數字邏輯課設 ---三位二進制加1計數器

1、武漢理工大學數字邏輯課程設計課程設計任務書學生姓名 學生專業(yè)班級 指導教師 學 院 名 稱 計算機科學與技術學院 題目：三位二進制加1計數器 初始條件：使用D觸發(fā)器( 74 LS 74 )、“與”門 ( 74 LS 08 )、“或”門( 74 LS 32 )、非門 ( 74 LS 04 )，設計三位二進制加1計數器。要求完成的主要任務: （包括課程設計工作量及其技術要求，以及說明書撰寫等具體要求） 1能夠運用數字邏輯的理論和方法，把時序邏輯電路設計和組合邏輯電路設計相結合，設計一個有實際應用的數字邏輯電路。2使用同步時序邏輯電路的設計方法，設計三位二進制加1計數器。寫出設計中的三個過程，畫出電

2、路圖。3根據74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成電路引腳號，在設計好的三位二進制加1計數器電路圖中標上引腳號。 4在試驗設備上，使用74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成電路連接、調試和測試三位二進制加1計數器電路。 設計報告書包括，設計邏輯電路，步驟完整和正確。正確和整潔畫出邏輯電路圖，標出使用的集成電路引腳。實驗階段，連線正確和整潔。記錄調試邏輯電路，分析和解決碰見的問題。對實驗結果分析，使設計結果滿足題目要求。課程設計進度安排：序號課 程 設 計 內 容所用時間1三位二進制加1計數器 1天2電路連接、調試

3、和測試 3天3 分析總結設計，撰寫課程設計 1天合計 5天指導教師簽名： 2011 年 月 日 系主任（或責任教師）簽名： 2011 年 月 日1、課程設計目的1、練習使用74 LS 74 、74 LS 08、74 LS 32 、74 LS 04等芯片器件做一個三位二進制計數器。2、熟悉個元件的引腳圖及其工作原理，熟悉電路板的構造及使用方法。3、初步了解數字電路設計的基本方法，掌握一定的設計技巧，調試電路并學習排除過程中遇到的障礙。4、進一步培養(yǎng)學生的動手能力、構思能力和解決問題的能力。2、課程設計器材1、數字邏輯實驗板一塊；2、與門 ( 74 LS 0

4、8 ) 集成電路各若干3、或門( 74 LS 32 ) 集成電路各若干4、非門 ( 74 LS 04 )集成電路各若干5、導線若干。3、設計思路1、分析題目，畫出其原始狀態(tài)圖表；2、查找D觸發(fā)器的激勵函數表，根據D觸發(fā)器的激勵函數表和狀態(tài)圖表畫出狀態(tài)轉移真值表；3、根據上面的狀態(tài)轉移真值表依次畫出各個觸發(fā)器的卡諾圖，分析卡諾圖，得出相應的激勵函數表達式和輸出函數表達式。4、由激勵函數表達式設計邏輯電路圖，連線并調試。4、設計原理三位二進制加1計數器，既有000-111-000總共8個狀態(tài)，分析狀態(tài)的轉移真，并根據D觸發(fā)器的激勵函數表，畫出電路的狀態(tài)轉移真值表。通過分析，可知本實驗不需要用到輸入

5、X，因此可直接畫出所設計電路所需觸發(fā)器的卡諾圖，通過化簡卡諾圖，得出觸發(fā)器的激勵函數表達式，接著，根據激勵函數表達式來設計實驗的邏輯電路圖，再根據邏輯電路圖，按照引腳圖連好線，調試電路板直至得到所需的結果。5、設計方案的具體步驟5.1、狀態(tài)圖三位二進制加1計數器，總共有000-111等8個狀態(tài)，每次時鐘信號來的時候都加1，形成循環(huán)，電路的狀態(tài)圖如下：000001011010111110101100由狀態(tài)圖可知本實驗沒有外部輸入X，各個狀態(tài)在時鐘信號到來的時候分別各自進行加1，直到加到111，又回到000狀態(tài)，如此循環(huán)下去！5.2、狀態(tài)狀態(tài)轉移真值表查找D觸發(fā)器的激勵函數表，由D觸發(fā)器的激勵函數

6、表則可畫出電路對應的狀態(tài)轉移真值表，從中得到在時鐘信號到來時的狀態(tài)所發(fā)生的轉移，狀態(tài)轉移真值表如下：狀態(tài)轉移真值表現 態(tài)激勵函數次 態(tài)y2 y1 y0D2D1D0y2 n+1 y1 n+1 y0 n+1000001001001010010010011011011100100100101101101110110110111111111000000由狀態(tài)轉移真值表很明顯的能看出邏輯電路在時鐘脈沖到來的時候各個狀態(tài)的轉移情況，通過表格，可以畫出各個觸發(fā)器的卡諾圖，求出各自的表達式。5.3、卡諾圖從狀態(tài)轉移真值表中可以得到在相應的狀態(tài)下，在時鐘信號到來的時候D觸發(fā)器的狀態(tài)，即可通過真值表畫出各個觸發(fā)器

7、的卡諾圖，再通過卡諾圖化簡可求得各個觸發(fā)器的激勵函數表達式，從表格中得出的卡諾圖如下所示：卡諾圖：D2： D1： D0：根據上面的卡諾圖，在各個卡諾圖中找到質蘊含項，對卡諾圖進行化簡得到激勵函數表達式如下：D2=y2y1y0+y2y1+y2y0D1=y1y0+y1y0D0=y05.4、邏輯電路圖經過狀態(tài)圖、狀態(tài)轉移真值表和卡諾圖得到了電路的激勵函數表達式，由激勵函數表達式可設計出邏輯電路圖，并將時鐘脈沖信號接到觸發(fā)器上對應的位置，檢查電路的設計有什么錯誤或疏漏，認真設計好電路圖，經過設計，邏輯電路圖如下：6、電路調試6.1、測試元件首先，我們將將器材集齊在一起，把各個芯片拿出來進行測試，測試在

8、電路板上進行，通過一個一個元件的測試，篩選出其中可以使用的芯片，去掉不可用的芯片，總共測試了D觸發(fā)器( 74 LS 74 )、“與”門 ( 74 LS 08 )、“或”門( 74 LS 32 )、非門 ( 74 LS 04 )等元件，一個與、或、非門元件有四個門可用，而器件有的引腳不能用，因此，排除點那些不可用的引腳，選可用的引腳，來連接電路。6.2、連接電路每個元件都檢測好了之后，進行電路的連接，拿出導線若干，對照所設計的電路圖，在電路板上進行連接，每個元件的連接都嚴格按照其對應的引腳圖來連接，注意到每個元件都要接高低電平。于是，先將所有元件的高低電平連接好，以保證每個元件能夠正常工作，從而

9、減少了疏漏和錯誤。接著進行電路主要部分的連接，仔細查看核對照每個器件的引腳圖，嚴格按照引腳圖來連接，電路的連線圖如圖所示。6.3、電路板的調試將所有的導線連接好了之后，把電路板的電源接通，進行電路板的調試，剛開始調試的時候，電路板工作，接入時鐘信號，可是所觀察到的狀態(tài)只有四個，于是我們仔細檢查每個元件是否接上了高低電平，檢查之后發(fā)現并沒有發(fā)生導線接錯的情況。于是我們猜想應該是器材有問題，于是我們又將導線拆了，仔細再檢查一遍每個器件是否能夠正常工作，果然發(fā)現是器材的問題，器件的芯片有的引腳不能使用，于是我們檢測出可供使用的引腳，并認認真真的再連接一次導線。終于，電路板工作并出現了8個連續(xù)的狀態(tài)。

10、電路板調試成功！7、電路故障分析分析如下：在調試的過程中，電路板工作時曾經出現過只有4個狀態(tài)，即可猜想電路的導線連接并沒有發(fā)生錯誤，問題應該在于器件方面，因為既然電路已經有了4個狀態(tài)，要是導線連錯的話，照常理來說是不會有4個狀態(tài)的。于是我們將故障的原因指向了實驗的器材方面，并從新檢查一次器材，每一個元件，每一個元件的每一個引腳，我們都認認真真的再次檢查一遍。檢查中果然發(fā)現器材的元件有的引腳并不能使用，于是我們將測試出的可用的引腳做上記號，做實驗的時候只用那些有用的引腳。電路連接好了之后在進行調試，電路出現了連續(xù)的8個狀態(tài)，電路的調試成功！8、集成電路引腳圖實驗中使用到的D觸發(fā)器( 74 LS

11、74 )、“與”門 ( 74 LS 08 )、“或”門( 74 LS 32 )、非門 ( 74 LS 04 )等器件的引腳圖如下：74LS32 74LS04 74LS86 74LS74 9、課程設計心得體會首先，這次課程設計是很有意義的。對于計算機專業(yè)的學生來說，動手能力十分重要的，而且現在的學生恰恰相反，很缺乏實際的動手能力，也許，他們的理論知識掌握的很好，但是，卻始終無法將理論很好的結合到實踐中去。所以，我想，這次是一次很好機會，一次鍛煉的機會，希望從這次課程設計中，能真正提高我的動手能力，從而更好的投入到各門各科的學習當中。其次，實驗內容并不難。比較簡單，只是電路板的熟悉及調試需要花較多

12、的時間，在剛開始拿到電路板的時候，不熟悉電路板的構造及使用，很陌生，于是，我向老師和同學請教，經過一番思索，我對電路板越來越熟悉了，對于元件怎么插入也有了一定了解，自此，為我以后做好實驗打下了結實的基礎。于是我們三個開始動手做實驗，剛開始，我們小組互相幫忙，有的負責拿導線，有的負責芯片的插入工作，再有的，負責查看芯片的引腳圖，分工明細，大家合作得很愉快，實驗過程有不懂的地方我們就相互請教，同學之間也不曾吝嗇賜教，大家互相幫忙，互相協助，努力將課程設計做到最好。盡管中途出現過分歧，最后還是達成了一致的意見，最終目的是將課程設計做好，因此我們小組一直在努力著，不論遇到什么困難，我們小組都沒有放棄，

13、而是尋找方法，找到解決問題的方法，直到將所有的困難排除。最后，此次課程設計我們三人均受益匪淺。這是我們的第一次課程設計，以前就聽說了要做課程設計，那是還不知道課程設計究竟是怎么回事，直到現在才真正接觸課程設計，所以，我們沒有理由隨意對待本次的課程設計，我們都應該認真的做好此次的課程設計，盡自己所能，全力將實驗做好。數字邏輯對硬件知識要求較高，強調的是學生的動手能力，主要的也是訓練學生的實際動手能力，通過這次實驗，多多少少加強了學生的自信心，畢竟這是靠自己做出來的一點小成就，盡管微不足道，但是這位今后更好的發(fā)展夯實了基礎，增強了信心。另外，從這次課程設計中我們還要注意人與人之間的合作關系，學會與人合作也是一門永恒的人生學習的課題?？偨Y，本次實驗圓滿成功，受益匪淺！10、參考文獻1 胡家寶. 數字邏輯M. 機械工業(yè)出版社, 2007,47-48 .2 楊萍. 組合邏輯電路的設計方法與技巧J. 長江職工大學學報, 1999,(03) .3 將大宗,余秉軍,金德慶編著.數字邏輯.北京：電子工業(yè)出版社，1984- 11 -武