HarbinInstituteofTechnology數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)課程名稱：數(shù)字邏輯電路與系統(tǒng)院系：電子與信息工程學院班級：哈爾濱工業(yè)大學2014年11月實驗二時序邏輯電路的設計與仿真3.1實驗要求本實驗練習在MaxplusII環(huán)境下時序邏輯電路的設計與仿真，共包括6個子實驗，要求如下：節(jié)序實驗內(nèi)容要求3.2同步計數(shù)器實驗必做3.3時序電路分析實驗必做3.4移位寄存器實驗必做3.5三人搶答器實驗必做3.6串并轉換電路實驗選做3.7奇數(shù)分頻電路實驗選做3.2同步計數(shù)器實驗3.2.1實驗目的1.練習使用計數(shù)器設計簡單的時序電路2.熟悉用MAXPLUSII仿真時序電路的方法3.2.2實驗預習要求1.預習教材《6-3計數(shù)器》2.了解本次實驗的目的、電路設計要求3.2.3實驗原理計數(shù)器是最基本、最常用的時序邏輯電路之一，有很多品種。按計數(shù)后的輸出數(shù)碼來分，有二進制及BCD碼等區(qū)別；按計數(shù)操作是否有公共外時鐘控制來分，可分為異步及同步兩類；此外，還有計數(shù)器的初始狀態(tài)可否預置，計數(shù)長度(模）可否改變，以及可否雙向等區(qū)別。本實驗用集成同步4位二進制加法計數(shù)器74LS161設計N分頻電路，使輸出信號CPO的頻率為輸入時鐘信號CP頻率的1/N，其中N=(學號后兩位mod8)+8。3.2.4實驗步驟1.打開MAXPLUSII,新建一個原理圖文件，命名為EXP3_2.gdf。2.按照實驗要求設計電路，將電路原理圖填入下表。學號為03，N=3+8=11N分頻電路原理圖新建一個波形仿真文件，命名為EXP3_2.scf，加入時鐘輸入信號CP及輸出信號CPO，并點擊MAXPLUSII左側工具條上的時鐘按鈕，將CP的波形設置為周期性方波。4.運行仿真器得到輸出信號CPO的波形，將完整的仿真波形圖（包括全部輸入輸出信號）附于下表。N分頻電路仿真波形圖3.3時序電路分析實驗3.3.1實驗目的練習用MAXPLUSII進行時序邏輯電路的分析。3.3.2實驗預習要求1.預習教材《6-3-1異步二進制計數(shù)器》2.了解本次實驗的目的、電路分析要求3.3.3實驗原理分析如下時序電路的功能，并判斷給出的波形圖是否正確。3.3.4實驗步驟1.打開MAXPLUSII,新建一個原理圖文件，命名為EXP3_3.gdf。2.將給出的電路圖輸入MAXPLUSII的原理圖中，其中JK觸發(fā)器在MAXPLUSII中的符號位JKFF。3.新建一個波形仿真文件，命名為EXP3_3.scf，加入所有輸入輸出信號，并按照給出的波形圖繪制輸入信號CP、RD的波形。4.運行仿真器得到輸出信號012Q,Q,Q的波形，將完整的仿真波形圖（包括全部輸入輸出信號）附于下表。時序電路分析實驗波形圖5.對比實驗原理中給出的波形與MAXPLUSII仿真得出的波形，指出兩者的異同，并分析原因。實驗原理中給出的波形是模5的計數(shù)器，每當計到5時，系統(tǒng)自動清零，再從0計到5；但仿真出的結果是模3的計數(shù)器，每當?shù)?時，系統(tǒng)清零，在清零信號后，系統(tǒng)第二個JK觸發(fā)器又置位為1，對外輸出是010，再從這個數(shù)往上計數(shù)，進入模3的循環(huán)。經(jīng)分析，在計數(shù)器計到101時，Rd出現(xiàn)負跳變，將系統(tǒng)清零，但由于此時Q0出現(xiàn)了從1到0的變化，相當于給第二個觸發(fā)器一個時鐘跳變沿，使得第二個JK觸發(fā)器輸出又變?yōu)?，所以仿真出的結果是0之后，Rd置高之后不是從零開始計數(shù)，而是從2開始。3.4移位寄存器實驗3.4.1實驗目的練習使用移位寄存器設計簡單的時序電路。3.4.2實驗預習要求1.預習教材《6-4移位寄存器》2.了解本次實驗的目的、電路設計要求3.4.3實驗原理數(shù)據(jù)的移位寄存是一種常見的算數(shù)和邏輯動作，例如在進行算數(shù)的乘法或除法過程中，就需要將部分積進行先移位，再相加或相減的操作。移位寄存器從結構上看，是將若干個觸發(fā)器級聯(lián)起來，按數(shù)據(jù)輸入方式來分，有串行和并行兩種，而移位方向則有左移和右移之區(qū)別，同時數(shù)據(jù)輸出也有并出和串出之分。請用4位雙向通用移存器74LS194設計一個序列檢測器，功能為：在時鐘CP的驅動下，數(shù)據(jù)輸入端D每個時鐘周期輸入1bit二進制數(shù)，形成一個二進制序列，當序列中出現(xiàn)’1011’時，輸出端F輸出一個時鐘周期的高電平，否則為低電平。3.4.4實驗步驟1.打開MAXPLUSII,新建一個原理圖文件，命名為EXP3_4.gdf。2.按照實驗要求設計電路，將電路原理圖填入下表。3.建一個波形仿真文件，命名為EXP3_4.scf，加入所有輸入輸出信號，并繪‐31‐制輸入信號CP、D的波形。4.運行仿真器得到輸出信號F的波形，將完整的仿真波形圖（包括全部輸入輸出信號）附于下表。3.5.2實驗預習要求1.預習教材《第五章觸發(fā)器》2.了解本次實驗的目的、電路設計要求3.5.3實驗原理設計一個如下圖所示的搶答器。其中A、B、C為三個搶答按鍵，ST為起始信號，X、Y、Z分別為A、B、C對應的輸出。在ST的一個負脈沖后，ABC中最先按下（由’0’變?yōu)椤?’）的按鍵對應的輸出端變?yōu)橛行Вㄓ伞?’變?yōu)椤?’），其它輸出端不變。3.5.4實驗步驟1.打開MAXPLUSII,新建一個原理圖文件，命名為EXP3_5.gdf。2.按照實驗要求設計電路，將電路原理圖填入下表。3.新建一個波形仿真文件，命名為EXP3_5.scf，加入所有輸入輸出信號，并繪制輸入信號ST、A、B、C的波形。4.運行仿真器得到輸出信號X、Y、Z的波形，將完整的仿真波形圖（包括全部輸入輸出信號）附于下表