五进制计数器
四位二进制同步加法计数器(缺0011 0100 0101 0110)
成绩评定表
课程设计任务书
摘要 本次课设题目为四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）。 首先在QuartusII8.1中建立名为count16的工程，用四位二进制加法计数器的VHDL语言实现了四位二进制加法计数器的仿真波形图，同时进行相关操作，锁定了所需管脚，将其下载到实验箱。 然后，在Multisim软件中，通过选用四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器和同步电路，画出其时序图，卡诺图，建立相关方程，做出相关计算，完成四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）的驱动方程。在Multisim软件里画出了四位二进制加法计数器的逻辑电路图。经过运行，分析由红绿灯的亮灭顺序及状态，和逻辑分析仪里出现波形图。说明四位二进制加法计数器顺利完成。 关键词：计数器；VHDL语言；仿真；触发器。
目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计框图 (1) 三、实现过程 (2) 1、QUARTUS II实现过程 (2) 1.1建立工程 (2) 1.2编译程序 (7) 1.3波形仿真 (10) 1.4 仿真结果分析 (14) 1.5引脚锁定与下载 (14) 2、MULTISIM实现过程 (16) 2.1求驱动方程 (16) 2.2画逻辑电路图 (19) 2.3逻辑分析仪的仿真 (20) 2.4结果分析 (21) 2.5自启动判断 (22) 四、总结 (23) 五、参考书目 (24)
一、课程设计目的 1 了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。 2 掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。 3 学会正确使用JK 触发器。 二、设计框图 状态转换图是描述时序电路的一种方法，具有形象直观的特点，即其把所用触发器的状态转换关系及转换条件用几何图形表示出来，十分清新，便于查看。 在本课程设计中，四位二进制同步加法计数器用四个CP 下降沿触发的JK 触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了0011 0100 0101 0110四个状态，这在状态转换图中可以清晰地显示出来。具体结构示意框图和状态转换图如下： 1010 101111001101111011110 /1 /1000 101101110010000100000/0/0/0/0/0/0/0/0/0/????←????←????←????←????←↓↑???→????→????→????→????→? B:状态转换图
做一个五进制的加减法计数器
做一个五进制的加减法 计数器 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时， 做减法，用JK触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为Z，该电路的功能是五进制计 数器。当X=1时，计数器作加“1”运算，设初态为S 0。状态由S 做加1运 算，状态转为S 1，输出为0；状态S 1 做加1运算，转为状态S 2 ，输出为0；状 态S 2做加1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做加1运算，转为状态S 4 ， 输出为0；当状态S 4继续做加1运算时，状态由S 4 转到S ，输出为1。当X=0 时，计数器作减“1”运算。状态由S 做减1运算，此时产生借位，状态转为 S 4，输出为1；状态S 4 做减1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做减1运 算，转为状态S 2，输出为0；状态S 2 做减1运算，转为状态S 1 ，输出为0；状 态S 1做减1运算，状态由S 1 转为状态S ，输出为0。 由此得出状态转换图：第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S 0、S 1 、S 2 、S 3 、 S 4 表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据 2n+1 同步二进制加法计数器 F0302011 5030209303 刘冉 计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数字系统中都有计数器。它不仅可以计数，还可以对CP 脉冲分频，以及构成时间分配器或时序发生器，对数字系统进行定时、程序控制操作。此外，还能用它执行数字运算。 1、计数器的特点： 在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数状态的电子电路称为计数器。特点为（1）该电路一般为Moore型电路，输入端只有CP信号。 （2）从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。 2、计数器分类 1) 按CP脉冲输入方式，计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 同步计数器：计数脉冲引到所有触发器的时钟脉冲输入端，使应翻转的触发器在外接的CP脉冲作用下同时翻转。 异步计数器：计数脉冲并不引到所有触发器的时钟脉冲输入端，有的触发器的时钟脉冲输入端是其它触发器的输出，因此，触发器不是同时动作。 2) 按计数增减趋势，计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种。 加法计数器：计数器在CP脉冲作用下进行累加计数（每来一个CP脉冲，计数器加1）。 3) 按数制分为二进制计数器和非二进制计数器两类。 二进制计数器：按二进制规律计数。最常用的有四位二进制计数器，计数范围从0000到1111。 异步加法的缺点是运算速度慢，但是其电路比较简单，因此对运算速度要求不高的设备中，仍不失为一种可取的全加器。同步加法优点是速度快，虽然只比异步加法快千分之一甚至几千分之一秒，但对于计数器来讲，却是十分重要的。所以在这个高科技现代社会中，同步二进制计数器应用十分广泛。 下图为三位二进制加法计数器的电路图。 图1 三位二进制计数器 图示电路为对时钟信号计数的三位二进制加法计数器或称为八进制加法计数器。 该电路的经典分析过程: 1.根据电路写出输出方程、驱动方程和状态方程 2. 求出状态图 3.检查电路能否自启动 4.文字叙述逻辑功能 解： 一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时，做减法， 用J K 触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为乙该电路的功能是五进制计数器。当X=1时，计数器作加“ 1”运算，设初态为S o。状态由S o做加1运算，状态转为S i，输出为0;状态S i做加1运算，转为状态S2,输出为0;状态S2做加1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做加1运算，转为状态S4,输出为0；当状态S4继续做加1 运算时，状态由S4转到S0,输出为1。当X=0时，计数器作减“1”运算。状态由S0 做减1运算，此时产生借位，状态转为S4，输出为1；状态S4做减1运算，转为状态S3,输出为0；状态S3做减1运算，转为状态S2,输出为0；状态S2做减1运算，转为状态S1,输出为0;状态S1做减1运算，状态由S1转为状态 S0,输出为0。由此得出状态转换图： 第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S0、S1、S2、S3、S4表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据2n+1 第三步：求出输出方程，状态方程和驱动方程（控制函数）。用 JK触发器构成逻辑电路，JK触发器的特性方程Q2n Q1n 00 01 Q n+1=J Q n+ K Q n。 XQ3n 00 01 11 10 1 000 0 X X X 1V X n 0000 00011110 (1) Q2n Q1n _________ (b) Q3n+1=X Q2 Q1n+ X Q3n Q2n Q1n 2n Q1n 00 01 11 10 1000 X X X 0X A X 00u0 状态转换表如下: 1 1 10 XQ3 00 01 11 10 Z=X Q n3 + X Q3 1n XQ3 目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务 (1) 3 设计原理 (2) 3.1三位二进制加法计数器 (2) 3.2全加器 (2) 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (2) 4实验步骤 (3) 4.1加法计数器 (3) 4.2全加器 (6) 4.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (7) 5仿真结果分析 (8) 6设计总结 (9) 7参考文献 (9) 1课程设计的目的与作用 （1）了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； （2）掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； （3）掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用 2 设计任务 2.1加法计数器 （1）设计一个循环型3位2进制加法计数器，其中无效状态为（000，001），组合电路选用与门和与非门等。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.2全加器 （1）设计一个全加器，选用一片74LS138芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.3 140进制的加法器 （1）设计一个140进制加法器并显示计数，选用两片74L163芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 3 设计原理 3.1加法计数器 1.计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。计数器按长度可分为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。 2.时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。 3.CP是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1，随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来CP脉冲，计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。 3.2全加器 1.74LS138有三个输入端：A0,A1，A2 和八个输出端Q0-Q7. 3个使能输入端口分是STB,STC,STA,只有当STB=STC=0，STA=1时，译码器才能正常工作，否则译码器处于禁止状态，所有输出端为高电平。 2. 以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个全加器进行级联可以得到多位全加器 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 选取两片74LS163芯片设计140进制加法计数器。74LS163具有以下功能： A 异步清零功能 当0 CR时，其他输入信号都不起作用，由时钟触发器的逻 = = CR时，计数器清零。在0 R复位计数器也即使异步清辑特性知道，其异步输入端信号是优先的，0 = CR正是通过D 零的。 目录 <一>、前言 (1) 一、设计题目 (2) 二、题目功能及要求 (2) 三、总体方案设计 (2) 四、单元电路设计 (2) （一）、电路的结构设计 (2) （二）、元器件参数设计 (6) 五、整体电路分析 (6) 六、元器件明细 (7) 七、设计结果验证 (7) 八、电路的使用说明书 (8) 九、心得体会 (8) 十、参考资料 (8) 前言 一转眼，大二已经结束了，在这一学年里我们学了电路、模拟电子技术和数字电子技术等许多课程，学习和掌握了电子方面的很多理论知识。 为了让我们更好的掌握所学的电子理论知识，并将理论联系到实际中，学校特地的为我们安排了这次的电子线路实训。让我们在掌握了模电、数电理论的基础上，进行理论联系实际和体会电子技术应用的初级训练。在实训的过程中，我们自己设计自己焊接，运用课堂上所学的理论知识对实际问题进行分析和解决，并弄懂所做电路的工作原理，搞清电路中各元器件的功能、作用，同时学习查阅资料，自学一些课外知识。增强了我们分析问题和解决问题的能力，培养和训练了我们制作电子电路的基本技能，提高了我们各方面的综合能力，为我们今后更好的适应社会的需求打下了基础。 这样电子线路实训的机会是很难得，大学四年这样的机会并不多，所以我很珍惜这次的实训，非常认真的对待它。最后在自己的努力和老师的指导、同学的帮助下，我顺利的完成了这次的电子线路的实训。 一、设计题目 五进制计数器 二、题目功能及要求 设计一个五进制计数器，实现0-5的循环计数。要求用555电路来实现脉冲的产生，其他常用芯片可自己选择。 三、总体方案设计 该五进制计数器的控制系统框图如下图所示。由计数控制器、状态译码器、计数器、秒脉冲发生器和数码显示器组成。 计数控制器主要用于记录计数器的工作状态，通过译码器来控制数码显示器，脉冲发生器产生整个定时系统的时基脉冲，通过计数器实现计数。 其中脉冲发生器用555电路来实现，计数器选用十进制计数器74160，计数控制器是一个与非门，选用用74ls00，译码器则用7448来实现。 四、单元电路设计 （一）、电路的结构设计 1、脉冲发生器的设计 脉冲信号发生器用的是555定时器构成的多谐震荡器，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器，单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。 这里用的是555构成的多谐震荡器, 其电路图如下: 实验报告 课程名称：电子技术基础2 第7 次实验实验名称：同步时序电路逻辑设计 实验时间：2013 年11 月10 日 实验地点：机号 学号：姓名： 教师姓名：评定成绩： 实验7 同步时序电路逻辑设计一、实验目的： 1．掌握同步时序电路逻辑设计过程。 2．掌握实验测试所设计电路的逻辑功能。 3．学习EDA软件的使用。 二．实验仪器： 序号芯片或器材名称型号 1 主从JK触发器JKFF 2 二输入与门组件AND-2 3 BCD数字显示译码器7SED-B 三、实验原理： 同步时序电路逻辑设计流程图如图7-1 所示。 其主要步骤有： 1．确定状态转移图或状态转移表 根据设计要求写出状态说明，列出状态转移图或状态转移表，这是整个逻辑设计中最困 难的一步，设计者必须对所需要解决的问题有较深入的理解，并且掌握一定的设计经验和技巧，才能描绘出一个完整的、较简单的状态转移图或状态转移表。 2．状态化简 将原始状态转移图或原始状态转移表中的多余状态消去，以得到最简状态转移图或状态 转移表，这样所需的元器件也最少。 3．状态分配 这是用二进制码对状态进行编码的过程，状态数确定以后，电路的记忆元件数目也确定了，但是状态分配方式不同也会影响电路的复杂程度。状态分配是否合理需经过实践检验，因此往往需要用不同的编码进行尝试，以确定最合理的方案。 4．选择触发器 通常可以根据实验室所提供的触发器类型，选定一种触发器来进行设计，因为同步时序 电路触发器状态更新与时钟脉冲同步，所以在设计时应尽量采用同一类型的触发器。选定触发器后，则可根据状态转移真值表和触发器的真值表作出触发器的控制输入函数的卡诺图，然后求得各触发器的控制输入方程和电路的输出方程。 5．排除孤立状态 理论上完成电路的设计后，还需检查电路有否未指定状态，若有未指定状态，则必须检 查未指定状态是否有孤立状态，即无循环状态，如果未指定状态中有孤立状态存在，应采取措施排除，以保证电路具有自启动性能。 经过上述设计过程，画出电路图，最后还必须用实验方法对电路的逻辑功能进行验证， 如有问题，再作必要的修改。时序电路的功能测试可以用静态和动态两种方法进行，静态测试由逻辑开关或数据开关提供输入信号，测试各级输出状态随输入信号变化的情况，可用指示灯观察，用状态转移真值表或功能表来描述。动态测试是在方波信号的作用下，确定各输出端输出信号与输入信号之间的时序图，可用示波器观察波形。 在实际的逻辑电路设计中，以上的设计过程往往不能一次性通过，要反复经过许多次仿真调试，才能符合设计要求，既费时费力，又提高了产品的成本，而且，随着电路的复杂化，受工作场所及仪器设备等因素的限制，许多试验不能进行。为了解决这些问题，很多国内外的电子设计公司推出了专门用于电子线路仿真和设计的“电子设计自动化（EDA）”（Electronics Design Automation）软件，例如Proteus,电子产品设计人员利用这个软件对所设计的电路行仿真和调试，一方面可以验证所设计的电路是否能达到设计要求的技术指标，另一方面又可以通过改变电路中元器件的参数，使整个电路性能达到最佳。 四、实验内容： 要求： 设计一个自然二进制码的五进制计数器 实验步骤： ①画出状态图 该电路无输入，只要对触发脉冲进行计数，所以状态图已经确定。根据题意画出自然二进制码的5进制状态图。 长沙学院课程设计说明书 题目同步五进制加法计数器 系(部) 电子与通信工程 专业(班级) 电气工程及其自动化 姓名黄明发 学号*********** 指导教师瞿瞾 起止日期 5.21-5.25 数字电子技术课程设计任务书(5) 系（部）：电子与通信工程系专业：电气工程及其自动化指导教师：瞿曌 课题名称同步五进制加法计数器电路设计 设 计内容及要求 试用触发器设计一个同步五进制加法计数器。应检查是否具有自启动能力。 设置一个复位按钮和一个启动按钮。 采用数码管显示计数器的数值。 设计工作量1、系统整体设计； 2、系统设计及仿真； 3、在Multisim或同类型电路设计软件中进行仿真并进行演示； 4、提交一份完整的课程设计说明书，包括设计原理、仿真分析、调试过程，参考文献、设计总结等。 进度安排起止日期（或时间量）设计内容（或预期目标）备注第一天课题介绍，答疑，收集材料 第二天设计方案论证 第三天进行具体设计 第四天进行具体设计 第五天编写设计说明书 教研室 意见 年月日系（部）主 管领导意见 年月日 长沙学院课程设计鉴定表 姓名黄明发学号20100 42213 专业电气工程及其自动 化 班级 2 设计题目同步五进制加法计数器指导教师瞿瞾指导教师意见： 评定等级：教师签名：日期： 答辩小组意见： 评定等级：答辩小组长签名：日期： 教研室意见： 教研室主任签名：日期： 系（部）意见： 系主任签名：日期： 说明课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”四类； 目录 课程设计的目的 (4) 课程设计内容及要求 (4) 课程设计原理 (4) 课程设计方案步骤 (4) 建立状态图 (5) 建立状态表 (5) 状态图化简、分配，建立卡诺图 (5) 确定状态方程以及激励方程 (5) 绘制逻辑图，检查自启动能力 (6) 绘制逻辑电路图并仿真 (6) 观察时序电路逻辑分析仪，调节频率 (6) 课程设计的思考与疑问 (7) 课程设计总结 (8) 参考文献 (8) 设计任意进制计数器 一、实验目的 掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。 二、实验内容及要求 采用（74LS192）复位法或预置数法设计一个三位十进制计数器。要求各位同学设计的计数器的计数容量是自己学号的最后三位数字。 三、设计过程 74LS192是中规模同步十进制可逆计数器，具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列如图所示。74LS192（CC40192）的功能如下表所示。 1234A B C D 4 3 2 1 D C B A 161514131211109 Vcc D CR BO CO LD D D D Q Q CP CP Q Q GND 12345678 D 1 1 023 3 u2 74LS192 CR：清除端CP u：加计 数端 LD ：置数端CP D：减计 数端 CO ：非同步进位输出端 BO ：非同步借位输出端 D3、D2、D1、D0：数据输入端 Q3、Q2、Q1、Q0：输出端 74LS192引脚排列图 表74LS192（CC40192）的功能 输入端输出端功能 CR LD CP u CP D D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0 1 ×××××××00 0 0 清零 0 0 ×× d c b a d c b a 置数 0 1 ↑ 1 ××××0000~1001加计数1001时CO=0 0 1 1 ↑××××1001~0000减计数0000时BO=0 用M进制集成计数器可以构成N（任意）进制的计数器。通常用反馈清零 法和反馈置数法。当计数器的计数N＞M时，则要用多片M进制计数器构成。 其计数规律为：当低位计数器没有达到计数的最大值时，如74LS192的1001时， 其高位芯片应处于保持状态，只有当低位芯片计数达到最大值时，给相邻的高位 芯片计数器发一个信号，使其脱离保持状态，进入计数状态。现以233为例为计 数容量进行设计。由于233为三位数，因此需用三块74LS192。 1、清零法： CR（R D）＝（Q1Q0）百（Q1Q0）拾（Q1）个 初态：0000 终态：233－1＝232即：0010 0011 0010 状态转换图：（略） 实验八设计任意进制计数器 一、实验目的 掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法。 二、实验内容及要求 采用（74LS192）复位法或预置数法设计一个三位十进制计数器。要求各位同学设计的计数器的计数容量是自己学号的最后三位数字。 三、设计过程 用M进制集成计数器可以构成N（任意）进制的计数器。通常用反馈清零法和反馈置数法。当计数器的计数N＞M时，则要用多片M进制计数器构成。其计数规律为：当低位计数器没有达到计数的最大值时，如74LS192的1001时，其高位芯片应处于保持状态，只有当低位芯片计数达到最大值时，给相邻的高位芯片计数器发一个信号，使其脱离保持状态，进入计数状态。现以233为例为计数容量进行设计。由于233为三位数，因此需用三块74LS192。 1、清零法： CR（R D）＝（Q1Q0）百（Q1Q0）拾（Q1）个 初态：0000 终态：233－1＝232即：0010 0011 0010 状态转换图：（略） 2、置数法：由于74LS192是具有异步清零、置数功能的十进制计数器，因此保留哪233种状态，方法有多种。下图是其中两种置数法。犹以最后一种使用器件最少，接线最为简单。 方案一： 方案三： LD＝（Q1Q0）百（Q1Q0 ）拾（Q2Q0）个（或LD＝CO） 初态：0000（或1000－332＝668） 终态：332－1＝331即：0011 0011 0001（或999） 四、实验用仪器、仪表 数字电路实验箱、万用表、74LS192、74LS00、74LS20、74LS08等 五、实验步骤 ①清零法： 1．检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。 2．按上图连接电路。LD、CP D分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、拾位、个位的Q 、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 3 时钟脉冲。检查无误后接通电源。 3．加入CP进行测试并检查结果是否正确，如有故障设法排除。 4．结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。 实验证明，实验数据与设计值完全一致。设计正确。 ②置数法： 1.检查导线及器件好坏（即加上电源后，按74LS192的功能表进行检测）。 分别接逻辑开关并置为高电平，百位（74LS192（3））、 2.按上图连接电路。CR、CP D 拾位、个位的Q 、Q2、Q1、Q0分别接发光二极管或数码管，计数脉冲接手动或1Hz 3 时钟脉冲。检查无误后接通电源。 在数字系统中，常需要对时钟脉冲的个数进行计数，以实现测量、运算和控制等功能。具有计数功能的电路，称为计数器。 计数器是一种非常典型、应用很广的时序电路，计数器不仅能统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频、定时、产生节拍脉冲等。计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为同步计数器和异步计数器；按计数体制的异同，可分为二进制计数器、二—十进制计数器和任意进制计数器；按计数器中的变化规律的异同，可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器。 二进制加法计数器运用起来比较简洁方便，结构图和原理图也比其它进制的简单明了，但二进制表示一个数时，位数一般比较长。十进制是我们日常生活中经常用到的，不用转换，所以设计十进制加法计数器比设计二进制加法计数器应用广泛，加法器是以数据的累加过程，日常生活中，数据的累加普遍存在，有时候需要一种计数器对累加过程进行运算处理，所以设计十进制加法计数器应广大人们生活的需要，对我们的生活有一个积极地促进作用，解决了生活中许多问题，所以会设计十进制加法计数器使我们对数字电路的理论和实践知识的充分结合，也使我们对电子技术基础有了深刻的了解，而且增强了我们对电子技术基础产生了浓厚的兴趣，这次课程设计使我受益匪浅！ 一、设计题目 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计依据 (3) 四、设计内容 (3) 五、设计思路 (4) 六、设计方案 (7) 七、改进意见 (10) 八、设计总结 (11) 九、参考文献 (12) 一、设计题目 十进制加法计数器 二、设计目的 1.学习电子电路设计任务。 2.通过课程设计培养学生自学能力和分析问题、解决问题的能力。 3.通过设计使学生具有一定的计算能力、制图能力以及查阅手册、使用国家技术标准的能力和一定的文字表达能力。 三、设计依据 1.用JK触发器组成。 2.实现同步或异步加法计数。 四、设计内容 1.复习课本，收集查阅资料，选定设计方案； 2.绘制电气框图、电气原理图； 3.对主要元器件进行计算选择，列写元器件的规格及明细表； 4.设计总结及改进意见； 5.参考资料； 6.编写说明书。 赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书 姓名：胡丹 班级：电气教育技术10级 学号：100805004 时间：2012年 4月8日 3位二进制同步减法计数器 1、设计任务与要求 设计一个3位二进制同步减法计数器（无效状态为001 100） 2、方案设计与论证 2.1 基本原理 计数器是用来统计脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件，计数器按进制分可分为：二进制，十进制和N 进制。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。一个计数器如果既能完成加法计数，又能完成减法计数，则其称为可逆计数器。 同步计数器：当输入计数脉冲到来时，要更新状态的触发器都是同时翻转的计数器，叫做同步计数器。设计同步计数器按照下面的思路进行分析。 图（1） 2.2 设计过程 2.2.1 状态图 000 111 110 101 011 010 图（2） 2.2.2 卡诺图 00 01 11 10 111 xxx 010 000 xxx 011 110 101 图（3） 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 时序逻辑问题 状态赋值 状态转换图 最简逻辑表达式 逻辑图 检查能否自启动 选定触发器类型 00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（4） 00 01 11 10 1 x 1 1 x 1 1 图（5） 00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（6） 2.2.3 状态方程与驱动方程 状态方程: 12 n Q +=1n Q 2 n Q +1n Q 2 n Q 11 n Q +=1 n Q +0 n Q 1 n Q Q 1n Q 0n Q 2n 0 1 Q 1n+1的卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2 n 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 0 1 《电子线路》课程设计报告 一、设计目的 本课程设计是脉冲数字电路的简单应用，在许多领域中计时器均得到普遍应用，诸如在体育比赛，定时报警器、交通信号灯、红绿灯,还可以用来做为各种药丸,药片，胶囊在指定时间提醒用药等等，由此可见计时器在现代社会是何其重要的。 本设计主要能完成：显示30秒计时功能；系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动功能；在直接清零时，数码管显示器灭灯；计时器为30秒递加计时其计时间隔为1秒；计时器递加计时到零时，数码显示器不灭灯。 二、设计要求 1、具有显示30秒计时功能： （1）系统设置外部操作开关，控制计时器的直接清零、启动； （2）在直接清零时，要求数码管显示器灭灯； （3）计时器为30秒递加计时，其计时间隔为1秒； （4）计时器递加计时到30时，数码显示器不能灭灯。 2、设计任务及目标： （1）根据原理图分析各单元电路的功能； （2）熟悉电路中所用到的各集成块的管脚及其功能； （3）进行电路的装接、调试，直到电路能达到规定的设计要求； （4）写出完整、详细的课程设计报告。 三、原理框图 （1）总体参考方案： 30秒计时器的总体参考方案框图如图2-1所示。它包括秒脉冲发生器、计数器、译码显示电路、报警电路和辅助时序控制电路（简称控制电路）等五个模块组成。其中计数器和控制电路是系统的主要模块。计数器完成30秒计时功能，而控制电路完成计数器的直接清零、启动计数、译码显示电路的显示等功能。 图 1 30秒计时器系统设计框图 秒脉冲发生器产生的信号是电路的时钟脉冲和定时标准，但本设计对此信号要求并不太高，故电路可采用555集成电路或由TTL与非门组成的多谐振荡器构成。 译码显示电路由CD4026和共阴极七段LED显示器组成。 （2）设计方案 分析设计任务，计数器和控制电路是系统的主要部分。计数器完成30s计时功能，而控制电路具有直接控制计数器的启动计数、译码显示电路的显示。为了满足系统的设计要求，在设计控制电路时，应正确处理各个信号之间的时序关系。在操作直接清零开关时，要求计数器清零，数码显示器灭灯。 当启动开关闭合时，计数实现计数功能；当启动开关断开时，计数器不工作。系统设计框图如图1所示。 如果根据实验所提供的参考器件，还可在秒脉冲发生模块上做些变化，前者产生的脉冲周期直接是1秒；如果让其产生的秒脉冲频率为10Hz，触发脉冲输出的方波周期为0.1秒，再将该脉冲信号送到由74LS161构成的十分频器，由74LS161输出的脉冲周期为1秒，再将该信号送到计数器74LS161。如此就可得到两个方案， 十进制加法器设计 1课程设计的任务与要求 课程设计的任务 1、综合应用数字电路知识设计一个十进制加法器。了解各种元器件的原理及其应用。 2、了解十进制加法器的工作原理。 3、掌握multisim 软件的操作并对设计进行仿真。 4、锻炼自己的动手能力和实际解决问题的能力。 5、通过本设计熟悉中规模集成电路进行时序电路和组合电路设计的方法，掌握十进制加法器的设计方法。 课程设计的要求 1、设计一个十进制并运行加法运算的电路。 2、0-9十个字符用于数据输入。 3、要求在数码显示管上显示结果。 2十进制加法器设计方案制定 加法电路设计原理 图1加法运算原理框图 如图1所示 第一步 置入两个四位二进制数。例如（1001）2,（0011）2和（0101）2，（1000）2，同时在两个七段译码显示器上显示出对应的十进制数9，3和5，8。 第二步将置入的数运用加法电路进行加法运算。 第三步前面所得结果通过另外两个七段译码器显示。即： 加法运算方式，则（1000）2+（0110）2=（1110）2 十进制8+6=14 并在七段译码显示出14。运算方案 通过开关S1——S8接不同的高低电平来控制输入端所置的两个一位十进制数，译码显示器U8和U9分别显示所置入的两个数。数A直接置入四位超前进位加法器74LS283的A4——A1端，74LS283的B4——B1端接四个2输入异或门。四个2输入异或门的一输入端同时接到开关S1上，另一输入端分别接开关S5——S8，通过开关S5——S8控制数B的输入,通过加法器74LS283完成两个数A和B的相加。由于译码显示器只能显示0——9，所以当A+B>9时不能显示，我们在此用另一片芯片74LS283完成二进制码与8421BCD码的转换，即S>9（1001）2时加上3（0011）2，产生的进位信号送入译码器U10来显示结果的十位，U11显示结果的个位。 3十进制加法器电路设计 加法电路的实现 用两片4位全加器74LS283和门电路设计一位8421BCD码加法器。由于一位8421BCD 数A加一位数B有0到18这十九种结果。而且由于显示的关系,当大于9的时候要加六转换才能正常显示，所以设计的时候有如下的真值表： 做一个五进制的加减法计 数器 The final edition was revised on December 14th, 2020. 一、做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1时，做加法，为0时， 做减法，用JK触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X，检测的输出变量为Z，该电路的功能是五进制计 数器。当X=1时，计数器作加“1”运算，设初态为S 0。状态由S 做加1运 算，状态转为S 1，输出为0；状态S 1 做加1运算，转为状态S 2 ，输出为0；状 态S 2做加1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做加1运算，转为状态S 4 ， 输出为0；当状态S 4继续做加1运算时，状态由S 4 转到S ，输出为1。当X=0 时，计数器作减“1”运算。状态由S 做减1运算，此时产生借位，状态转为 S 4，输出为1；状态S 4 做减1运算，转为状态S 3 ，输出为0；状态S 3 做减1运 算，转为状态S 2，输出为0；状态S 2 做减1运算，转为状态S 1 ，输出为0；状 态S 1做减1运算，状态由S 1 转为状态S ，输出为0。 由此得出状态转换图：第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S 0、S 1 、S 2 、S 3 、 S 4 表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据 2n+1 做一个五进制的加减法计数器，输入控制端为1 时，做加法，为0时，做减法，用JK 触发器实现。 第一步：根据要求进行逻辑抽象，得出电路的原始状态图。 取输入数据变量为X,检测的输出变量为乙该电路的功能是五进制计数器。当X=1时，计数器作加“ 1”运算，设初态为S。状态由S o 做加1运算，状态转为S i,输出为0;状态S i做加1运算，转为状态S2, 输出为0;状态S2做加1运算，转为状态S3,输出为0;状态S3做加1运算，转为状态S，输出为0;当状态S继续做加1运算时，状态由S转到S o,输出为1。当X=0时，计数器作减“ 1”运算。状态由S0做减1运算，此时产生借位，状态转为S,输出为1；状态S4做减1运算，转为状态S3, 输出为0;状态S3做减1运算，转为状态S2,输出为0;状态S2做减1运 算，转为状态S,输出为0;状态S做减1运算，状态由S转为状态S0, 输出为0。 由此得出状态转换图： 第二步：状态编码。 该电路是五进制计数器，有五种不同的状态，分别用S o、S i、S2、S3、S表示五种状态，这五种状态不能作状态化简。在状态编码时，依据2n+1vN<2，当N=5时，n=3,选触发器的个数n=3。触发器按自然态序变化，采用二进制计数编码。设S o=OOO，S=001，S2=010，S3=011，S=100。 状态转换表如下: 现态Q n Q n Q n 次态 Q n+1Q n+1Q n+1 /输出 Z X=0 X=1 000 100/1 001/0 001 000/0 010/0 010 001/0 011/0 011 010/0 100/0 100 011/0 000/1 第三步：求出输出方程，状态方程和驱动方程（控制函数） 用JK 触发器构成逻辑电路，JK 触发器的特性方程CT 二J Q n + K n n n n Z=X Q 3 + X Q 3 Q Q XQ 01 11 10 1 0 X X X 丄 A 0 0 0 00 01 11 10 (1) Q 。 00 01 11 10 任意进制计数器的构成方法 从降低成本的角度考虑，集成电路的定型产品必须有足够大的批量。因此，目前常见的计数器芯片在计数进制上只做成应用较广的几种类型，如十进制、十六进制、7位二进制、12位二进制、14位二进制等。在需要其他任意一种进制的计数器时识能用已有的计数器产品经过外电路的不同连接方式得到。假定已有的是N进制计数器，而需要得到的是M进制计数器。这时有M 一、选择题 1．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是A。 A.工作速度高 B.触发器利用率高 C.电路简单 D.不受时钟C P控制。 2．把一个五进制计数器与一个四进制计数器串联可得到D进制计数器。 A.4 B.5 C.9 D.20 3．下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是C。 A.变量译码器 B.加法器 C.数码寄存器 D.数据选择器 4.N个触发器可以构成最大计数长度（进制数）为D的计数器。 A.N B.2N C.N2 D.2N 5.N个触发器可以构成能寄存B位二进制数码的寄存器。 A.N-1 B.N C.N+1 D.2N 6．五个D触发器构成环形计数器，其计数长度为A。 A.5 B.10 C.25 D.32 7．同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者B。 A.没有触发器 B.没有统一的时钟脉冲控制 C.没有稳定状态 D.输出只与内部状态有关 8．一位8421B C D码计数器至少需要B个触发器。 A.3 B.4 C.5 D.10 9.欲设计0，1，2，3，4，5，6，7这几个数的计数器，如果设计合理，采用同 步二进制计数器，最少应使用B级触发器。 A.2 B.3 C.4 D.8 10．8位移位寄存器，串行输入时经个脉冲后，8位数码全部移入寄存器中。 A.1 B.2 C.4 D.8 11．用二进制异步计数器从0做加法，计到十进制数178，则最少需要个触发器。 A.2 B.6 C.7 D.8 E.10 12．某电视机水平-垂直扫描发生器需要一个分频器将31500H Z的脉冲转换为60H Z 的脉冲，欲构成此分频器至少需要个触发器。 A.10 B.60 C.525 D.31500 13．某移位寄存器的时钟脉冲频率为100K H Z，欲将存放在该寄存器中的数左移8位，完成该操作需要时间。 4位同步二进制加法计数器 一、实验目的 1、熟悉在EDA平台上进行数字电路集成设计的整个流程。 2、掌握Max+PlusⅡ软件环境下简单的图形、VHDL文本等输入设计方法。 3、熟悉VHDL设计实体的基本结构、语言要素、设计流程等。 4、掌握利用Max+PlusⅡ的波形仿真工具验证设计的过程。 5、学习使用JTAG接口下载逻辑电路到可编程芯片，并能调试到芯片正常工作为止。 二、实验设备 １．软件 操作系统：Windows 2000 EDA软件：MAX+plus II 10.2 ２．硬件 EDA实验箱：革新EDAPRO/240H 三、实验原理 1.设计分析 4位同步二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号clk的上升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。 在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是15，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1. 2.VHDL源程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity cnt4e is port(clk,clr:in std_logic; cout:out std_logic; q:buffer integer range 0 to 15); end cnt4e; architecture one of cnt4e is begin process(clk,clr) begin if clk'event and clk='1'then if clr='1'then if q=15 then q<=0; cout<='0'; elsif q=14 then q<=q+1; cout<='1'; else q<=q+1; end if; else q<=0; 计算机组成原理 实验报告 院系： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2014年11月20日 实验一 4位二进制计数器实验 一、实验环境 1. Windows 2000 或 Windows XP 2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 二、实验目的 1、熟悉VHDL 语言的编写。 2、验证计数器的计数功能。 三、实验要求 本实验要求设计一个4位二进制计数器。要求在时钟脉冲的作用下，完成计数功能，能在输出端看到0-9，A-F 的数据显示。（其次要求下载到实验版实现显示） 四、实验原理 计数器是一种用来实现计数功能的时序部件，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。 计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下： 计数器的种类??????? ?????????????????????进制计数器十进制计数器二进制计数器进制可逆计数器减法计数器 加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321 下面对同步二进制加法计数器做一些介绍。 同步计数器中，所有触发器的CP 端是相连的，CP 的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。因此不能使用T′触发器。应控制触发器的输入端，即将同步二进制加法计数器
做一个五进制的加减法计数器
三位二进制加法计数器(无效态：000,001)设计一个基于74138的组合电路 设计一个140进制加法计数器
电子线路实训——五进制计数器
五进制计数器
数字电子技术课程设计-同步五进制加法计数器-D触发器JK触发器
设计任意进制计数器
《设计任意进制计数器》的实验报告
十进制加法计数器
三位二进制同步减法计数器
进制计数器
十进制加法计数器
做一个五进制的加减法计数器
做一个五进制的加减法计数器
任意进制计数器的构成方法
同步计数器和异步计数器比较
4位同步二进制加法计数器
4位二进制计数器实验