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文档简介
1、harbin institute of technology数字逻辑电路与系统课程名称: 数字逻辑电路与系统 院 系: 电子与信息工程学院 班 级: 哈尔滨工业大学2014年11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 maxplus ii 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: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maxplus ii 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
2、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=(01mod+8=9。9分频电路。下表为74ls161 的功能表。3.2.4 实验步骤1. 打开maxplus ii, 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。9分频电路。3. 新建一个波形仿真
3、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maxplus ii 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。3.3 时序电路分析实验3.3.1 实验目的练习用 maxplus ii 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 实验步骤1. 打开maxplus ii, 新建一个原理图文件
4、,命名为exp3_3.gdf。2. 将给出的电路图输入maxplus ii 的原理图中,其中jk 触发器在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0 1 2 q ,q ,q 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maxplus ii 仿真得出的波形,指出两者的异同,并分析原因。分析原因:计数器由4(100)状态跳变为5(101),由于5过程很短,立刻跳变为0(000)状态,q0输出端由1
5、跳变为0,是q1由0跳变为1,成为2(010)状态,形成2,3,4模3分频器。3(011)变为4(100),3个输出同时翻转产生较大延迟,出现图中现象。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
6、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1 bit 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maxplus ii, 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.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 31 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
7、)附于下表。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maxplus ii, 新建一个原理图文件,命名为exp3_5.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_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
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