数字电路实训报告

-PAGE3-北京联合大学应用科技学院《数字逻辑电路实现》实训报告姓名：楚斌学号：2008191203116班级：计算机网络一班专业：计算机网络技术指导教师：肖琳2010年1月8日一．实训目的：学生掌握数字逻辑电路理论知识的基础上，教会学生使用电路仿真软件完成对电路的仿真实现，从而进一步加深对数字电路理论知识的理解，熟悉一些典型逻辑器件的基本功能和使用方法。通过掌握电路仿真软件（Multisim）的基本操作，掌握常用的虚拟仪器的使用方法，掌握电路连接和仿真的基本方法，掌握利用虚拟仪器调试仿真电路的基本方法，学会利用电路仿真软件验证所设计电路的正确性，掌握74LS163计数器的工作原理以及各个引脚的意义。二．实验原理：74LS163是同步清零、同步置数、保持原状态不变的4位同步加法计数器。它在Multisim中的逻辑符号如图1所示：图1其工作原理如下表所示（其中A为低位，D为高位）输入输出说明CLRLOADENTENPCPABCDQAQBQCQDRCO0×××↑××××00000同步清零10××↑abcdabcd同步并行置数110××××××保持保持11×0×××××保持0保持1111↑××××计数二进制同步计数从上表可以看出74LS163具有以下功能：同步清零功能：当CLR=0时，在下一个CP脉冲上升沿到来时，计数器输出端将全部清零，其它控制端不起作用。同步置数功能：当CLR=1，LOAD=0时，且在下一个CP脉冲上升沿到来时，输出端QA~QD将等于输入端A~D，即：QDn+1QCn+1QBn+1QAn+1=DCBA，此时进位信号RCO=ENT∙QDn∙QCn∙QBn∙QAn。保持功能：当CLR=1，LOAD=1时，ENT∙ENP=0时，74LS163将保持原状态不变化，此时，进位信号RCO有两种情况：若ENT=0，则RCO=0；若ENP=0，则RCO=ENT∙QDn∙QCn∙QBn∙QAn。计数功能：当CLR=1，LOAD=1，且ENT=1，ENP=1时，74LS163将工作在计数状态，将在CP上升沿到来时对CP脉冲进行加法计数，此时进位信号RCO=QDn∙QCn∙QBn∙QAn。设计思路：1．通过看《数字逻辑电路实现》书中74LS163的工作原理知道74LS163是同步清零、同步置数、保持原状态不变的4位同步加法计数器。在下面的表中和四句话中弄明白74LS163的功能。2．根据《数字逻辑电路实现》指导书中所给出的两个连接图，明白了74LS163计数器在电路中的做用和功能。3．因为一个74LS163计数器可显示到二进制数16，所以模拟一个11的计数器只需一个74LS163计数器。4．模拟一个32的计数器需要两个74LS163，和一个八输入端的与非门。三．实验步骤：步骤1：步骤一：仿真分析74LS163的同步清零、同步置数及加法计数功能，加深对74LS163计数器功能的理解1）同步清零当开关J1接低电平时，CLR=0实现同步清零2）同步置数当开关J1接高电平，J2接低电平时即为CLR=1、LOAD=0，QDn+1QCn+1QBn+1QAn+1=01013）计数步骤二：利用74LS163构成8位二进制计数器并分析其功能连接如下图所示当开关J1接低电平时实现清零功能分析仪所示的波形图步骤三：模N计数器的设计模N计数器原理：模N计数器是指该计数器在计数的过程中，最多计数到N-1，也就是说当计数到N-1后，下一个CP脉冲上升沿到来时计数器要清零，再从0开始重新计数。因此可以根据前面分析的开关J1和开关J2对计数器的影响，来设计模N计数器。（一）：N≤16根据观察开关J1对计数电路的影响，可知当CLR=0时，计数器的输出引脚将清零，可将电路由N=0开始计数。由于一个74LS163芯片有4个输出，可以表示一个4位的二进制数，最多可以进行模16的计数（因为24=16），因此对于N≤16的情况，一个74LS163芯片就可以完成计数。假设N=12，则当计数器计数到11的时候，下一个时钟到来时将进行清零操作，而11对应的二进制数是1011(QDQCQBQA)，也就是说如果令CLR=(QD∙QC’∙QB∙QA)’，当QD=1，QC=0，QB=1，QA=1的时候，CLR将等于0，此时可以将计数器的输出清零。而使11以后的二进制数全归零则须在电路中加入一个与非门来实现电路。电路如图所示（二）：16<N≤256根据N≤16情况下的分析，可知一个74LS163只能实现最多模16的计数器，那么对于16<N≤256的情况，则需要用到两个74LS163（参照步骤二），因为两个74LS163有8个输出端，而28=256。根据以上分析设计出一个模32的计数器（参考N≤16的情况），该计数器满足以下功能：可以完成模32的计数功能，也就是计数器随着CP脉冲的到来，从0开始计数，当计数到31后，下一个脉冲到来时，再回到全0状态；当J1接低电平时就可以进行置零操作，使计数器在任何时刻可以将输出端清零，从0开始重新计数此电路如下图所示

四．实训中用到的元件TTL电源公共接地四输入与非门八输入与非门七段字符显示器交流电源21单刀双制开关数字