哈工大数字电路实验报告实验二

-1-课程名称：数字逻辑电路与系统院系：电子与信息工程学院班级：1205102姓名：学号：1120510数字逻辑电路与系统上机实验讲义实验二时序逻辑电路的设计与仿真-1-教师：吴芝路哈尔滨工业大学2014年12月实验二时序逻辑电路的设计与仿真3.1实验要求本实验练习在MaxplusII环境下时序逻辑电路的设计与仿真，共包括6个子实验，要求如下：节序实验内容要求3.2同步计数器实验必做3.3时序电路分析实验必做3.4移位寄存器实验必做3.5三人抢答器实验必做3.6串并转换电路实验选做3.7奇数分频电路实验选做-1-3.2同步计数器实验3.2.1实验目的1.练习使用计数器设计简单的时序电路2.熟悉用MAXPLUSII仿真时序电路的方法3.2.2实验预习要求1.预习教材《6-3计数器》2.了解本次实验的目的、电路设计要求3.2.3实验原理计数器是最基本、最常用的时序逻辑电路之一，有很多品种。按计数后的输出数码来分，有二进制及BCD码等区别；按计数操作是否有公共外时钟控制来分，可分为异步及同步两类；此外，还有计数器的初始状态可否预置，计数长度（模）可否改变，以及可否双向等区别。本实验用集成同步4位二进制加法计数器74LS161设计N分频电路，使输出信号CPO的频率为输入时钟信号CP频率的1/N，其中N=(学号后两位mod8)+8。下表为74LS161的功能表。CLRNLDNENPENTCLKDCBAQDQCQBQACO0----------------0000010----↑DCBADCBA01111↑--------加法计数01111↑--------11111110------------QDnQCnQBnQAn011--0-----------1-3.2.4实验步骤1.打开MAXPLUSII,新建一个原理图文件，命名为EXP3_2.gdf。2.按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。3.新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_2.scf，加入时钟输入信号CP及输出信号CPO，并点击MAXPLUSII左侧工具条上的时钟按钮，将CP的波形设置为周期性方波。4.运行仿真器得到输出信号CPO的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。-1-3.3时序电路分析实验3.3.1实验目的练习用MAXPLUSII进行时序逻辑电路的分析。3.3.2实验预习要求1.预习教材《6-3-1异步二进制计数器》2.了解本次实验的目的、电路分析要求3.3.3实验原理分析如下时序电路的功能，并判断给出的波形图是否正确。3.3.4实验原理1.打开MAXPLUSII,新建一个原理图文件，命名为EXP3_3.gdf。2.将给出的电路图输入MAXPLUSII的原理图中，其中JK触发器在-1-MAXPLUSII中的符号位JKFF。3.新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_3.scf，加入所有输入输出信号，并按照给出的波形图绘制输入信号CP、RD的波形。4.运行仿真器得到输出信号Q0,Q1,Q2的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。5.对比实验原理中给出的波形与MAXPLUSII仿真得出的波形，指出两者的异同，并分析原因。答：可以发现实验仿真图和书本上的不一样，主要体现在归零信号产生之。因为当归零信号到来的时候，第二个触发器会被清零，第一个触发器由于有延迟，使得输出延迟，从而开始的“1”输出将被清零后的第二个触发器获得，从而最后结果为2。-1-3.4移位寄存器实验3.4.1实验目的练习使用移位寄存器设计简单的时序电路。3.4.2实验预习要求1.预习教材《6-4移位寄存器》2.了解本次实验的目的、电路设计要求3.4.3实验原理数据的移位寄存是一种常见的算数和逻辑动作，例如在进行算数的乘法或除法过程中，就需要将部分积进行先移位，再相加或相减的操作。移位寄存器从结构上看，是将若干个触发器级联起来，按数据输入方式来分，有串行和并行两种，而移位方向则有左移和右移之区别，同时数据输出也有并出和串出之分。请用4位双向通用移存器74LS194设计一个序列检测器，功能为：在时钟CP的驱动下，数据输入端D每个时钟周期输入1bit二进制数，形成一个二进制序列，当序列中出现’1011’时，输出端F输出一个时钟周期的高电平，否则为低电平。3.4.4实验步骤1.打开MAXPLUSII,新建一个原理图文件，命名为EXP3_4.gdf。2.按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。3.新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_4.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号CP、D的波形。4.运行仿真器得到输出信号F的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。-1-3.5三人抢答器实验3.5.1实验目的练习使用触发器设计简单的时序电路。3.5.2实验预习要求1.预习教材《第五章触发器》2.了解本次实验的目的、电路设计要求3.5.3实验原理设计一个如下图所示的抢答器。其中A、B、C为三个抢答按键，ST为起始信号，X、Y、Z分别为A、B、C对应的输出。在ST的一个负脉冲后，ABC中最先按下（由’0’变为’1’）的按键对应的输出端变为有效（由’0’变为’1’），其它输出端不变。3.5.4实验步骤1.打开MAXPLUSII,新建一个原理图文件，命名为EXP3_5.gdf。-1-2.按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。3.新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_5.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号ST、A、B、C的波形。4.运行仿真器得到输出信号X、Y、Z的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。心得体会：经过这次实验，我对第六章的内容有了更深刻的理解，在实验中一点小错误就会导致最终结果的极大偏差，当结果出错时，往往都是课本知识使自己快速找到错误，也坚定了进一步学号数电理论知识的决心。