數(shù)電終期報告

項目A 同步時序電路設(shè)計1報告提綱一、實驗方案設(shè)計要求：（1）設(shè)計一個能實現(xiàn)下圖所示狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的同步時序電路。要求用一個控制按鍵進行控制，按下按鍵，電路處于初始狀態(tài)，然后在時鐘脈沖作用下按狀態(tài)圖工作。試用D觸發(fā)器并輔以適當?shù)拈T電路實現(xiàn)之。（2）要求用〃一對一〃法設(shè)計該電路。（3）用LED表示各觸發(fā)器的狀態(tài)。（4）3.0V供電。二、電路的設(shè)計思路及原理實驗所給原件為74LS175，即“D觸發(fā)器”，有一個輸入端。因此對于單一的“D觸發(fā)器”只存在有0、1兩種狀態(tài)，而題目要求中有S1、S2、S3、S4四種狀態(tài)因此容易得出至少需要兩個“D觸發(fā)器”，這樣一來兩個觸發(fā)器組合而成的具有X1、X2兩個輸入端的觸發(fā)器便可有00、01、10、11四個狀態(tài)分別代表S1、S2、S3、S4。在“D觸發(fā)器”的Q輸出端分別連接一個LED燈，燈亮代表觸發(fā)器狀態(tài)為1，不亮為0。為使最終輸出結(jié)果Z一目了然，在Z輸出端亦接入LED燈，判斷高低電平方式同上。（1）查閱主要邏輯門74LS175真值表

InputsOutputs@1n,"MR=H碑1時1小□n °nLLHHHL即為常規(guī)的“D觸發(fā)器”真值表。(2)根據(jù)74LS175真值表與狀態(tài)圖轉(zhuǎn)化為狀態(tài)表(5)Multisim仿真電路圖74LS04D200aS3,x-R3—200aS4*-R4lK200a一CP—1AVCC1B1C2A1Y2B3C2C3B2Y3A1AVCC1B2DNC2C1CNC11D2B1Y2A三、完成過程（一）前期的知識準備.學習了解同步時序電路；.學習D觸發(fā)器的工作原理；.了解74LS04D、74LS00D、74LS10D、74LS20D、74LS175D等芯片的工作原理和引腳結(jié)構(gòu)（二）設(shè)計電路（三）仿真實驗對所設(shè)計的電路進行實驗仿真，觀察是否能夠得到預(yù)期的實驗效果。（四）焊接電路板按照所設(shè)計的電路進行焊接。（五）檢查調(diào)試電路板.檢查線路按照原理圖完成實驗電路后，檢查線路是否正確，焊接點是否牢固，有無虛焊，用萬用表檢驗電路中各個元件接點的焊接情況。.通電檢測電路檢驗電路能否正常工作.調(diào)試電路根據(jù)檢查電路中出現(xiàn)的問題，逐個排查，反復(fù)檢驗。先檢查電路圖是否有問題，若電路圖沒有問題，再檢查焊點和元器件是否有問題，對出現(xiàn)的問題進行修補或更換元件。.測試整個電路通電后測試電路的功能，將測得的結(jié)果與預(yù)期的實驗結(jié)果進行對比，觀察邏輯結(jié)果是否與預(yù)期一致。若一致，則電路焊接無誤；若不一致，則需校準電路的焊接部分和電路圖。5、分析實驗，撰寫實驗報告四、實驗結(jié)果及分析結(jié)果：實驗效果完美，與題目所給狀態(tài)圖完全一致，電路十分穩(wěn)定，反復(fù)操作，并無競爭與開關(guān)抖動的問題。分析：（一）開關(guān)抖動問題其實在我們很多其他同學的項目上我們都能看到開關(guān)抖動的影響，他們必須用力快速的撥動開關(guān)才能使得電路不至于出現(xiàn)不穩(wěn)定，否則常常出現(xiàn)錯誤的邏輯。而我們的板子卻沒有這樣的情況。觀察題目中的狀態(tài)圖，當任一序列X1、X2輸入后，若S狀態(tài)發(fā)生改變，假設(shè)這時再輸入同一序列，S的狀態(tài)不會再次發(fā)生改變。比如說我們在S1狀態(tài)是輸入01，狀態(tài)改變?yōu)閟4,這時再輸入一個01，狀態(tài)維持s4不變。而開關(guān)的抖動就是會使同一序列反復(fù)輸入。所以該狀態(tài)表所代表邏輯本身具有防止開關(guān)抖動的問題。（二）開關(guān)設(shè)計不得不說，我們在本次實驗中有過許多開關(guān)的設(shè)計，開關(guān)是本次實驗中很重要的一部分。問題在于如何使輸入能在Vcc和GND中自由轉(zhuǎn)換。最開始我們?nèi)渴褂脤嶒炇姨峁┑乃膫€單刀單擲開關(guān)集成的撥動開關(guān)。我們將兩個單刀開關(guān)放在一起，兩個單刀一邊的引腳相連并與輸入相連，另一邊一端接Vcc，一端接GND，具體如圖1。這種方法可以說唯一的優(yōu)點就是設(shè)計簡單。但抖動嚴重，操作復(fù)雜，容易出現(xiàn)焊接問題。cp端我們使用輕觸開關(guān)一端接clk一段接地。值得一提的是74LSXX邏輯芯片的特點是當輸入引腳懸空時，默認輸入高電平。所以我們的設(shè)計想法是，輕觸

開關(guān)只接地，單擊開關(guān)，輸入瞬間由1變0在變1從而提供上升沿，然而實際結(jié)果中這樣的cp開關(guān)不能起到作用于是被我們放棄。我們最后直接使用了單刀雙擲的撥動開關(guān)。對于這個開關(guān)不多做介紹，最后講一講一個由于沒有單刀雙擲開關(guān)美觀而被我們放棄的開關(guān)設(shè)計。設(shè)計如圖2,使用一個單擲開關(guān)一端接Vcc，一端接一個電阻再接地，輸入端接在電阻和開關(guān)中間。這樣就用實驗室提供的器材完成了單刀雙擲的作用。V?C5VVCCVCC5VJ1AKey=AVCCV?C5VVCCVCC5VJ1AKey=AVCC圖2.（三）電子電路74ls系列74hc系列區(qū)別1、LS是低功耗肖特基，HC是高速COMS。LS的速度比HC略快。.LS是TTL電平，其低電平和高電平分別為0.8和V2.4，HC是COMS電平，CMOS在工作電壓為5V時分別為0.3V和3.6V，所以CMOS可以驅(qū)動TTL，但反過來是不行的。.工作電壓不同，LS只能用5V，而HC一般為2V到6V（實際上我們使用了3V電壓LS芯片也能正常工作）.引腳懸空時LS默認輸入1，HC默認則為高阻態(tài)。五、設(shè)計總結(jié)通過本次的課程項目設(shè)計，我們小組中的各位成員對同步時序電路有了一定的了解，對D觸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理也有了一定的認識，對MULTISIM仿真軟件有了較好的掌握與利用。從前期的資料查詢到電路的設(shè)計與焊接過程中，小組內(nèi)的成員都能積極參與到整個課程項目的設(shè)計與完成過程中。在整個課程項目的完成過程中，我們也遇到了許多的問題和困難，第一次嘗試去接觸一些全新的知識和設(shè)計一個較為復(fù)雜的電路，對我們整個團隊來說是一個不小的挑戰(zhàn)。一個好的課程設(shè)計需要整個團隊的共同努力，從查閱資料到電路設(shè)計，從焊接到實驗的分析，每一個環(huán)節(jié)都需要團隊內(nèi)每一位成員的合作與參與。在本次的課程項目完成過程中，我們遇到的最大的問題在于電路的設(shè)計部分，由于對相關(guān)的知識環(huán)節(jié)的不熟悉，導(dǎo)致我們在該環(huán)節(jié)遇到了很大的阻礙，通過對老師和學長的請教，才得以解決；其次，我們在利用MULTISIM軟件仿真的時候，也遇到對軟件使用不熟悉等相關(guān)問題；實際的完成過程中，電路的焊接部分也是一個不小的挑戰(zhàn)，由于本次的課程項目涉及多個芯片，導(dǎo)致引腳多，連線復(fù)雜，我們在實際焊接的過程中花了很大的功夫，在整個項目的完成過程中，我們小組一共焊接了三塊電路板，前兩塊均出現(xiàn)了一些問題，導(dǎo)致不能輸出正確的邏輯結(jié)果，在