1、应用十四进制同步减法计数器设计数字电子的设计方案应用十四进制同步减法计数器设计数字电子的设计方案 1数字电子设计部分1.1课程设计的目的1.加深对教材的理解和思考，并通过实验设计、验证正是理论的正确性。2.学习自行设计一定难度并有用途的计数器、加法器、寄存器等。3.检测自己的数字电子技术掌握能力。1.2设计的总体框图下图为同步二进制加法计数器示意框图图 1.2.11.3设计过程十四进制同步减法计数器，无效态为：0001, 0010根据题意可画出该计数器状态图：1111 11101101 11001011 1010 10010000J 0011J 0100J 0101J 0110J 0111 1
2、000a.b.c.选择触发器，求时钟方程，画出卡诺图。触发器：JK边沿触发器四个时钟方程：由于是同步计数器，故 CR=CR=CP= CP3=CP卡诺图如下：十四进制同步减法计数器次态和输出卡诺图QiQo 00 01 11 105001111XXXX0000XXXX010011010001100101111011110011101101100111100010101001图 1.3.2n 11.1 . 1 次态Q3的卡诺图QSQ3 00 01 11 10001IX0X010000111I-111J1001k.11图133图 1.3.4n 11.1. 2 次态Q 的卡诺图2n 11.1.3 次态Q
3、的卡诺图Q5Q3QaQco1X0X101010卢 丸101011 丿0011100 01 11 101.1. 4n 1次态Q的卡诺图0001X0X10011001100100011110011110n0图136根据卡诺图写出状态方程、输出方程:状态方程:r q二歹迁+$更a才心:+科的:4求驱动方程：JK触发器特性方程为：Qn 1 JQn KQn由此可以得出驱动方程：5检查电路能否自启动：将无效态(0001, 0010)代入状态方程、输出方程进行计算,得:,结果，均为有效态，故能自启动，其状态图为:im-*iiicr*iioo-*ioi i-*i010 -*1001t 1 I000000110
4、1000101-01100111*-1000 00016下图为十四进制减法计数器（无效态：0001, 0010）的时序图cp 2irLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrLrL1.4序列检测器设计的总体框图下图为序列信号发生器的设计总体框图CP * 序列检测器 C1.5序列检测器的设计过程1.检测序列1110,画出状态图如下:0/0I/O 01图 1.5.12.选择触发器，求时钟方程。选择触发器：本次设计选用2个JK边沿触发器。时钟方程：由于是同步的，故CR=CP=CP3.求输出方程和状态方程。下图为序列检测器次态和输出卡诺图：000 01 11 10000000XX011111
5、XX图 1.5.2I .下图为三位二进制加法器次态Q； 1的卡诺图图 1.5.3川.下图为三位二进制加法器次态Q0 1的卡诺图 Q?QS00 01 11 10图 1.5.4IV .下图为三位二进制加法器输出 丫的卡诺图根据卡诺图写出状态方程、输出方程：状态方程：输出方程：求驱动方程。JK触发器特性方程为：Qn 1 JQn KQn由此可以得出驱动方程：检测能否自启动（无效状态10）0 / 1 1 /000 10 111.6组合逻辑电路的设计要求（3-8译码器）1.题目要求：用集成二进制译码器和与非门实现下列逻辑函数，选择合适的电路，画 出连线图。要求如下：（实现以下输出功能）1.7组合逻辑电路的
6、设计过程（3-8译码器）本题有三个输入信号 A,B,C,所以选择3-8译码器74LS138芯片(1)Y，= AB C+ABC+C + AB C = A me m(2)=ABC+ABC+ABC-ABC=揪曲h 筑h(3)y厂(A十B)+(A+6J 十展二而;而施祜 y = ABC+AB(wF因此由以上表达式可知:A = C A = B1.8设计的逻辑电路图1.十四进制同步减法计数器；7*.溯:b Jf -is4 s1774LjlOO -741- 13AAA 15K0 :：R3 ：VA-J:：1：6DkO_LV2 .:二G.G VXMM1:15V2.5.2理论分析及计算：反相求和电路是在反相比例运
7、算电路的基础上加以拓展而得到的。为了保证集成运放的两个输入端对地的电阻平衡，同相输入端电阻的阻值：R = Ri R2 R3 Rf由于“虚断” i=0,il + i2 + i3 二 iF又因集成运放的反相输入端虚地，故上式可写为：u1/ R1+u2/ R2+u3/ R3= - u0/ RF则输出电压为：U0= - ( Rf/ Rl X Ul+ Rf/ R2 X U2+ Rf/R3 X U3 )所以当S U2 W为3V 0.6V 1.2V时，理论输出电压为-18.1V当U U2 U3为4V 0.8V 2.3V 时，理论输出电压为24.61V2.5.3仿真结果分析：1.当输入电压为 3V 0.6V,
8、1.2V 时：2. 当输入电压为 4V 0.8V 2.3V 时：结果分析：本仿真中理论值和实际仿真值基本相同，虽然有误差，但是在误差允许 范围内，所以，可以证明本结论是正确的。2.6电容滤波电路261电路模型的建立2.6.2理论分析及计算在电容滤波电路中，电容放电的时间常数越大，放电过程越慢，输出直流电压越 高，所以应选择大电容的电容作为滤波电容。当满足： rl (3 5)T/2时，可以认为输出直流电压可以近似为AVU。= 12 U2此时，脉动系数为0.2 0.1 O所以，当输入电压有效值为20V 30V时，输出直流电压分别为24V和36V。2.6.3仿真结果分析当输入电压有效值为20V时：输
9、出电压与输入电压的实际值:输出波形当输入电压有效值为30V时：输入电压与输出电压的实际值输出波形:2.7矩形波发生电路2.7.1电路模型的建立2.7.2理论分析及计算矩形波实际上由一个滞回比较器和一个 RC充电回路组成。集成运放同相输入端的电压为输出电压在电阻 r1和r2上分压的结果，即u = Ri/Rm Uz此时输出电压+u Z将通过电阻R向电容C充电，使电容两端的电压升高，而 此电容上的电压接到集成运放的反相输入端，即 u = uC 。当电容上的电压上升到u =u时，滞回比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，时 Uo= -uZ于是，集成运放同相输入端的电压也立即变为u = - R
10、i / Ri + R2 Ri / Ri + R2 U z所以，当稳压管为5V或者8V时，口的值分别为2.907V 4.65V 。2.7.3仿真结果分析当稳压管为5V时:当稳压管值为8V时:是正确的。2.6 设计总结和体会通过一周的课程设计，使我更加透彻的理解了反相输入，同相输入，差 分输入比例运算电路的输入和输出关系，也间接的复习了本章以及相关内 容。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三 极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对 其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试是非常重要的。并且在 进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。同时在仿真的时候了解了各 个元器件的不同用处，了解这三个比例运算电路的不同之处以及各自的特 点。让我在实验的基础上更加深刻的理解了本章的相关知识。也渐渐熟悉、 掌握了 Multisim 这个软件。2.7 参考文献1清华大学电子学教研室组编 . 杨素行主编 . 模拟电子技术基础简明教程 . 3 版. 北 京：高等教育出版 . 2006 .2苏志平主编 . 模拟电子技术基础简明教程（第三版）同步辅导及习题全解 . 1 版. 北京：中国水利水电出版社 . 2010.3沈阳理工大学信息科学与技术学院编 . 马东，丁国华主编 . 模拟电子技术实验指导书. 1 版. 沈阳：沈阳理工大学出版社 . 2011
