東南大學數(shù)字電路實驗報告(五).doc

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東南大學電工電子實驗中心 實 驗 報 告 課程名稱： 數(shù)字邏輯電路實驗 第 五 次實驗 實驗名稱： 時序邏輯電路設計 院 （系）： 電氣工程 專 業(yè)：電氣工程及自動化 姓 名： 學 號： 實 驗 室: 104 實驗時間：2013年12月13日 評定成績： 審閱教師：  一、 實驗目的 1. 掌握時序邏輯電路的一般設計過程； 2. 掌握時序邏輯電路的時延分析方法，了解時序電路對時鐘信號相關參數(shù)的基本要求； 3. 掌握時序邏輯電路的基本調試方法； 4. 熟練使用示波器和邏輯分析儀觀察波形圖，并會使用邏輯分析儀做狀態(tài)分析。 二、 實驗原理 1. 時序邏輯電路的特點（與組合電路的區(qū)別）： ——具有記憶功能，任一時刻的輸出信號不僅取決于當時的輸出信號，而且還取決于電路原來的值，或者說還與以前的輸入有關。 2. 時序邏輯電路的基本單元——觸發(fā)器（本實驗中只用到D觸發(fā)器） 觸發(fā)器實現(xiàn)狀態(tài)機（流水燈中用到） 3. 時序電路中的時鐘 1) 同步和異步（一般都是同步，但實現(xiàn)一些任意模的計數(shù)器時要異步控制時鐘端） 2) 時鐘產生電路（電容的充放電）：在內容3中的32768Hz的方波信號需要自己通過電路產生，就是用到此原理。 4. 常用時序功能塊 1) 計數(shù)器（74161） a) 任意進制的同步計數(shù)器：異步清零；同步置零；同步置數(shù)；級聯(lián) b) 序列發(fā)生器 ——通過與組合邏輯電路配合實現(xiàn)（計數(shù)器不必考慮自啟動） 2) 移位寄存器（74194） a) 計數(shù)器（一定注意能否自啟動） b) 序列發(fā)生器（還是要注意分析能否自啟動） 三、 實驗內容 1. 廣告流水燈 a. 實驗要求 用觸發(fā)器、組合函數(shù)器件和門電路設計一個廣告流水燈，該流水等由8個LED組成，工作時始終為1暗7亮，且這一個暗燈循環(huán)右移。 ① 寫出設計過程，畫出設計的邏輯電路圖，按圖搭接電路。 ② 將單脈沖加到系統(tǒng)時鐘端，靜態(tài)驗證實驗電路。 ③ 將TTL連續(xù)脈沖信號加到系統(tǒng)時鐘端，用示波器和邏輯分析儀觀察并記錄時鐘脈沖CLK、觸發(fā)器的輸出端Q2、Q1、Q0和8個LED上的波形。 b． 實驗數(shù)據(jù) ① 設計電路。 1） 問題分析 流水燈的1暗7亮對應8個狀態(tài)，故可采用3個觸發(fā)器實現(xiàn)；而且題目要求輸出8個信號控制8個燈的亮暗，故可以把3個觸發(fā)器的輸出加到3-8譯碼器的控制端，對應的8個譯碼器輸出端信號控制8個燈的亮暗。 2） 狀態(tài)轉化圖如下： 卡諾圖如下： Q1Q0 Q2 00 01 11 10 0 001 010 100 011 1 101 110 000 111 電路圖如下： 經(jīng)實驗論證，可實現(xiàn)功能。 邏輯分析如下： 2. 序列發(fā)生器 實驗要求 用觸發(fā)器設計一個具有自啟動功能的01011序列發(fā)生器。 1) 寫出設計過程，畫出設計的邏輯電路圖。 An Bn Cn Dn An+1 B n+1 C n+1 D n+1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 用Multisim進行化簡處理，得： An+1=Bn；Bn+1=Cn；Cn+1=Dn Dn+1=An+Dn=（An+Dn） 電路設計如下： 波形圖如下： 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 3. 智力競賽搶答器 設計圖如下： 經(jīng)實驗論證，可實現(xiàn)所有功能。 邏輯圖如下表： S1 S2 S3 C Led1 Led2 Led3 0 0 0 0 0 0 0 X X X 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 -+ +++++++++++++++++++++