swnAAA实验三-时序逻辑电路

1、实验三时序逻辑电路学习目标：1、掌握时序逻辑电路的一般设计过程2、掌握时序逻辑电路的时延分析方法，了解时序电路对时钟信号相关参数的基本要求3、掌握时序逻辑电路的基本调试方法4、熟练使用示波器和逻辑分析仪观察波形图实验内容：1、广告流水灯(第9周课内验收)用触发器、组合函数器件和门电路设计一个广告流水灯，该流水灯由8个LED组成，工作时始终为1暗7亮，且这一个暗灯循环右移。(1)写出设计过程，画出设计的逻辑电路图，按图搭接电路(2)将单脉冲加到系统时钟端，静态验证实验电路(3)将TTL连续脉冲信号加到系统时钟端，用示波器观察并记录时钟脉冲CR触发器的输出端Q2、Q1、Q0和8个LED上的波形。2

2、、序列发生器(第10周课内实物验收计数器方案)分别用MSI计数器和移位寄存器设计一个具有自启动功能的01011序列信号发生器(1)写出设计过程，画出电路逻辑图(2)搭接电路，并用单脉冲静态验证实验结果(3)加入TTL连续脉冲，用示波器观察观察并记录时钟脉冲CLK、序列输出端的波形。3、4位并行输入-串行输出曼切斯特编码电路(第10周课内验收，基础要求占70%扩展要求占30%在电信与数据存储中，曼彻斯特编码(Manchestercoding),又称自同步码、相位编码(phaseencoding,PE),它能够用信号的变化来保持发送设备和接收设备之间的同步，在以太网中，被物理层使用来编码一个同步位

3、流的时钟和数据。曼彻斯特编码用电压的变化来分辨0和1,从高电平到低电平的跳变代表0,而从低电平到高电平的跳变代表1。信号的保持不会超过一个比特位的时间间隔。即使是0或1的序列，信号也将在每个时间间隔的中间发生跳变。这种跳变将允许接收设备的时钟与发送设备的时钟保持一致，图3.1为曼切斯特编码的例子。Dataqiooj'100|Mancxe-jrnuTLrLirLnjTLrLLr图31量切斯桁姐碍设计一个电路，它能自动加载4位并行数据，并将这4位数据逐个串行输出(高位在前)，每个串行输出位都被编码成曼切斯特码，当4位数据全部传输完成后，重新加载新数据，继续传输，如图3.2所示。ClockM

4、anege J X典X典X典X於 HMBF *! r .I*'4WBH : V - MHH MM国32甚础部分装书(1)写出设计过程，画出电路逻辑图，设计不允许手动加载数据。(2)加入TTL连续脉冲，用示波器观察观察并记录时钟脉冲CLK、串行数据输出端的波形。(3)给串行数据增加起始位和结束位，其中起始位为“0”，结束位为“1”，起始和结3 3扩展功靛做膨束位同样要编码成曼切斯特码，波形图参看图3.3(扩展部分，选作)ClockDataManchester实验内容：1 .广告流水灯设计过程八个流水灯，工作时始终为1暗7亮，一个循环总共8个状态。由此可以得出结论，选用3个D触发器构成三个

5、状态，再由一个74138实现八个流水灯1暗7亮的工作状态。8个循环过程分别为：000001010011100101110-111000;真值表：?不?犷?+1?铲+12飞?2000001001001010010010011011011100100100101101101110110110111111111000000Do最简与或表达式：？=督?冷+ ?+ ?穹 化简结果：？ = ? ?最简与或表达式：?=锻说+ ?带?卡诺图:化简结果：？=?f?f化简结果：？=?f?逻辑电路图首先组合三个D触发器，并将其封装成一个元件。如下图所示_il，二使用三个D触发器封装的元件，连接？，？，?0如下图所示

6、使用74138数据选择器，实现八个状态的显示。如下图所示实物连接图:示波器观察结果:2 .序列发生器计数器实现设计过程产生序列01011。如果采用计数器设计，需要构造一个模为5的循环，采用反馈置零的方法，每一状态通过74138输出合适的结果。计数器74161状态变化：000001010011100000?/?，?？对应的输出端口输出值000Y0N0001Y1N1010Y2N0011Y3N1100Y4N1输出结果：？?=Y?逻辑电路图74161的连接方式如下图所示，通过 LDN端口，当到达“ 100”状态时，重新加载数据, 回到“ 000”状态。如下图所示将？?/?, ?/?, ?仅连接到741

7、38实现最后的输出，如下图所示实物连接图寄存器实现设计过程产生序列01011。如果采用计数器设计，同样需要构成一个循环，采用左移或右移。以右移为例，寄存器的状态变化如下：010110110110110110100101&施1 00 0| II 10通过卡诺图化简的表达式？?蹩阈+ ?餐臂以最高位为输出位，即可满足循环输出序列01011,同时还应该满足自启动。真值表：?铲?彳？?!?0101110110011011101010101卡诺图:考虑到自启动，如果不添加冗余向，寄存器将陷入0000 0000的死循环当中，添加一项督?颦?犁?常，使?=嘤+?甯+簿?缪?？?甯逻辑电路图：采用右移

8、方案的，如下图所示。3 .曼切斯特编码基础部分：4位并行加载,穿行输出（高位在前），传输完成后,重新加载新数据设计过程首先考虑曼切斯特编码和时钟信号CP以及输出数据D的关系，根据题意有，曼彻斯特编码用电压的变化来分辨0和1,从高电平到低电平的跳变代表0,而从低电平到高电由此可得，M=DCP+D?电路的工作状态是从最高位开始输出数据到最低位，然后再并行输入数据。按照题目的要求四位数据串行输出后，开始直接输出下一个四位数据。由此可以知道，整个电路的工作状态是一个循环，并且模为4,通过计数器构造模4的循环。状态变化位：并行输入并且输出？?一输出？2一输出？?一输出？3一并行输入并且输出？逻辑电路图通

9、过反馈置零的方式构造一个模4的循环LDN=Q？Q？从00至IJ11。如下图所示。寄存器需要完成两个工作状,态；并行输入保存数据，此时'SiSo=11；数据行移输出此时SiSo=-01O通过计数器构造的周期实现SiS0功能段的变化,，一当计数器的输出00对应SiSo=11,当计数器输出01,10,11对应S1So=01。S1=翻？翻。如下图所示。使用一个数据选择器完成数据的输出，如下图所示。实物连接图扩展部分：起始位为“0”，结束位为“1”，4位并行加载，穿行输出，传输完成后，重新加载新数据设计过程根据基础部分的设计原理，仅需要构造模位6的工作循环。电路的工作状态：并行输入并且输出0一输出？一输出？2一输出？一输出？3一输出1逻辑电路图从0000到0101,采用反馈置零的方法，LDN=Q?Q琳?询下图所示寄存器需要完成两个工作状态，并行输入保存数据，此时S1S0=11。数据右移输出此时S1s0=01。通过计数器构造的周期实现&$0功能段的变化，当计数器的输出000对应SiSo=11,此时并