同步可逆计数器和序列检测器
时序逻辑电路的分类
时序逻辑电路的分类时序逻辑电路是一种能够在特定的时间序列下执行特定操作的电路。
它通常由组合逻辑电路和存储器组成，可以实现复杂的计算和控制功能。
时序逻辑电路按照其实现功能的不同，可以分为以下几类。
一、触发器触发器是最基本的时序逻辑电路之一，它可以存储一个比特位，并且在时钟信号到来时根据输入信号的状态改变输出状态。
常见的触发器有SR触发器、D触发器、JK触发器和T触发器等。
二、计数器计数器是一种能够在特定条件下对输入信号进行计数并输出结果的电路。
它通常由若干个触发器组成，每个触发器都表示一个二进制位。
常见的计数器有同步计数器和异步计数器等。
三、移位寄存器移位寄存器是一种能够将输入信号从一个位置移动到另一个位置并输出结果的电路。
它通常由若干个触发器组成，每个触发器都表示一个二进制位。
常见的移位寄存器有串行入并行出移位寄存器、并行入串行出移位寄存器和并行入并行出移位寄存器等。
四、状态机状态机是一种能够根据输入信号的状态和时钟信号的变化改变输出状态的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成，可以实现复杂的控制功能。
常见的状态机有Moore状态机和Mealy状态机等。
五、定时器定时器是一种能够在特定时间间隔内产生一个脉冲信号或者计数信号的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成，可以实现复杂的定时功能。
常见的定时器有单稳态定时器和多稳态定时器等。
六、脉冲生成器脉冲生成器是一种能够在特定条件下产生一个脉冲信号的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成，可以实现复杂的脉冲生成功能。
常见的脉冲生成器有单稳态脉冲生成器、多稳态脉冲生成器和斯奈德-哈特脉冲生成器等。
七、序列检测电路序列检测电路是一种能够在输入序列中检测出指定模式并输出相应结果的电路。
它通常由若干个触发器和组合逻辑电路组成，可以实现复杂的序列检测功能。
常见的序列检测电路有Moore序列检测器和Mealy序列检测器等。
八、时钟同步电路时钟同步电路是一种能够将异步输入信号转换为同步输出信号的电路。
数字电路课程设计—3位二进制同步减法计数器和序列信号发生器
5参考文献
[1].清华大学电子学教研组 杨素行主编《数字电子技术简明教程》
1.2课程设计的要求
1.设计3位二进制同步加法计数器（无效状态为001 100）
2.设计一个序列信号发生器（期序列为101001）
2设计3位二进制同步加法计数器(无效状态为001100)
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。
2.1基本原理…………………………………………..............………………1
2.2设计过程…………………………………………………….......………….1
2.2.1状态图……………………………………………….........…………1
2.2.2卡诺图…………………………………………………….…………1
[2].张丽萍 王向磊老师主编的《数字逻辑实验指导书》
[3].朱定华 陈琳 吴建新编著《电子电路测试与实验》
2.2.3特性方程，驱动方程………………………………………….……….3
2.3设计电路图……………………………………………….……………….3
2.4最后结果………………………………………………….………………4
3序列信号发生器（101001）…………………………….......……………………8
数字逻辑电路实验报告
数字逻辑电路实验报告指导老师:班级:学号:姓名：时间：第一次试验一、实验名称：组合逻辑电路设计二、试验目的：1、掌握组合逻辑电路的功能测试。
2、验证半加器和全加器的逻辑功能。
3、、学会二进制数的运算规律。
三、试验所用的器件和组件：二输入四“与非”门组件3片，型号74LS00四输入二“与非”门组件1片，型号74LS20二输入四“异或”门组件1片，型号74LS86四、实验设计方案及逻辑图：1、设计一位全加/全减法器，如图所示：电路做加法还是做减法是由M决定的，当M=0时做加法运算，当M=1时做减法运算。
当作为全加法器时输入信号A、B和Cin分别为加数、被加数和低位来的进位，S 为和数，Co为向上的进位；当作为全减法时输入信号A、B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上位的借位。
（1）输入/输出观察表如下：（2）求逻辑函数的最简表达式函数S的卡诺图如下：函数Co的卡诺如下：化简后函数S的最简表达式为：Co的最简表达式为：（3）逻辑电路图如下所示：2、舍入与检测电路的设计：用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。
当电路检测到输入的代码大于或等于5是，电路的输出F1=1;其他情况F1=0。
当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1，其他情况F2=0。
该电路的框图如图所示：（1）输入/输出观察表如下：B8 B4 B2 B1 F2 F10 0 0 0 0 00 0 0 1 1 00 0 1 0 1 00 0 1 1 0 00 1 0 0 1 00 1 0 1 0 10 1 1 0 0 10 1 1 1 1 11 0 0 0 1 11 0 0 1 0 11 0 1 0 0 11 0 1 1 1 11 1 0 0 0 11 1 0 1 1 1（2）求逻辑函数的最简表达式函数F2的卡诺图如下：函数F1的卡诺如下：化简后函数F2的最简表达式为：F1的最简表达式为：（3）逻辑电路图如下所示；五、课后思考题1、化简包含无关条件的逻辑函数时应注意什么？答：当采用最小项之和表达式描述一个包含无关条件的逻辑问题时，函数表达式中的无关项是令其值为1还是为0，并不影响函数的实际逻辑功能。
序列检测器原理
序列检测器原理
序列检测器是一种用来检测和识别输入序列中特定模式的设备或算法。
它能够根据事先给定的规则或模型对输入序列进行分析和判断，并输出相应的结果或响应。
序列检测器通常由以下几个组成部分构成：
1. 输入接口：用于接收输入序列的信号或数据。
2. 存储器：存储检测器的状态信息和输入序列的历史数据。
3. 状态机：用于根据输入序列的不同模式进行状态转换和控制。
4. 判决逻辑：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出接口：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
序列检测器的工作原理如下：
1. 初始化：将序列检测器的状态设为初始状态，准备接收输入序列。
2. 接收输入：逐个接收输入序列的信号或数据。
3. 状态转换：根据当前状态和输入序列的特征，根据事先设定好的规则或模型进行状态转换。
4. 判决匹配：根据当前状态和输入序列的特征，判断当前模式是否匹配。
5. 输出结果：根据判决的结果，输出相应的响应或结果。
6. 循环操作：重复执行2-5步骤，直至所有的输入序列被处理完毕。
通过以上的工作原理，序列检测器可以有效地检测和识别输入序列中的特定模式。
它在许多应用中都有广泛的应用，如通信领域中的错误检测、模式识别等。
序列检测器_实验报告
一、实验目的1. 理解序列检测器的工作原理和设计方法；2. 掌握时序电路的经典设计方法；3. 学习使用Verilog HDL语言进行状态机的设计；4. 通过实验验证序列检测器的功能。
二、实验原理序列检测器是一种同步时序电路，用于检测输入的一串二进制编码。
当输入序列与预设的编码相匹配时，输出高电平；否则，输出低电平。
序列检测器在数字通信、安全防盗、密码认证等领域有着广泛的应用。
序列检测器的基本工作原理如下：1. 预设一个编码序列，称为目标序列；2. 当输入序列与目标序列相匹配时，输出高电平；3. 当输入序列与目标序列不匹配时，输出低电平。
三、实验器材1. PC机一台；2. EDA教学实验系统一台；3. 下载电缆一根（已接好）；4. 导线若干。
四、实验步骤1. 设计序列检测器的Verilog代码；2. 在EDA教学实验系统上编译、仿真和下载Verilog代码；3. 连接实验电路，下载Verilog代码；4. 通过逻辑分析仪观察输出波形，验证序列检测器的功能。
五、实验内容1. 设计一个长度为4位的序列检测器，目标序列为1001；2. 设计一个长度为8位的序列检测器，目标序列为11001001；3. 通过实验验证序列检测器的功能。
六、实验代码```verilogmodule seqdet(input clk, // 时钟信号input rst, // 复位信号input [3:0] din, // 输入序列output reg out // 输出信号);// 定义状态localparam [1:0] IDLE = 2'b00,MATCH = 2'b01,NOMATCH = 2'b10;// 状态寄存器reg [1:0] state, nextstate;// 输出函数always @(posedge clk or posedge rst) beginif (rst) beginstate <= IDLE;out <= 1'b0;end else beginstate <= nextstate;out <= (state == MATCH) ? 1'b1 : 1'b0; endend// 激励函数always @() begincase (state)IDLE: beginif (din == 4'b1001) beginnextstate = MATCH;end else beginnextstate = NOMATCH;endendMATCH: beginnextstate = IDLE;endNOMATCH: beginnextstate = IDLE;enddefault: beginnextstate = IDLE;endendcaseendendmodule```七、实验结果与分析1. 长度为4位的序列检测器：当输入序列为1001时，输出高电平；当输入序列不为1001时，输出低电平。
实验7序列发生器和检测器的设计与实现
实验7序列发生器和检测器的设计与实现序列发生器和检测器是数字电路中非常重要的组成部分，用于生成和检测特定的序列模式。
本实验将设计和实现一个简单的序列发生器和检测器。
1.实验目的：-了解序列发生器和检测器的基本原理和实现方法；-掌握用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法；-熟悉数字电路的设计流程和实验操作。
2.实验仪器和器件：-逻辑门IC（与、或、非门）；-数字电路实验箱；-电源。
3.实验原理：-序列发生器是一种能够按照预定规律生成特定序列的电路，通常由多个逻辑门组成。
常见的序列发生器包括计数器、移位寄存器等。
-序列检测器是一种能够检测给定输入序列是否符合预定规律的电路，通常也由多个逻辑门组成。
常见的序列检测器包括状态机、比较器等。
4.实验步骤：1.根据设计要求，确定需要生成和检测的序列类型和规律。
2.设计序列发生器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现所需的序列模式。
3.搭建序列发生器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。
4.进行测试和调试，检查序列发生器是否按照设计要求生成所需的序列。
5.设计序列检测器的电路，选择适当的逻辑门进行组合，以实现对所需的序列模式的检测。
6.搭建序列检测器电路，将所选逻辑门按照设计连接方式进行布线。
可使用开关或其它电源来模拟序列输入。
7.进行测试和调试，检查序列检测器是否能够准确检测给定的输入序列是否符合预期。
5.实验注意事项：-严格按照设计要求进行电路设计和布线，确保连接正确。
-进行测试和调试时，先验证序列发生器的输出是否符合预期，再测试序列检测器的正确性。
-如遇到问题，请仔细检查电路连接是否正确，或寻求助教或教师的帮助。
6.实验结果分析：-比较生成的序列和检测的结果，验证电路的正确性和稳定性。
-如有误差或异常情况，分析可能原因，进行修正和改进。
7.实验总结：-通过本实验，我们了解了序列发生器和检测器的基本原理和实现方法。
-掌握了用基本门电路实现序列发生器和检测器的设计方法。
《数字逻辑》考试答案
中国石油大学（北京）远程教育学院《数字逻辑》期末复习题一、单项选择题1. TTL 门电路输入端悬空时，应视为( A )A. 高电平B. 低电平C. 不定D. 高阻2. 最小项D C B A 的逻辑相邻项是（ D ）A ．ABCDB ．D BC A C ．CD AB D ．BCD A3. 全加器中向高位的进位1+i C 为( D )A. i i i C B A ⊕⊕B.i i i i i C B A B A )(⊕+C.i i i C B A ++D.i i i B C A )(⊕4. 一片十六选一数据选择器，它应有（ A ）位地址输入变量A. 4B. 5C. 10D. 165. 欲对78个信息以二进制代码表示，则最少需要（ B ）位二进制码A. 4B. 7C. 78D. 106. 十进制数25用8421BCD 码表示为（B ）101 01017. 常用的BCD码有（C ）A:奇偶校验码B:格雷码C:8421码 D:ASCII码8. 已知Y A AB AB=++,下列结果中正确的是（C）A:Y=A B:Y=B C:Y=A+B D: Y A B=+9. 下列说法不正确的是（ D）A:同一个逻辑函数的不同描述方法之间可相互转换B:任何一个逻辑函数都可以化成最小项之和的标准形式C:具有逻辑相邻性的两个最小项都可以合并为一项D:任一逻辑函数的最简与或式形式是唯一的10. 逻辑函数的真值表如下表所示，其最简与或式是（C ）A: ABC ABC ABC++B: ABC ABC ABC ++C: BC AB + D: BC AC + 11．以下不是逻辑代数重要规则的是( D ) 。
A. 代入规则B. 反演规则C. 对偶规则D. 加法规则12．已知函数E)D (C B A F +⋅+=的反函数应该是( A ) 。
A. [])E (D C B A F +⋅+⋅= B. [])E D (C B A F +⋅+⋅= C. [])E (D C B A F +⋅+⋅= D. [])E D (C B A F +⋅+⋅=13．组合逻辑电路一般由（ A ）组合而成。
实验二 同步模4可逆计数器
实验二同步模4可逆计数器
实验目的：1.掌握同步时序逻辑电路的设计方法。
2.加深对同步和时序两个概念的理解。
实验条件：
1.操作系统为WINDOWS 2000的计算机一台
2.Multisim 2001电子线路仿真软件一套
实验组件：双D触发器 74LS74 1片，三输入三与非门74LS10 1片，二输入二与非门74LS00 1片，二输入四异或门74LS86 1片
实验内容：
利用D触发器设计一个可逆模4计数器。
附：（选做）
利用JK触发器设计一个可逆模4计数器。
实验要求：
1.看懂光盘中的实验过程,并在Multisim 2001中使用逻辑分析仪验证结果.
2.使用方波发生器5V 1KHZ（器件库—电源—CLOCK SOURCE）提供脉冲，灯泡（器件库—指示器件—LAMP）,开关（器件库—BASIC—SWITCH—SPDT）。
3.根据实验内容，列出真值表、逻辑函数式，并在下周三上交实验报告。
附：74LS10引脚图
74LS74的逻辑符号。
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课程实验报告课程名称：数字电路与逻辑设计
专业班级：计实1001班
学号：U201014488
姓名：王宸敏
指导教师：
周次：第十周
同组人员：熊凯
报告日期：2012年5月18日
计算机科学与技术学院
【容A】
一、实验名称
利用所给组件，设计一个同步模4可逆计数器，其框图如图5.9所示。
图中，X为控制变量，当X=0是进行加一计数，X=1时进行减一计数；Y2、Y1为计数状态；Z为进位或借位输出信号。
二、实验目的
掌握同步时序电路实验的设计方法，验证所设计的同步时序逻辑电路，加深对“同步”和“时序”这两个名词的理解。
三、实验所用仪器和组件
1.双D触发器组件2片，型号为74LS74
2.负沿双JK触发器2片，型号为74LS73
3.二输入四“与非”门2片，型号为74LS00
4.二输入四“或非”门1片，型号为74LS02
5.三输入三“与非”门1片，型号为74LS10
6.二输入四“异或”门1片，型号为74LS86
7.六反相器组件2片，型号为74LS04
四、实验设计方案及逻辑图
1.首先画出状态图如下：
X Y2 Y1 12+n y
11+n y
D2 D1 Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1
1
1
1
1
3.由真值表得到D1、D2及Z 的卡诺图如下：
D2：
X y2y1
00 01 11 10 0 0 1 0 1 1
1
1
121212122y y x y xy y y x y y x D +++=
21y y x ⊕⊕= D1：
X y2y1
00 01 11 10 0 1 0 0 1 1
1
1
11y D =
Z ：
X y2y1
00 01 11 10 0 0 0 1 0 1
1
1212y y x y y x Z +=
1212y y x y y x ⋅=
4.由D1、D2及Z 的表达式可以设计出电路图如下，采用D 触发器：
五、描述实验现象，并运用所学的知识进行分析、处理及讨论
1.当输入x=0时，电路实现的是模4加法，即每来一个脉冲计数状态加一，同时逢4进位，即输出z=1。
因为电路图是按照状态图、真值表、状态表、表达式得到的，因此实现的正好是满足功能的电路。
2.当输入x=1时，电路实现的是模4减法，即每来一个脉冲计数状态减一，同时逢4借位，即输出z=1。
因为电路图是按照状态图、真值表、状态表、表达式得到的，因此实现的正好是满足功能的电路。
【容B 】
一、 实验名称
利用所给组件按Mealy 型和Moore 型同步时序逻辑电路的设计方法设计一个“1001” 序列检测器，其框图如图5.10所示。
该电路的逻辑功能是，在输入端X上串行输入随机二进制码，输入信号为电平信号。
每当输入的代码中出现“1001”序列时，在输出端Z产生一个高电平，即Z=1，其他情况下Z=0。
典型输入、输出序列如下：
X: 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1
Z: 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1
二、实验目的
掌握同步时序电路实验的设计方法，验证所设计的同步时序逻辑电路，加深对“同步”和“时序”这两个名词的理解。
三、实验所用仪器和组件
1.双D触发器组件2片，型号为74LS74
2.负沿双JK触发器2片，型号为74LS73
3.二输入四“与非”门2片，型号为74LS00
4.二输入四“或非”门1片，型号为74LS02
5.三输入三“与非”门1片，型号为74LS10
6.二输入四“异或”门1片，型号为74LS86
7.六反相器组件2片，型号为74LS04
四、实验设计方案及逻辑图
1.依题意可知，可以设有5种状态：
A：表示初状态；B：表示接收到‘1’；C：表示接收到‘10’；D：表示接收到‘100’；
E：表示接收到‘1001’
2.画出状态图如下：
3. X=0 X=1 A A/0 B/0 B C/0 B/0 C D/0 B/0 D A/0 E/1 E
C/0
B/0
4. 由状态表作隐含表进行状态化简：
由隐含图可知，B 、E 是等效类，因此可以将B 、E 合并，其中令a=A, b={B,E}, c=C, d=D x=0 x=1 a a/0 b/0 b c/0 b/0 c d/0 b/0 d
a/0
b/1
5. 根据化简后的状态表，按照相邻法则编码得到： x=0 x=1 00 00/0 01/0 01 11/0 01/0 11 10/0 01/0 10
00/0
01/1
6.X Y2 Y1 12+n y
11+n y
D2 D1 Z 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1
1
1
1
1 1 1 0 1 0 1 0 1
1
1
1
1
7. 再由真值表得到D2、D1及Z 的卡诺图和表达式：
D2X y2y1
00 01 11 10 0 0 1 1 0 1
112y x y x D +==
X y2y1
00 01 11 10 0 0 1 0 0 1
1
1
1
1
21211y y x y y x D +⋅=+=
Z:
X y2y1
00 01 11 10 0 0 0 0 0 1
1
2121y y x y y x Z +==
8. 由D1、D2及Z 的表达式可以设计出电路图如下，采用D 触发器：
五、 描述实验现象，并运用所学的知识进行分析、处理及讨论
输入典型序列时，当且仅当出现“1001”序列时输出为1，其它情况下输出为0。
因为
电路图是按照状态图、真值表、状态表、表达式得到的，再通过一些逻辑门的组合输出结果，因此实现的正好是满足功能的电路。
六、回答思考题
1.同步时序电路与组合电路有何区别？
答：同步时序电路中用到了触发器，其中触发器能够保存电路之前的状态，使得电路的输出可以与输入和之前的状态相关；而组合电路不具有保存电路状态的功能。
2.你所设计的电路中是否存在多余状态？若有，将会电路的正常工作状态产生怎样的影响？
答：由于我设计的电路中进行了状态化简，因此是最简的电路，不存在多余状态。
若有多余的状态，不会对电路得到的结果产生影响，只会产生一定的时延。
3.Mealy型和Moore型同步时序电路的主要区别是什么？
答：Mealy型与状态和当前的输入有关，而Moore只与状态有关。
七、实验感受及体会
本次实验主要是进行同步时序电路的设计，第一个实验的容比较简单，相当于题目
已经给好了各状态的编码，通过状态图、状态表得到真值表、卡诺图以及表达式就可以设计出符合条件的逻辑电路了。
唯一需要注意的就是通过表达式将其化简成使用最少的逻辑门的电路，使电路最简，同时功能齐全。
第二个实验就需要根据所给状态进行状态化简，在利用相邻编码的原则进行编码，之后的过程就和第一个实验的是一样的了。
第二个实验考查了我们较为全面的能力，也很好的培养了、锻炼了我们分析问题的能力和动手能力。
在进行电路连接的时候也要求我们要细心仔细，一个人进行接线，另一个人在一旁检查错误，也锻炼了两个人之间的团结合作的能力。
总而言之，这次的实验对我们的各种能力的提高很有帮助！。