觸發(fā)器次態(tài)的卡諾圖顯然，由圖2-3所示各卡諾圖便可以很容易的得到 （2-2）2 求驅動方程JK觸發(fā)器的特性方程為 （2-3）a 變換狀態(tài)方程，使之與式（2-3）的形式一致 (2-4)b 比較特性方程求驅動方程 (2-5)3 畫邏輯電路圖根據(jù)所選用的觸發(fā)器和時鐘方程，輸出方程，驅動方程，便可以畫出如

9、圖2-4所示的邏輯電路圖。圖3.4三位二進制同步加法計數(shù)器邏輯電路圖4 檢查電路能否自啟動 , ，可見在CP操作下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動。4序列信號發(fā)生器的設計（發(fā)生序列100101）4.1基本原理序列信號發(fā)生器是能夠依據(jù)時鐘脈沖信號輸出規(guī)定序列代碼的一種時序電路。序列信號發(fā)生器的設計方法同序列檢測器，只是不存在輸入信號X。4.2設計過程序列發(fā)生器（發(fā)生序列100101）的特性表Y0001010 00110100110101111 圖4.1發(fā)生器特性表輸出方程設計電路圖根據(jù)上題設計的三位二進制加法器，用來設計這個序列中的六個不同的數(shù)值，這樣可以很容易的觀察這個序列的變化。圖4.2序列

10、信號發(fā)生器邏輯圖5 100進制加法計數(shù)器 5.1 基本原理 74161是一個具有異步清零、同步置數(shù)、可保持狀態(tài)不變的4位二進制同步加法計數(shù)器。 5.2 設計過程用74161芯片設計100進制加法計數(shù)器，采用異步清零方式，應選擇狀態(tài)進行譯碼，所以；畫電路連接圖 圖5.1 100進制加法計數(shù)器6 仿真結果分析6.1三位二進制同步加法計數(shù)器仿真在Multisim 10上開始對三位二進制同步加法計數(shù)器仿真，結果如圖6.1所示。 （1）狀態(tài)000 （2）狀態(tài)010 （3）狀態(tài)011 （4）狀態(tài)100 （5）狀態(tài)101 (6)狀態(tài)111圖6.1三位二進制同步加法計數(shù)器仿真6.2序列信號發(fā)生器（發(fā)生序列100101）的仿真在Multisim 10上開始對序列信號發(fā)生器（發(fā)生序列100101）的仿真，結果如圖6.2所示（1） 發(fā)生1（2）發(fā)生0 （3）發(fā)生0（1） 發(fā)生1（2） 發(fā)生0（3） 發(fā)生1圖6.2序列信號發(fā)生器（發(fā)生序列100101）的仿真7設計總結和體會通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關數(shù)字電子線路方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過