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1、Harbin Institute of Technology数字逻辑电路与系统课程名称： 数字逻辑电路与系统 院 系： 电子与信息工程学院 班 级： 哈尔滨工业大学2014年11月实验二时序逻辑电路的设计与仿真3.1 实验要求本实验练习在 Maxplus II 环境下时序逻辑电路的设计与仿真，共包括6 个子实验，要求如下：3.2 同步计数器实验3.2.1 实验目的1. 练习使用计数器设计简单的时序电路2. 熟悉用MAXPLUS II 仿真时序电路的方法3.2.2 实验预习要求1. 预习教材6-3 计数器2. 了解本次实验的目的、电路设计要求3.2.3 实验原理计数器是最基本、最常用的时序逻辑电
2、路之一，有很多品种。按计数后的输出数码来分，有二进制及BCD 码等区别；按计数操作是否有公共外时钟控制来分，可分为异步及同步两类；此外，还有计数器的初始状态可否预置，计数长度（模）可否改变，以及可否双向等区别。本实验用集成同步4 位二进制加法计数器74LS161 设计N 分频电路，使输出信号CPO 的频率为输入时钟信号CP 频率的1/N，其中N=(01mod+8=9。9分频电路。下表为74LS161 的功能表。3.2.4 实验步骤1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_2.gdf。2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。9分频电路。3. 新建一个波形仿真
3、文件，命名为EXP3_2.scf，加入时钟输入信号CP 及输出信号CPO，并点击MAXPLUS II 左侧工具条上的时钟按钮，将CP 的波形设置为周期性方波。4. 运行仿真器得到输出信号CPO 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。3.3 时序电路分析实验3.3.1 实验目的练习用 MAXPLUS II 进行时序逻辑电路的分析。3.3.2 实验预习要求1. 预习教材6-3-1 异步二进制计数器2. 了解本次实验的目的、电路分析要求3.3.3 实验原理分析如下时序电路的功能，并判断给出的波形图是否正确。3.3.4 实验步骤1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件
4、，命名为EXP3_3.gdf。2. 将给出的电路图输入MAXPLUS II 的原理图中，其中JK 触发器在MAXPLUSII 中的符号位JKFF。3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_3.scf，加入所有输入输出信号，并按照给出的波形图绘制输入信号 CP、RD的波形。4. 运行仿真器得到输出信号0 1 2 Q ,Q ,Q 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。5. 对比实验原理中给出的波形与MAXPLUS II 仿真得出的波形，指出两者的异同，并分析原因。分析原因：计数器由4（100）状态跳变为5（101），由于5过程很短，立刻跳变为0（000）状态，Q0输出端由1
5、跳变为0，是Q1由0跳变为1，成为2（010）状态，形成2，3，4模3分频器。3（011）变为4（100），3个输出同时翻转产生较大延迟，出现图中现象。3.4 移位寄存器实验3.4.1 实验目的练习使用移位寄存器设计简单的时序电路。3.4.2 实验预习要求1. 预习教材6-4 移位寄存器2. 了解本次实验的目的、电路设计要求3.4.3 实验原理数据的移位寄存是一种常见的算数和逻辑动作，例如在进行算数的乘法或除法过程中，就需要将部分积进行先移位，再相加或相减的操作。移位寄存器从结构上看，是将若干个触发器级联起来，按数据输入方式来分，有串行和并行两种，而移位方向则有左移和右移之区别，同时数据输出也
6、有并出和串出之分。请用4 位双向通用移存器74LS194 设计一个序列检测器，功能为：在时钟CP 的驱动下，数据输入端D 每个时钟周期输入1 bit 二进制数，形成一个二进制序列，当序列中出现1011时，输出端F 输出一个时钟周期的高电平，否则为低电平。3.4.4 实验步骤1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_4.gdf。2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。3.建一个波形仿真文件，命名为EXP3_4.scf，加入所有输入输出信号，并绘 31 制输入信号CP、D 的波形。4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号
7、）附于下表。3.5.2 实验预习要求1. 预习教材第五章 触发器2. 了解本次实验的目的、电路设计要求3.5.3 实验原理设计一个如下图所示的抢答器。 其中A、B、C 为三个抢答按键，ST 为起始信号，X、Y、Z 分别为A、B、C 对应的输出。在ST 的一个负脉冲后，ABC 中最先按下（由0变为1）的按键对应的输出端变为有效（由0变为1），其它输出端不变。3.5.4 实验步骤1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_5.gdf。2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_5.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号ST、A、B、C 的波形。4. 运行仿真器得到输出信号X、Y、Z 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。心得体会 进一步掌握了时序电路有关知识，了解到异步时序电路存在较大的问题，不能想当然的认为，要从多方面考虑，避免出现差错。而同步计时器相比较异步而言，延迟短，对同一个时钟同步变化，较为稳定。
