2421BCD計數(shù)器.doc

電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院課程設(shè)計論文 課程名稱 數(shù)字邏輯設(shè)計及應(yīng)用 題目名稱 2421BCD計數(shù)器 學(xué) 號 2010072010019 姓 名 梅繼林 指導(dǎo)老師 陳德軍 起止時間 2012/5/20-2012/6/23 2012年6 月 20 日電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書一、課程名稱 數(shù)字邏輯設(shè)計及應(yīng)用 二、課程設(shè)計題目 無啟動風(fēng)險的2421BCD計數(shù)器 三、課程設(shè)計目的1、熟練數(shù)字邏輯設(shè)計的基本方法。應(yīng)用課程所學(xué)的基本邏輯設(shè)計思想完成簡單的邏輯設(shè)計過程；2、提高學(xué)生利用軟件完善設(shè)計的基本能力。要求學(xué)生自學(xué)HDL語言或者其他仿真工具對所完成的設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證和仿真。3、提高學(xué)生對所設(shè)計內(nèi)容的文本描述能力。要求學(xué)生對設(shè)計思想、設(shè)計過程以及結(jié)果進(jìn)行描述。四、課程設(shè)計要求1、要求有一定的組合邏輯和時序邏輯的設(shè)計能力；2、要求有一定的數(shù)字邏輯設(shè)計仿真軟件的的應(yīng)用能力；五、課程設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容設(shè)計一個2421BCD計數(shù)器?；疽笕缦拢簾o啟動風(fēng)險。 該課程設(shè)計的應(yīng)包括如下的內(nèi)容： a) 設(shè)計過程的文字描述。設(shè)計過程應(yīng)該包括設(shè)計思路的簡單描述、系統(tǒng)子模塊的定義以及功能描述、邏輯變量的定義、邏輯狀態(tài)的定義等。必要的真值表、功能表和狀態(tài)表等；該部分要求提供word文本。b) 電路原理圖或者verilog HDL語言描述。該部分要求提供所選擇仿真軟件的編譯文件。c) 仿真結(jié)果。該部分要求提供所選擇仿真軟件的編譯結(jié)果或者word文檔。d) 團(tuán)隊(duì)分工情況說明，團(tuán)隊(duì)課包括13人。請描述個人在設(shè)計中所承擔(dān)的任務(wù)，以word文檔提交。六、參考文獻(xiàn)1、數(shù)字設(shè)計原理及實(shí)踐 John F. Wakerly編 機(jī)械工業(yè)出版社 2003年8月第四版2、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 閻石主編 高等教育出版社 第五版指導(dǎo)教師簽名：陳德軍 日期：2012年5月12日2421BCD計數(shù)器設(shè)計摘要：本文設(shè)計的為模10的2421BCD計數(shù)器，首先根據(jù)狀態(tài)圖得到轉(zhuǎn)移圖，再依次得到設(shè)計所需要的狀態(tài)表和激勵表。由于本設(shè)計要求無風(fēng)險啟動，所以在求激勵方程時用卡洛圖進(jìn)行化簡，在滿足要求的同時盡量降低成本。然后選擇D觸發(fā)器和一些門來實(shí)現(xiàn)電路。最后用verilogHDL 對邏輯進(jìn)行描述，和對方塊圖的仿真。關(guān)鍵字：2421BCD計數(shù)器 無風(fēng)險啟動 verilog 仿真第一章 引言 1.1設(shè)計意義和目的1、熟練數(shù)字邏輯設(shè)計的基本方法。應(yīng)用課程所學(xué)的基本邏輯設(shè)計思想完成簡單的邏輯設(shè)計過程；2、提高學(xué)生利用軟件完善設(shè)計的基本能力。學(xué)會HDL語言或者其他仿真工具對所完成的設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證和仿真。3、提高學(xué)生對所設(shè)計內(nèi)容的文本描述能力。要求學(xué)生對設(shè)計思想、設(shè)計過程以及結(jié)果進(jìn)行描述。 1.2研究思路本設(shè)計的思路來源于74X163和“1011”序列檢測器的設(shè)計。激勵表狀態(tài)表狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 D觸發(fā)器 卡諾圖化簡激勵方程 電路實(shí)現(xiàn)HDL描述與仿真第二章 邏輯設(shè)計 2.1狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1111111001000011001000010000110111001011 2.2狀態(tài)表 Q3Q2Q1Q0Q3*Q2*Q1*Q0*00000001000100100010001100110100010010111011110011001101110111101110111111110000本設(shè)計選擇D觸發(fā)器，所以 Q* = D;即激勵表Q3Q2Q1Q0D3D2D1D000000001000100100010001100110100010010111011110011001101110111101110111111110000 2.3 未用狀態(tài)的討論顯然，本設(shè)計中有六個狀態(tài)未有，依次是0101,0110,0111,1000,1001,1010。在最小成本設(shè)計時，未用狀態(tài)是可以不考慮的。但本設(shè)計要求無風(fēng)險啟動，所以必須對未用狀態(tài)進(jìn)行討論。無風(fēng)險啟動的原則是，即使從未用狀態(tài)啟動在經(jīng)過幾個狀態(tài)后仍然能進(jìn)入循環(huán)圈。那么，可以把所有未用狀態(tài)的次態(tài)都定義為計數(shù)循環(huán)圈的某一個狀態(tài)就解決了。但從降低成本的角度，可以在卡諾圖的基礎(chǔ)上對狀態(tài)化簡，下面將以D0的化簡為例進(jìn)行說明：把所有未用狀態(tài)地次態(tài)都定義為1111D0 00 01 11 101001111110011101 D0=Q0+Q3Q2+Q3Q2Q1根據(jù)最簡原則定義未用狀態(tài)D0 00 01 11 101001100110011001 D0=Q0可見由方法可以簡化表達(dá)式2.4 求激勵方程(卡諾圖化簡)D3 00 01 11 100000111111011111 D3=Q3Q2+Q3Q2+Q3Q1+Q3Q0 D2 00 01 11 100010001011011111 D2=Q3Q1Q0+Q3Q1+Q3Q2+Q3Q1Q0D1 00 01 11 100101111101010101 D1=Q3Q2+Q1Q0+Q1Q02.5 激勵方程匯總 D0=Q0D1=Q3Q2+Q1Q0+Q1Q0D2=Q3Q1Q0+Q3Q1+Q3Q2+Q3Q1Q0 D3=Q3Q2+Q3Q2+Q3Q1+Q3Q02.6 無啟動風(fēng)險的狀態(tài)圖11111110010000110010000100001101110010111010011101101000100101012.7 方塊圖第3章 Verilog仿真3.1 verilogHDL 語言描述 module Vr2421Counter(CLK,Q);input CLK;output 3:0 Q;reg 3:0 Q;always (posedge CLK)if(Q=4d4) Q=4d11;else if(Q!=4d15) Q=Q+1;else Q=4b0;Endmodule3.2仿真波形參考文獻(xiàn)1 John F. Wakerly.數(shù)字設(shè)計-原理與實(shí)踐 機(jī)械工業(yè)出版社 2003年8月第四版設(shè)計總結(jié) 通過本次設(shè)計，練習(xí)并掌握了數(shù)字邏輯設(shè)計的基本方法。在設(shè)計中我自學(xué)verilog語言，認(rèn)識到了軟件仿真在數(shù)字設(shè)計中的重要性。仿真軟件的使用能夠給我們比較直觀設(shè)計思路和仿真結(jié)果，它是學(xué)習(xí)數(shù)電必不可少的工具。 在這里首先要感謝陳老師，他幽默的授課風(fēng)格常常使我們在愉悅的心情下學(xué)習(xí)新知識。尤其是老師對“1011”數(shù)字檢測器的講解，在設(shè)計中給與了我很大的啟發(fā)。另外，還要感謝小組里的同學(xué)，與他們的討論總能帶個我新的思路和新的理解，感謝他們在設(shè)計中給與我的幫助。 電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院課程設(shè)計（論文）教師評閱表課程名稱 數(shù)字電路設(shè)計-原理與實(shí)踐 題目名稱 2421BCD計數(shù)器 學(xué) 號 2010072010019 姓 名 梅繼林 評閱標(biāo)準(zhǔn)得分教師評閱學(xué)習(xí)態(tài)度（學(xué)習(xí)態(tài)度能否認(rèn)真，設(shè)計（論文）有無抄襲情況）（010分）工作量（能否很好地完成任務(wù)書規(guī)定的工作量，設(shè)計內(nèi)容是否全面）（010分）規(guī)范要求（圖形、表格、公式的表達(dá)是否清晰、正確，論文的書寫是否符合規(guī)范化要求）（015分）實(shí)際能力（能否認(rèn)真閱讀教師指定的參考資料、文獻(xiàn)，是否能閱讀與課程設(shè)計有關(guān)的自選資料；基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識是否扎實(shí)，能否正確運(yùn)用基本理論和基本技能；能否獨(dú)立分析、解決設(shè)計問題，設(shè)計方案是否正確，有無重大原則性錯誤；文字表達(dá)能力如何，能否準(zhǔn)確地表達(dá)自己的設(shè)