1100110011检测文档格式.docx

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2011、6、17

西南科技大学

信息工程学院

一.设计题目及要求

1.用D触发器设计一个1100110011的序列检测器。

二.题目分析与方案选择

二进制序列信号检测器是一种能够检测输入的一串二进制编码，当该二进制码与事先设定的码一致时，检测电路输出高电平，否则输出低电平。

用D触发器一般有两种设计方法，一种方法就是同步时序电路的设计方法，一般来说，同步时序逻辑电路的设计包含一下几个步骤：

a、根据逻辑功能要求，建立原始状态转换表或状态图

b、状态化简

c、状态分布

d、选定触发器的类型并确定状态方程、驱动方程和输出方程

e、画出逻辑图

f、检测设计的电路能否自启动

另一种方法就是将触发器接成移位寄存器进行设计。

对于像1100110011这样的长的序列，选择移位寄存器进行设计较简单。

设计原理框图如图1所示。

图1设计框图

1、计数电路：

此电路用74ls161设计成的10为同步置数电路。

输入端A、B、C、D接地表示0000，输出端QA、QB、QC、QD输出为1001时，其中QA、QB通过一个与非门反馈回置数端LD，RD=LD=EP=ET=1时，74161处于计数状态，于是此计数器就将循环得十位计数。

其具体电路图如图2所示。

图2计数电路图

2、数据选择电路

此电路是由两片74ls151组成的十位数据选择器，第一片的输入端D0、D1、D4、D５接高电平D2、D3、D６、D７接地，第二片D０、D１接高电平。

当第一片的地址端为000时，D0输出；

地址端为001时，D1输出；

地址端为010时，D2端输出；

地址端为011时，D3端输出；

以此类推当地址端为111时，D7端输出。

当第二片的地址端为000时，第二片的D0输出；

当第二片地址端为001时，第二片的D1输出。

其电路图如图3所示。

图3数据选择电路

３、序列产生

两片选择器的输出端经过一个或门输出，计数器的输出端输出循环的0000——1001。

74Ls151的地址端分别74LS161的输出端QAQBQC连接，第一片74LS151的使能端接74LS161的输出端QD,第二片74Ls151的使能端通过一个非门后接74LS161的输出端QD。

当QD为0时，第一片有效工作，第二片不工作，当QD为1时，第二片有效工作，第一片不工作。

当QAQBQC输出为000时，D0输出，001时，D1输出，010时，D2输出以此推两片选择器在计数器的作用下就能输出序列1100110011。

其整体电路连接如图4所示。

图4序列1100110011产生电路

４、序列检测电路

此电路由十个D触发器连接起来改成串行输入单向寄存器，数据从串行输入端D1输入。

左边触发器的输出作为右边触发器的数据输入，从1D输入序列10011001100在脉冲上升沿的作用下分别移位寄存，经过十个上升沿此序列就全部寄存下来了，最后通过三个四输入的与门连接而成做为输出端：

其电路原理图如图5所示。

　　　　　　　　　　图5序列检测电路

５、结果显示

当Z输出为高电平１时，LED灯亮，表示检测到了序列1100110011。

其原理总图如图6所示。

图6序列1100110011检测与发生原理图

三.仿真及结果分析

序列发生的仿真波形图如图7所示。

　　　　　图7序列1100110011的波形图

序列检测输出高电平波形如图8所示。

　　　　　　图81100110011波形与输出高电平的波形

当检测到序列1100110011时就输出一个高电平，LED灯就亮。

四.PCB板排布

1、PCB布局规则

流向原则：

按照电路的流程安排功能单元的位置，使布局便于信号的流通。

最近相邻原则：

把有网线关系的器件放在一起，而且大致达成互联最短，以保证布线的布通率。

均布原则：

放置器件是要考虑以后的焊接，不能太密集元件分布要尽可能均匀。

抗干扰原则：

数字器件和模拟器件要分开；

尽量远离输入和输出元件；

尽量缩短高频器件之间的连线等。

１、PCB总体效果图如图9所示。

　　　　图9PCB总体效果图

２、顶层图如图10所示。

图10顶层图

３、底层图如图11所示。

图11底层图

４、顶层丝印图如图12所示。

　　　　　图12顶层丝印图

五、元件清单

元件名称

数量

封装

CAP

２

RAD0.2

RES2

2

AXAIL0.5

SWSPST

1

SIP2

74LS21

DIP-14

74LS175

3

DIP-16

CRYSTAL

XTALI

74LS04

74LS161

74LS151

74S32

74LS00

表1元件清单

参考文献

彭容修主编.数字电子技术基础，武汉理工大学出版社，2010.7

杨永建主编.数字电子技术，人民邮电出版社.2010

数电电子技术基础/潘明、潘松编著，北京：

科学出版社，2008

五.总结

1.第一次做这样一个数字电路设计，还是有一定麻烦的，这个设计共分成三部分：

输入端、中间段、输出端，输入端我用了一个数字信号发生器来取得序列1100110011，其实可以自己设计一个序列发生器的，但是这样工作两难度就加大了，能力有限，以后慢慢会做大的。

在中间段我用了三个74LS175来联接成10位的单向向右寄存器，74LS175的脉冲端，我用了一个方波发生器，其实也可以用一个555多谐振荡器的，但是我在protel中用了一个石英晶体振荡器来做脉冲。

在输出端我用了三个四输入端的与门74LS21来引出寄存器中的序列，在输入端接了一个示波器来观察输出的波形，其实也可以接上一个LED灯来观察，如果灯亮就表示输出的是高电平，就检查到序列1100110011了，如果等没有亮就表示没有检测到序列1100110011。

这个设计不是很完美，但是还是能检测出来序列1100110011，随着进入大三后，会接触这些实验，做出自己的东西。

在做这个课程设计时，走了很多弯路，开始不知道怎么来下手，数电知识都放在那里一学期没用了，很多都是模糊的概念了，开始就翻数电书来看相关的只是，按照书上面介绍的的同步时序逻辑电路设计方法来做，列状态，画状态转换图，13个状态不知道怎么分布就按顺序排下来了，五变量的卡诺图书上没有介绍不知道怎么画，就去XX，把卡诺图化简好，在multisim中画电路图，74LS175后面更了一大片门电路，而且还不知道怎么接入序列的输入端，没有办法就去XX、进各种论坛来寻求方法，最后知道了序列检测不止一种方法，于是我就做了这个用寄存器来检测序列的方案。

在做这个方案时在图书馆查各种数电的书和相关软件使用的书。

其中mutlisim中的数字信号发生器不知道怎么使用，找了很多都没有说怎么设置序列，最后在XX知道上面找了一个大三的自动化师兄解决了这个问题。

通过这个课程设计学到了很多把以前的知识复习了一篇，更重要的是知道自己做实验时应该怎么做，有第一次就有后面的很多次，以后就轻车熟路了，在做东西时要懂得急用给种渠道来补给自己不会的，例如问师兄，查资料，当然网上资源也是很重要的，资料看得多，了解就多，自己学到的就多，很感激这次的课程设计，使我知道了自己的非常不足，使我知道了自己以后要走的方向。