数字电子技术基础实验三 时序电路设计

数字电子技术基础
实验报告
题目：实验三时序电路设计
小组成员：
小组成员：
实验三时序电路设计
一、实验目的
1.熟悉使用QuartusⅡ软件内嵌函数，实现脉冲信号；
2.了解掌握实验开发板上数码管和LED部分
3.强化对74161二进制计数器、7447七段译码器、74194移位寄存器的理解和应用。

二、实验要求
要求1：参照参考内容，用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter 实现50M分频，输出频率为1Hz秒脉冲信号，用实验板上绿色LED灯观察。

要求2：参照参考内容中数码管显示控制电路设计方法，用74161二进制计数器、7447七段译码器和若干门电路，用原理图输入方法实现一个七段数码管上显示0、1、2、3、4、5、0、2、4、1、3、5。

要求3：参照参考内容，用74161二进制计数器、74194移位寄存器和若干门电路，用原理图输入方法实现彩灯控制器电路设计。

验收要求：将要求2和要求3同时在电路上实现，验收时能够说明电路设计的原理。

注：如果电脑软件出现Megafunction无法启用，可利用绑定按键开关作为时钟信号，验收时需要演示波形仿真结果。

三、实验设备
（1）电脑一台；
（2）数字电路实验箱；
（3）数据线一根。

（4）EDO实验开发板一个
四、实验原理
要求1:（1）用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter实现50M分频，
输出频率为1Hz秒脉冲信号，并用实验板上绿色LED灯观察。

要求2：
（1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑；
（2）7447七段译码器驱动七段译码管，共阳极数码管显示；
（3）经过卡诺图化简实现码制转换所需序列；
要求3：
（1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑，同上；
（2）四位双向移位寄存器，具有左移，右移、保持、等功能。

五、实验内容
1、（要求一）
（1）原理图（Multisim和QuartusII中绘制的原理图）：
上图所示原理图利用QuartusⅡ内建宏实现时钟端信号频率为1Hz。

2、（要求二）
（1）逻辑表达式变换过程
74161与7447七段译码器真值表对应关系如下：
Q c Q B Q A F D F C F B F A
0010001 0100010 0110011 1000100 1010101 1100000 1110010 0000100 0010001 0100011 0110101卡诺图如下
F C:
F B:
F A:
A
B
D
A
B
D
B
C
C
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q+
+
=
F
A
B
D
A
B
C
B
Q
Q
Q
Q
Q
Q
F+
=
A
C
D
A
B
B
D
A
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
F+
+
=
=
D
F
（2）原理图（QuartusII中绘制的原理图）：（3）波形仿真：
（4）记录电路输出结果
3、（要求三）
（1）电路分析和变换过程
电路中741LS61（2）的QA取反与74LS194(1)的S0连在一起，
74LS194(2)的QA和S1直接连接，741LS61（1）的QA取反与本片的左移输入端SL连在一起，QD取反与SR连在一起。

电路中741LS61（2）的QD取反后连在右移输入端SR上，741LS61（2）的QA取反后连在左移输入端SL上，741LS61（1）的QD取反与74LS194(2)的SI上，741LS61 2的S0直接和74LS194(1）的QD连接。

（2）原理图（QuartusII中绘制的原理图）：
(3)波形仿真：（去掉原理图中的1Hz脉冲，改为输入端）
（4）记录电路输出结果
数字电子技术实验由仿真结果可得;随着时钟脉冲下降沿的到来，花型——由两边向中间对称性依次亮，全亮后仍由两边向中间依次灭：花型——8路灯分为两半，从左自右顺次亮，再顺次灭；花型——8路灯分为两半，从右向左顺次亮，再从右向左顺次灭；花型——由中间向两边对称性一次亮，全亮后仍由中间向两边依次灭，并且循环出现。

六、实验过程中的问题
1.74161有时未产生置数或清零信号，且在原理图中尽可能使用置数，清零可能出现异常（同步置数，异步清零）；
2.在原理图合并过程中，出现所粘贴原理图连线会变动的现象，导致运行出错。

3.由于对TTL集成元器件的使能端处理的不得当，影响元器件的工作状态和工作时间序列。

七、心得体会
1.本实验是对数字电子技术基础课程中相关内容的复习，同时也是一种实践的拓展。

让我们更深刻的体会到了知识在实践中应用的效果；
2.在仿真和具体操作软件的过程中，遇到错误和不解之处，先自我发现问题，也积极地和同学探讨、向老师请教，认识到了自己的不足。

3.在得到正确结果后产生了对自己和组员的充分肯定，对时序逻辑电路分析和移位寄存器有了进一步理解，增强了自己对数电课程的兴趣。

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