同步可逆计数器和序列检测器

1、!-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：態凯 报告日期：2012年5月18日计算机科学与技术学院【内容A】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；丫2、Y1为计数状态；Z为进位或借位 输出信号。CP可逆计数器 yi* Z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。实验所用仪器和组件1.2.双D触发器组件2片，型

2、号为74LS74 负沿双JK触发器2片，型号为74LS73四、实验设计方案及逻辑图3.二输入四“与非”门2片，型号为74LS004.二输入四“或非”门1片，型号为74LS025.三输入三“与非”门1片，型号为74LS106.二输入四“异或”门1片，型号为74LS867.六反相器组件2片，型号为74LS041. 首先画出状态图如下:0/11/10/0I/O1/00/01/00/02.做出真值表如下所示:XY2Yiy2iyin iD2DiZ0000i0i000ii0i000ii0000i0i0iiii0i00ii0iii0i00i00iiii0000ii00iii03.由真值表得到 D1、D2及Z

3、的卡诺图如下:D1:D2:000iiii000i0iii0i0D20讣xy2yi xy2yi "讣x yi y2000iiii00i00iii00iDiyiZ:X>2y<000iiii0000i0i0i00xy2yi xy2yixy2y1*y曲、D触发器: 1D(1) CI 1DD14.由D1、D2及Z的表达式可以设计出电路图如下，采用五、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 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

4、。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 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。【内容B】实验名称1001”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“ 序列检测器，其框图如图5.10所示。X时钟序列检测器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

5、 1 0 0 1Z: 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。四、1.2.3.4.5.6.7.双D触发器组件2片，型号为74LS74 负沿双JK触发器2片，型号为74LS732片，1片，1片，1片，型号为二输入四二输入四三输入三二输入四“与非”“或非”“与非”“异或”门 门 门 门型号为 型号为 型号为 型号为74LS0074LS0274LS1074LS86六反相器组件2片,74LS04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

6、；B:表示接收到1' C:表示接收到E:表示接收到 1001''10' D:表示接收到100'2.实验所用仪器和组件3. 由状态图得到状态表如下:X=0X=1AA/0B/0BC/3B/0CD/0B/0DA/0E/1EC/3B/04. 由状态表作隐含表进行状态化简:XXXkVx|DB由隐含图可知，BE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 化简后的状态表如下所示：x=0x=1aa/0b/0bc/0b/0cd/0b/0da/0b/15. 根据化简后的状态表，按照相邻法则编码得到:a=00, b=01, c=11, d=

7、10, 即:x=0x=10000/001/00111/001/01110/001/01000/001/16.采用D触发器，得到真值表如下:XY2Y1y； 1y1n1D2D1Z00000000001011110011101000100000010001010101010101110101011001011再由真值表得到 D2、D1及Z的卡诺图和表达式:D2:000111100011010000D2 xyi x yi梵y2y10001111000100111117.D1:D xyyx yi y2Z:000111100000010001xyiy2 xyi 讨2五、描述实验现象，并运用所学的知识进行分

8、析、处理及讨论0。因为输入典型序列时，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。、.八、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，第一个实验的内容比较简单，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