數(shù)電課設(shè)脈沖序列發(fā)生器和十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器解讀

1、目錄緒論41 .計(jì)數(shù)器42 .串行序列信號的檢測5課題i61脈沖序列發(fā)生器（脈沖為01011010）62.1 課程設(shè)計(jì)的目的：62.2 設(shè)計(jì)過程：6課題二102十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器102.1 課程設(shè)計(jì)的目的：102.2 設(shè)計(jì)過程10總結(jié)15參考文獻(xiàn)155緒論一.計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器是用來累計(jì)時(shí)鐘脈沖（CP脈沖）個(gè)數(shù)的時(shí)序邏輯部件。它是數(shù)字系統(tǒng)中用途最廣泛的基本部件之一，幾乎在各種數(shù)字系統(tǒng)中都有計(jì)數(shù)器。它不僅可以計(jì)數(shù)，還可以對CP脈沖分頻，以及構(gòu)成時(shí)間分配器或時(shí)序發(fā)生器，對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)、程序控制操作。止匕外，還能用它執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算。1、計(jì)數(shù)器的特點(diǎn)：在數(shù)字電路中，把記憶輸入CP脈沖個(gè)數(shù)的操作叫做計(jì)數(shù)，能實(shí)

2、現(xiàn)計(jì)數(shù)狀態(tài)的電子電路稱為計(jì)數(shù)器。特點(diǎn)為：（1）該電路一般為Moore型電路，輸入端只有CP信號。（2）從電路組成看，其主要組成單元是時(shí)鐘觸發(fā)器。2、計(jì)數(shù)器分類1）按CP脈沖輸入方式，計(jì)數(shù)器分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器兩種。同步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖引到所有觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端，使應(yīng)翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器在外接的CP脈沖作用下同時(shí)翻轉(zhuǎn)。異步計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)脈沖并不引到所有觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端，有的觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖輸入端是其它觸發(fā)器的輸出，因此，觸發(fā)器不是同時(shí)動(dòng)作。2）按計(jì)數(shù)增減趨勢，計(jì)數(shù)器分為加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器和可逆計(jì)數(shù)器三種。加法計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器在CP脈沖作用下進(jìn)行累加計(jì)數(shù)（每來一個(gè)CP脈沖，計(jì)數(shù)器加1）。3

3、）按數(shù)制分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器兩類。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：按二進(jìn)制規(guī)律計(jì)數(shù)。最常用的有四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)范圍從0000到1111。異步加法的缺點(diǎn)是運(yùn)算速度慢，但是其電路比較簡單，因此對運(yùn)算速度要求不高的設(shè)備中，仍不失為一種可取的全加器。同步加法優(yōu)點(diǎn)是速度快，雖然只比異步加法快千分之一甚至幾千分之一秒，但對于計(jì)數(shù)器來講，卻是十分重要的。所以，在這個(gè)高科技現(xiàn)代社會中，同步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器應(yīng)用十分廣泛二.串行序列信號的檢測序列信號是指在同步脈沖作用下循環(huán)地產(chǎn)生一審周期性的二進(jìn)制信號.序列檢測器可用于檢測一組或多組由二進(jìn)制碼組成的脈沖序列信號，當(dāng)序列檢測器連續(xù)收到一組串行二進(jìn)制碼后，如果這組碼與檢測

4、器中預(yù)先設(shè)置的相同，則輸出1,否則輸出0。由于這種檢測的關(guān)鍵在于正確碼的收到必須是連續(xù)的，這就要求檢測器必須記住前一次的正確碼及正確序列，直到在連續(xù)的檢測中所收到的每一位碼與預(yù)置數(shù)的對應(yīng)碼相同。設(shè)計(jì)中一般采用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)。信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，它是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號的儀器。在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)（波形）信號、脈沖信號和隨機(jī)信號發(fā)生器等四大類。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。常見的有函數(shù)信號發(fā)生器。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，它可分為反饋移位型和計(jì)數(shù)型兩種.1、移位型序列信號發(fā)生器信號發(fā)生器又稱信號源或振蕩器，它是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信

5、號的儀器。在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。按信號波形可分為正弦信號、函數(shù)（波形）信號、脈沖信號和隨機(jī)信號發(fā)生器等四大類。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。常見的有函數(shù)信號發(fā)生器。移位型序列信號發(fā)生器是由移位寄存器和組合電路兩部分構(gòu)成，組合電路的輸出，作為移位寄存器的串行輸入。由n位移位寄存器構(gòu)成的序列信號發(fā)生器所產(chǎn)生的序列信號的最大長度為：P=2n2、計(jì)數(shù)型序列信號發(fā)生器計(jì)數(shù)型序列信號發(fā)生器能產(chǎn)生多組序列信號，這是移位型發(fā)生器所沒有的功能.計(jì)數(shù)型序列信號發(fā)生器是由計(jì)數(shù)器組成.課題一設(shè)計(jì)一周期性輸由01011010的脈沖序列1.1 課程設(shè)計(jì)的目的：1、了解同步計(jì)數(shù)器的工作原理和邏輯

6、功能。2、掌握計(jì)數(shù)器電路的分析、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用。3、熟悉設(shè)計(jì)過程和邊沿JK觸發(fā)器原理。1.2 設(shè)計(jì)過程(1)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖/0/1/0000一001U011/0t/1111+1010100/1/0/1圖1.1.101011010脈沖序列的狀態(tài)圖排列：Q2Q；Q；(2)選擇觸發(fā)器，求時(shí)鐘方程，輸出方程和狀態(tài)方程選擇觸發(fā)器選用3個(gè)時(shí)鐘下降沿觸發(fā)的邊沿JK觸發(fā)器求時(shí)鐘方程CP0=CP1=CP2=CP(1.2.1)求輸出方程由圖1.1.2所示即可求出輸出方程Y=Q；Qn+Q；Qn=Q；份Q；(1.2.2)000011110圖1.1.2脈沖序列輸出的卡諾圖求狀態(tài)方程根據(jù)圖1.1.1所示狀態(tài)圖的規(guī)定，可畫出如

7、圖1.1.3所示的計(jì)數(shù)器次態(tài)卡諾圖00010101000111011100001111011110n 00 0圖1.1.3脈沖序列次態(tài)卡諾圖把圖1.1.3所示卡諾圖分解開，便可得到如圖1.1.4所示各個(gè)觸發(fā)器次態(tài)卡諾圖Qn2+的卡諾圖(b)Qn，的卡諾圖(c)Qno*-的卡諾圖圖1.1.4各個(gè)觸發(fā)器次態(tài)的卡諾圖rQno+=Q；QQntQnQn+QnQn(1.2.3)一Qn1=QnQnQnQnQnQnQn22102120(3)求驅(qū)動(dòng)方程JK觸發(fā)器的特性方程為(1.2.4 )Qn1=JQnKQn比較式(1.2.3)、(1.2.4),即可得下列驅(qū)動(dòng)方程：(1.2.5 )J0=K0=1J1=KQ；J2

8、=K2=Q；Q；(4)畫邏輯電路圖根據(jù)選用的觸發(fā)器和時(shí)鐘方程式（1.2.1 ）、輸出方程式（1.2.2 ）及驅(qū)動(dòng)方程（1.2.5）,即可畫出如圖1.1.5所示的邏輯電路圖7圖1.1.5輸出脈沖序列邏輯電路圖課題二設(shè)計(jì)十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器2.1課程設(shè)計(jì)的目的：1、了解同步計(jì)數(shù)器的工作原理和邏輯功能。2、掌握計(jì)數(shù)器電路的分析、設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用3、熟悉設(shè)計(jì)過程和邊沿JK觸發(fā)器原理。2.2設(shè)計(jì)過程(1)結(jié)構(gòu)示意框圖和狀態(tài)圖結(jié)構(gòu)示意框圖圖2.2.1(a)所示是十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的結(jié)構(gòu)示意框圖，CP是輸入加法計(jì)數(shù)脈沖，C是送給高位的輸出進(jìn)位信號，當(dāng)CP到來時(shí)要求電路進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。-k C輸出進(jìn)位信號十進(jìn)制

9、同步加法計(jì)數(shù)器CP-輸入加法計(jì)數(shù)脈沖(a)/0/0/0/000000001001000110100/11/010011000011101100101/0/0/0/0排列：Q；Q；QnQn圖2.1.1十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器(a)結(jié)構(gòu)示意框圖(b)狀態(tài)圖狀態(tài)圖根據(jù)題意可以列出如圖2.1.1(b)所示的狀態(tài)圖。它準(zhǔn)確地表達(dá)了當(dāng)CP不斷到來時(shí)，進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。(2)選擇觸發(fā)器，求時(shí)鐘方程、輸出方程和狀態(tài)方程選擇觸發(fā)器選用4個(gè)時(shí)鐘脈沖下降沿觸發(fā)的JK觸發(fā)器，并用FF0、FF1、FF2、FF3表示。求時(shí)鐘方程因要用同步電路，故時(shí)鐘方程應(yīng)為CP0=CP1=CP2=CP3=CP(2.2.1)求輸出方程根據(jù)圖2.2

10、.1(b)所示狀態(tài)圖的規(guī)定，可畫出如圖2.2.2所示的C的卡諾圖。注意，無效狀態(tài)對應(yīng)的最小項(xiàng)可當(dāng)成約束項(xiàng)，即10101111可作為約束項(xiàng)對待。由圖2.2.2所示卡諾圖可直接得到C=Q；Q；(2.2.2)0001111000000000X廠X0X00011110圖2.1.2輸出進(jìn)位信號C的卡諾圖9求狀態(tài)方程先根據(jù)圖2.1.3所示狀態(tài)圖的規(guī)定，畫出計(jì)數(shù)器次態(tài)Q3Q2QnQ0的卡諾圖，如圖2.1.2所示。在分解開畫出每一個(gè)觸發(fā)器次態(tài)的卡諾圖，如圖2.1.3所示。0001111000010010010000110101011010000111XXXXXXXXXXXXXXXX10010000XXXXXX

11、XX00011110圖2.1.3 十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器次態(tài)QnjQnjQnJQ n0+的卡諾圖11QM00011110000000O0XX一X0X00011110(a)QQ%0001111000011110(d)圖2.1.4十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器各觸發(fā)器次態(tài)的卡諾圖(a)Qn31的卡諾圖(b)Qn3的卡諾圖(c)Qn1+的卡諾圖(d)QT的卡諾圖由圖2.1.4所示各卡諾圖，可得下列狀態(tài)方程：qt=QnQn1華=Q；Q；q0+q；Q；iQn牛_QnQnQn+QnQn+QnQn(223)Q2-Q2Q1Q0Q2Q1Q2Q0I-。),Q;*=QnQ；Q；+Q；Q；32103VX0(3)求驅(qū)動(dòng)方程JK觸發(fā)

12、器的特性方程為Qn+=jQn+KQn(2.2.4)寫驅(qū)動(dòng)方程比較(2.2.3)、(2.2.4),由圖2.1.4所示的卡諾圖即可寫出驅(qū)動(dòng)方程廣J0=K0=1j=Q；Q0K1=Q0J2=K2=Q；Qn(2.2.5)IJ3=Q；Q；Q0C=Q0(4)畫邏輯電路圖17B-wal需，日_1.+7-苫仟JLIEdx-T*RE;E二-6.11二ELE-rnr-圖2.1.5十進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器的邏輯電路圖（5）檢查電路能否自啟動(dòng)將無效狀態(tài)1010-1111分別代入式（2.2.2）、（2.2.3）進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如/0/0/0/01111一111001011101一11000011/0/01011一1010一0101可見，在CP操作下都能回到有效狀態(tài)，電路能夠自啟動(dòng)?？偨Y(jié)通過本次數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)，我受益匪淺。不僅鞏固我們已學(xué)的數(shù)字電子技術(shù)的理論知識，提高我們電子電路的設(shè)計(jì)水品，而且加強(qiáng)我們綜合分析問題和解決問題的能力，進(jìn)一步培養(yǎng)我們的實(shí)驗(yàn)技能和動(dòng)手能力，啟發(fā)我們創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維。經(jīng)過了一段時(shí)間的努力我終于完成了，從芯片的選擇，再到設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)過程中我學(xué)習(xí)到了很多在課本上不能學(xué)習(xí)到的知識，對一個(gè)產(chǎn)品也有了一個(gè)新的認(rèn)識，以前我都