三位二进制加法计数器
3位2进制同步计数器(约束项：000,010)
图a
图2.2.3电位器左端时刻仿真图1
图b:
图2.2.4电位器左端时刻仿真图2
(3)估算当电位器滑动端调至最右端时,由图（a）可得
Uom=4.877V Ucm=2.809V T=7.836ms
由图（b）可得：
T2=1.586ms ,所以T1= T—T2=7.836ms—1.586ms=6.25ms
1.3ms
5.2ms
0.2
仿真结果
1.68ms
6.063ms
0.217
(3)当电位器的滑动端调至最右端时
T1
T2
D
估算结果
5.2ms
1.3ms
0.8
仿真结果
6.25ms
1.586ms
0.798
对比表中的估算结果和仿真结果，数值有较大的误差，其误差原因是在仿真中二极管影响输入波的周期，以及读数的误差。总的来看，估算的结果和仿真的结果是一致的。
(4)状态方程：
电路次态卡诺图：
图1.3.2电路次态卡诺图
Q1N+1的次态卡诺图为：
图1.3.3Q1N+1的次态卡诺图
Q0N+1的次态卡诺图为：
图1.3.4Q0N+1的次态卡诺图
状态方程：
Y= Q1nQ0n
= +
= +X =
(5) 驱动方程为 :
= =
= =1
(6) 检查能否自启动（无无效状态）
(7) 最后结果
1数字电子设计部分
1.1
（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。
电工电子技术基础知识点详解3-1-1-二进制计数器
74LS197
CT/ LD CR
D3 D2 D1 D0
逻辑功能示意图
芯片内有一个二进制计数器和一个八进制计数器
CP下降沿( )触发器翻转
有置“0”端和置数端，低电平有效。
2. 同步二进制计数器
同步计数器：计数脉冲同时接到各位触发器，各位触发器状态的变 换与计数脉冲同步。
异步二进制加法计数器线路联接简单。各触发器是逐级翻转，因 而工作速度较慢。
Q2
Q1
Q0
与关系
Q
J FF3
QJ
FF2
Q
J FF1
J
Q FF0
K
K
K
K
Q
Q
Q
Q
RD
CP
由主从型 JK 触发器组成的同步四位二进制加法计数器
计数脉冲同时加到各位触发器上，当每个到来后触发器状态是 否改变要看J、K的状态。
Q3
Q2
Q1
Q0 最低位触发器FF0每一个
与关系
脉冲就翻转一次；
Q
J FF3
K
JK触发器构成减法计数器
74LS197集成4位异步二进制加法计数器
U CC C R Q 3 D 3 D1 Q 1 C P0
Q3 Q2 Q1 Q0
14 13 12 11 10 9
8 74LS197
CP1
CP0 12 3 45 6
7
C T/ L D Q 2 D 2 D 0 Q 0 C P1 G N D
小结
2. 同步二进制计数器
74LS161型四位同步二进制计数器
(a) 外引线排列图； (b) 逻辑符号
表21.3.4 74LS161型同步二进制计数器的功能表
三位二进制加1与加2计数器课程设计
学号：课程设计题目数字逻辑设计题目二位二进制计数器计数器学院计算机科学与技术专业计算机科学与技术班级姓名指导教师周德仿2011 年03 月7 日武汉理工大学课程设计报告书目录一、课程设计任务书 (2)（一）课程设计题目 (2)（二）要求完成设计的主要任务 (2)（三）课程设计进度安排 (2)二、课程设计正文 (3)1课程设计目的 (3)2 题目理解分析和功能描述 (3)3 逻辑电路设计具体步骤 (4)3.1 第1步，根据逻辑功能要求，作出原始状态图和原始状态表 (4)3.2 第2步，求出激励函数和输出函数表达式 (5)3.3 第3步，根据激励函数表达式，画出逻辑电路图 (7)4设计中使用的集成电路名称及引脚编号 (7)4.1 集成电路74 LS 04 引脚编号 (7)4.2集成电路74 LS 08 引脚编号 (8)4.3集成电路74 LS 32引脚编号 (8)4.4 集成电路74LS 86 引脚编号 (8)4.5集成电路74 LS 74 引脚编号 (9)5 三位二进制模5（加1加2）计数器的连接 (9)5.1 调试和测试同步时序逻辑电路和组合逻辑电路参考事项 (9)5.2 计数器的连接 (9)6 集成电路连接图和实验现象 (10)6.1集成电路连接图 (10)6.2实验现象及调试和测试 (10)7 三位二进制模5计数器设计总结和心得 (11)7.1 三位二进制模5计数器设计总结 (11)7.2 课程设计心得 (11)三、本科生课程设计成绩评定表 (12)1课程设计任务书学生姓名学生专业班级计算机指导教师周德仿学院名称计算机科学与技术学院题目：三位二进制加1计数器初始条件：使用D触发器( 74 LS 74 )、“与”门( 74 LS 08 )、“或”门( 74 LS 32 )、非门( 74 LS 04 )，设计三位二进制加1计数器。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．能够运用数字逻辑的理论和方法，把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合，设计一个有实际应用的数字逻辑电路。
《数字电子技术》部分习题解答
3.4 X 、Y 均为四位二进制数，它们分别是一个逻辑电路的输入和输出。
设： 当 0≤X≤ 4时, Y=X+1 ；当 5≤X≤9 时，Y=X -1,且X 不大于9。
(1) 试列出该逻辑电路完整的真值表； (2) 用与非门实现该逻辑电路。
解：(1) 按题意要求列真值表如下：0 0 0 0x 3x 2x 1x 0y 3y 2y 1y 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 01 0 0 11 0 1 01 0 1 11 1 0 01 1 0 11 1 1 01 1 1 10 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 11 0 0 0x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x xX X Y 033=x 3X X X X X Y 031022++=x 3X XX X X X X X X X X X Y 0132121231+++=x 3X Y 00=01001110000111101x 3x 2x 1x 01111(2) 把与或表达式转换为与非表达式，以便用与非门实现该逻辑电路。
X X X X Y 03033==X X X X X X X X X X Y 0310*******=++=X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X Y 0132012012030132012012031=+++= X Y 00=作图如下：x 3x 2x 1x 0y 3y 2y 1y 03.5 设计一交通灯监测电路。
红、绿、黄三只灯正常工作时只能一只灯亮，否则，将会发出检修信号，用两输入与非门设计逻辑电路，并给出所用74系列的型号。
解:设A 、B 、C 分别表示红、绿、黄三只灯，且亮为1，灭为0；检修信号用L 表示，L 为1表示需要检修。
数字电路实验报告-用D触发器设计三位二进制加法计数器
电学实验报告模板实验原理1．触发器的触发方式（1）电平触发方式电平触发方式的特点是：CP = 1时，输出与输入之间通道“透明”，输入信号的任何变化都能引起输出状态的变化。
当CP = 0时，输入信号被封锁，输出不受输入影响，保持不变。
（2）边沿触发方式边沿触发方式的特点是：仅在时钟CP信号的上升沿或下降沿才对输入信号响应。
触发器的次态仅取决于时钟CP信号的上升沿或下降沿到达时输入端的逻辑状态，而在这以前或以后，输入信号的变化对触发器输出端状态没有影响。
2. 边沿触发器（1）边沿D触发器图1 上升沿触发D触发器图1所示为上升沿触发D触发器的逻辑符号。
上升沿触发D触发器的特性表如表1所示。
表1 上升沿D触发器特性表D触发器的特性方程为：Q^(n+1) = D1.同步触发器的异步置位复位端电平触发器和边沿触发器都在CP时钟信号的控制下工作，这种工作方式称之为“同步”。
也把这类触发器称为同步触发器，以区别于基本RS触发器。
在小规模集成电路芯片中，触发器既能同步工作，又兼有基本RS触发器的功能。
例如。
图2所示的触发器。
这是上升沿触发D触发器，其中，SD(-)和RD(-)是异步置位复位端。
只图2 带有异步置位复位端的D触发器要在SD(-)或RD(-)加入低电平，立即将触发器置“1”或置“0”，而不受时钟信号CP和输入信号D的控制。
只有当SD(-)或RD(-)均处于高电平时，触发器才正常执行上升沿触发D触发器的同步工作功能。
实验仪器实验内容及步骤1.测试双D触发器74LS74的逻辑功能（1）74LS74引脚图图3 74LS74引脚图图3所示为集成电路芯片74LS74的引脚图。
芯片包含两个带有异步置位复位端的上升沿D触发器。
（1）测试74LS74的逻辑功能图4 测试74LS74的逻辑功能实验电路按照图4连接电路。
D触发器的Q和Q(-)（芯片5和6号引脚）各接一个发光二极管用以观察触发器的输出逻辑电平。
按照上面测试74LS112的逻辑功能同样的方法和步骤，测试74LS74的逻辑功能，将实验数据记录在表2。
表三位二进制加法计数器状态表
计数器
• 2．十进制计数器
• 二进制计数不符合人们的日常习惯，在数字系统中，凡需直接观 察计数结果的地方，差不多都是用十进制数计数的。十进制计数器电 路有多种形式，下面介绍使用最多的8421BCD码十进制计数器。 图8-2-3(a)所示是四位同步十进制加法计数器，它是在四位同 步二进制加法计数器的基础上改进而来的。8421码与二进制比较， 来第十个脉冲时，不是由“1001”变为“1010”，而是应回到“00 00”。比较1010和0000可知，和没有变化，所以它们的驱动不变， 输入接线不变。但由1变为了0，也变为0，所以对FF1、FF3作如下 修改。
电机每转一周，光线透过圆盘上的小孔照射光电元件一次，光电元件 产生一个电脉冲。光电元件每秒发出的脉冲个数就是电机的转速。光电元 件产生的电脉冲信号较弱，且不够规则，必须放大、整形后，才能作为计 数器的计数脉冲。脉冲发生器产生一个脉冲宽度为1秒的矩形脉冲，去控 制门电路，让“门”打开1秒钟。在这1秒钟内，来自整形电路的脉冲可以经 过门电路进入计数器。根据转速范围，采用4位十进制计数器，计数器以8 421码输出，经过译码器后，再接数字显示器，显示电机转速。本任务中 数据存储和计数的问题就需要用时序逻辑电路的相关知识来解决。
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课题2
计数器
1．二进制加法计数器
(1)异步二进制加法计数器 所谓异步计数器是指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他触发器的输出，因此，触发器不是 同时动作。 下图所示为三位二进制加法计数器的逻辑图。
三位二进制异步加法计数器真值表
三位二进制异步加法计数器真值表摘要：一、引言二、二进制异步加法计数器的概念三、三位二进制异步加法计数器的真值表1.第一位（最低位）2.第二位3.第三位（最高位）四、真值表的实际应用与意义五、结论正文：一、引言在电子电路设计中，计数器是一种非常常见的组件。
二进制异步加法计数器是一种具有特殊工作原理的计数器，广泛应用于数字电路设计中。
本文将详细介绍三位二进制异步加法计数器的真值表，以帮助读者更好地理解其工作原理和应用。
二、二进制异步加法计数器的概念二进制异步加法计数器是一种具有二进制计数功能的计数器，其工作原理是在时钟信号的上升沿对计数器进行加一操作。
当计数器达到最大值后，会自动清零并重新开始计数。
与同步加法计数器相比，异步加法计数器不受时钟信号的周期影响，可以独立工作。
三、三位二进制异步加法计数器的真值表1.第一位（最低位）在第一位，我们有两种状态：0 和1。
当第一位为0 时，表示计数器未达到最大值；当第一位为1 时，表示计数器已达到最大值，需要清零重新开始计数。
2.第二位第二位也有两种状态：0 和1。
当第二位为0 时，表示计数器当前的值为0；当第二位为1 时，表示计数器当前的值为1。
3.第三位（最高位）第三位同样有两种状态：0 和1。
当第三位为0 时，表示计数器当前的值为2；当第三位为1 时，表示计数器当前的值为3。
四、真值表的实际应用与意义三位二进制异步加法计数器的真值表对于理解其工作原理和设计应用具有重要意义。
通过真值表，我们可以清楚地了解计数器在不同状态下的值，从而更好地进行电路设计和故障排查。
五、结论本文详细介绍了三位二进制异步加法计数器的真值表，并通过分析其工作原理和应用，帮助读者更好地理解这种计数器。
三位二进制加法计数器(精)
成绩评定表学生姓名班级学号专业自动化课程设计题目数字电子课程设计评语组长签字：成绩日期20 年月日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名班级学号课程设计题目 1.三位二进制加法计数器（无效态：001，110）2.序列信号发生器的设计（发生序列100101）3.100进制加法计数器设计实践教学要求与任务:数字电子部分1)采用multisim 仿真软件建立电路模型；2)对电路进行理论分析、计算；3)在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。
工作计划与进度安排:第1天：1. 布置课程设计题目及任务。
2. 查找文献、资料，确立设计方案。
第2-3天：1. 安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。
2. 在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。
第4天：1. 对设计电路进行理论分析、计算。
2. 在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。
第5天：1. 课程设计结果验收。
2. 针对课程设计题目进行答辩。
3. 完成课程设计报告。
指导教师：201 年月日专业负责人：201 年月日学院教学副院长：201 年月日目录1 课程设计的目的与作用11.1设计目的及设计思想11.2设计的作用11.3 设计的任务12 所用multisim软件环境介绍13 三位二进制同步加法计数器设计33.1 基本原理33.2 设计过程34序列信号发生器的设计..64.1 基本原理64.2 设计过程66 100进制加法器计数器76.1 基本原理76.2 设计过程75 仿真结果分析85.1 三位二进制同步加法计数器仿真85.2 序列信号发生器（发生序列100101）的仿真116 设计总结和体会147 参考文献141 课程设计的目的与作用1.1设计目的及设计思想根据设计要求设计三位二进制加法计数器和序列信号发生器，加强对数字电子技术的理解,进一步巩固课堂上学到的理论知识。
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成绩评定表
课程设计任务书
目录
1 课程设计的目的与作用1
1.1设计目的及设计思想1
1.2设计的作用1
1.3 设计的任务1
2 所用multisim软件环境介绍1
3 三位二进制同步加法计数器设计3
3.1 基本原理3
3.2 设计过程3
4序列信号发生器的设计..6
4.1 基本原理6
4.2 设计过程6
6 100进制加法器计数器7
6.1 基本原理7
6.2 设计过程7
5 仿真结果分析8
5.1 三位二进制同步加法计数器仿真8
5.2 序列信号发生器（发生序列100101）的仿真11
6 设计总结和体会14
7 参考文献14
1 课程设计的目的与作用
1.1设计目的及设计思想
根据设计要求设计三位二进制加法计数器和序列信号发生器，加强对数字电子技术的理解,进一步巩固课堂上学到的理论知识。
了解计数器和序列信号发生器的工作原理。
1.2设计作用
通过multisim软件仿真电路可以使我们对计数器和序列信号发生器有更深的理解。
学会分析仿真结果的正确性，与理论计算值进行比较。
通过课程设计，加强动手，动脑的能力。
1.3设计任务
1.设计一个三位二进制同步加法计数器，要求无效状态为001,110。
2.设计一个序列信号发生器，要求发生序列100101。
2 所用multisim软件环境介绍
multisim软件环境介绍
Multisim是加拿大IIT公司（Interrative Image Technologies Ltd）推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观、操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的引用。
针对不同的用户，提供了多种版本，例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。
其中教育版适合高校的教学使用。
Multisim 7主界面。
启动Multisim，就会看到其主界面，主要是由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电
路图编辑窗口等组成。
如下图2.2.1所示。
Multisim 7提供了丰富的元器件。
这些元器件按照不同的类型和种类分别存放在若干个分类库中。
这些元件包括现实元件和虚拟元件。
所谓的现实元件给出了具体的型号，它们的模型数据根据该型号元件参数的典型值确定。
而所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。
另外，Multisim 7元件库中还提供一种3D虚拟元件，这种元件以三维的方式显示，比较形象、直观.。
Multisim 7容许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在用户元器件库中。
路2.2.2图所示。
图2.1multisim电路编辑窗口
Multisim 7提供了品种繁多、方便实用的虚拟仪器。
比如数字万用表、信号发生器、示波器等17种虚拟仪器。
点击主界面中仪表栏的相应的按钮即可方便地取用所需的虚拟仪器如图2.2.3所示。
图2.2multisim元件库
图2.3虚拟仪器
3 三位二进制同步加法计数器设计电路
3.1基本原理
设计一个三位二进制同步加法计数器，要求无效状态为000,110。
000 010 011 100 101 111
图3.1 状态图
排列
3.2设计过程
⑴．选择触发器，求时钟方程、输出方程和状态方程
a．选择触发器
由于JK触发器的功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP下降沿触发的边沿JK触发器。
b．求时钟方程
采用同步方案，故取
(1-1）
CP是整个要设计的时序电路的输入时钟脉冲。
c．求状态方程
由1-1所示状态图可直接画出1-2所示电路次态卡诺图。
再分解开便可以得到如图1-3所示各触发器的卡诺图。
n n
Q n 00 01 11 10
010 ×××100 011
101 111 000 ×××
图3.2次态卡诺图
n n
Q n 00 01 11 10
0 × 1 0
1 1 0 ×
a．的卡诺图
n n
Q n 00 01 11 10
1 ×0 1
0 1 0 ×
b．的卡诺图
n n
Q n 00 01 11 10
0 ×0 1
1 1 0 ×
c．的卡诺图
图3.3各触发器次态的卡诺图
显然，由图2-3所示各卡诺图便可以很容易的得到
（2-2）
⑵．求驱动方程
JK触发器的特性方程为（2-3）a．变换状态方程，使之与式（2-3）的形式一致
(2-4)
b．比较特性方程求驱动方程
(2-5)
⑶．画逻辑电路图
根据所选用的触发器和时钟方程，输出方程，驱动方程，便可以画出如图2-4所示的逻辑电路图。
图3.4三位二进制同步加法计数器逻辑电路图
⑷．检查电路能否自启动
, ，可见在CP操作下都能回到有效状态，电路能够自启动。
4序列信号发生器的设计（发生序列100101）
4.1基本原理
序列信号发生器是能够依据时钟脉冲信号输出规定序列代码的一种时序电路。
序列信号发生器的设计方法同序列检测器，只是不存在输入信号X。
4.2设计过程
序列发生器（发生序列100101）的特性表
Y
0 0 0 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 1
1 0 1 0
1 1 1 1
图4.1发生器特性表
输出方程
设计电路图
根据上题设计的三位二进制加法器，用来设计这个序列中的六个不同的数值，这样可以很容易的观察这个序列的变化。
图4.2序列信号发生器逻辑图
5 100进制加法计数器
5.1 基本原理
74161是一个具有异步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制同步加法计数器。
5.2 设计过程
用74161芯片设计100进制加法计数器，采用异步清零方式，应选择状态进行译码，所以；
画电路连接图
图5.1 100进制加法计数器
6 仿真结果分析
6.1三位二进制同步加法计数器仿真
在Multisim 10上开始对三位二进制同步加法计数器仿真，结果如图6.1所示。
（1）状态000
（2）状态010
（3）状态011
（4）状态100
（5）状态101
(6)状态111
图6.1三位二进制同步加法计数器仿真
6.2序列信号发生器（发生序列100101）的仿真
在Multisim 10上开始对序列信号发生器（发生序列100101）的仿真，结果如图6.2所示
（1）发生1
（2）发生0
（3）发生0
（1）发生1
（2）发生0
（3）发生1
图6.2序列信号发生器（发生序列100101）的仿真
7设计总结和体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
8 参考文献
⑴．余孟尝.数字电子技术基础简明教程.3版.北京：高等教育出版社，2006.
⑵．王革思.数字电路原理、设计与实践教程.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版，2007.。