三位二进制加1与加2计数器课程设计.docx
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三位二进制加1与加2计数器课程设计
学号：
课程设计
题目
数字逻辑
设计题目
二位二进制计数器计数器
学院
计算机科学与技术
专业
计算机科学与技术
班级
姓名
指导教师
周德仿
2011
年
03
月
7
日
目录
一、课程设计任务书………………………………………………………………2
（一）课程设计题目……………………………………………………………2
（二）要求完成设计的主要任务……………………………………………2
（三）课程设计进度安排………………………………………………………2
二、课程设计正文…………………………………………………………………3
1课程设计目的…………………………………………………………………………3
2题目理解分析和功能描述……………………………………………………………3
3逻辑电路设计具体步骤………………………………………………………………4
3.1第1步，根据逻辑功能要求，作出原始状态图和原始状态表……………4
3.2第2步，求出激励函数和输出函数表达式…………………………………5
3.3第3步，根据激励函数表达式，画出逻辑电路图…………………………7
4设计中使用的集成电路名称及引脚编号…………………………………………7
4.1集成电路74LS04引脚编号…………………………………………………7
4.2集成电路74LS08引脚编号…………………………………………………8
4.3集成电路74LS32引脚编号…………………………………………………8
4.4集成电路74LS86引脚编号…………………………………………………8
4.5集成电路74LS74引脚编号…………………………………………………9
5三位二进制模5（加1加2）计数器的连接……………………………………9
5.1调试和测试同步时序逻辑电路和组合逻辑电路参考事项………………9
5.2计数器的连接…………………………………………………………9
6集成电路连接图和实验现象……………………………………………………10
6.1集成电路连接图……………………………………………………………10
6.2实验现象及调试和测试………………………………………………………10
7三位二进制模5计数器设计总结和心得……………………………………11
7.1三位二进制模5计数器设计总结………………………………………11
7.2课程设计心得…………………………………………………………………11
三、本科生课程设计成绩评定表……………………………………………12
课程设计任务书
学生姓名学生专业班级计算机
指导教师周德仿学院名称计算机科学与技术学院
题目：
三位二进制加1计数器
初始条件：
使用D触发器（74LS74）、“与”门（74LS08）、“或”门（74LS32）、非门（74LS04），设计三位二进制加1计数器。
要求完成的主要任务:
（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1．能够运用数字逻辑的理论和方法，把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合，设计一个有实际应用的数字逻辑电路。
2．使用同步时序逻辑电路的设计方法，设计三位二进制加1计数器。
写出设计中的三个过程，画出电路图。
3．根据74LS74、74LS08、74LS32、74LS04集成电路引脚号，在设计好的三位二进制加1计数器电路图中标上引脚号。
4．在试验设备上，使用74LS74、74LS08、74LS32、74LS04集成电路连接、调试和测试三位二进制加1计数器电路。
设计报告书包括，设计逻辑电路，步骤完整和正确。
正确和整洁画出逻辑电路图，标出使用的集成电路引脚。
实验阶段，连线正确和整洁。
记录调试逻辑电路，分析和解决碰见的问题。
对实验结果分析，使设计结果满足题目要求。
课程设计进度安排：
序号
课程设计内容
所用时间
1
设计余3码转换成8421BCD码电路
1天
2
电路连接、调试和测试
3天
3
分析总结设计，撰写课程设计
1天
合计
5天
指导教师签名：
2011年3月11日
系主任（或责任教师）签名：
2011年月日
三位二进制数模5（加1加2）计数器
1设计目的
1、深入了解与掌握同步时序逻辑电路的设计过程；
2、了解74LS74、74LS08、74LS32、74LS74及74LS04集成电路的功能；
3、能够正确设计出电路图，并且能够根据电路图在电路板上连接好实物图，实现其功能。
学会设计过程中的检验与完善。
2题目理解分析和功能描述
理解分析：
由于是模五计数器，余数就有0、1、2、3、4等五种情况，用二进制数来表示即为000、001、010、011、100.由于有五种情况，故需要三位二进制数来表示，即有三个状态。
而计数器又根据输入X的取值情况进行加1或加2计数，当X=0时，为加1模五计数器；当X=1时，为加2模五计数器。
据此我们可以画出状态图，再依次完成后续步骤。
功能描述：
要实现题目所说功能，可以利用数字逻辑实验板和集成芯片来完成。
将电路板逻辑电平区域八盏灯中的四盏作为实验的输入和输出。
其中一盏灯作为输入X，用以改变输入X的取值0或1。
另外三盏灯用来显示计数器的输出，也就是三位二进制数的三个状态，对应于三个D触发器的、、。
三位二进制计数器逻辑结构如图1所示。
计数器输出
三位二进制模5计数器
输入X
时钟节拍
图1三位二进制模五计数器数逻辑结构
以状态000为此逻辑电路的初始状态，则随着外部输入以及时钟脉冲的控制，输出序列如下所示：
当外部输入X=0时对应的输出序列：
000001010011100
电路板上显示外部输出的灯亮暗情况：
亮亮亮亮亮暗亮暗亮亮暗暗暗亮亮
当输入X=1时对应的输出序列：
000010100001011
电路板上显示外部输出的灯亮暗情况：
亮亮亮亮暗亮暗亮亮亮亮暗亮暗暗
说明：
当输入X时，灯亮代表“1”，灯暗代表“0”；
而在输出中，灯亮代表“0”，灯暗代表“1”。
3逻辑电路设计具体步骤
第1步，根据逻辑功能要求，作出原始状态图和原始状态表。
由题目理解分析可知很容易画出该题目的原始状态图（如下图1），再根据原始状态图画出状态转移真值表（如下表1）.
图1三位二进制数加1加2计数器状态图
现态
次态
X=0
X=1
000
001
010
001
010
011
010
011
100
011
100
000
100
000
001
表1三位二进制计数器状态表
第2步，求出激励函数和输出函数表达式。
由于采用D触发器设计电路，所以三个状态即为本题目所要的输出。
实验利用D触发器，根据状态表，做出激励函数和输出函数真值表，如表2。
根据激励函数和输出函数真值表做出激励函数和输出函数卡诺图。
根据卡诺图化简写出最简的激励函数和输出函数表达式（由于采用D触发器，故输出函数表达式与激励函数相同）。
表2激励函数真值表
X
（n+1）（n+1）（n+1）
0000
001
001
0001
010
010
0010
011
011
0011
100
100
0100
000
000
0101
ddd
ddd
0110
ddd
ddd
0111
ddd
ddd
1000
010
010
1001
011
011
1010
100
100
1011
000
000
1100
001
001
1101
ddd
ddd
1110
ddd
ddd
1111
ddd
ddd
根据激励函数真值表画出卡诺图并且作如下化简：
:
:
00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
d
d
0
11
1
d
d
0
10
0
d
d
1
00
01
11
10
00
0
0
0
1
01
1
d
d
1
11
0
d
d
0
10
1
d
d
0
:
00
01
11
10
00
1
0
1
0
01
0
d
d
1
11
0
d
d
0
10
1
d
d
0
激励函数表达式：
=
=
=
=
=
=
激励函数表达式说明:
在画卡诺圈的过程中，一定要注意要用到无关最小项d，写出最简的逻辑函数表达式。
但是由于与门的个数太多，影响了逻辑电路的连接。
所以在化简的过程中，我改变了输出函数的逻辑表达式，采用了几个或门和异或门，这样大大地减少了芯片的运用，并且简化了电路。
第3步，画出逻辑电路图
根据激励函数表达式，画出如图2所示的三位二进制数模五计数器电路图。
4设计中使用的集成电路名称及引脚编号
5V131210987
1.74LS04
非门
（注明：
13、10、8、1、3、5为输入
123456地12、9、7、2、4、为输出）
5V1312111098
2.74LS08
与门
123456地（注明：
13、12,10、9,1、2，4、5为输入，11,8,3,6为对应输出）
5V1312111098
（注明：
13、12,10、9,1、2，4、5为输入，11,8,3,6为对应输出）
3.74LS32
或门
123456地
5V1312111098
（注明：
13、12,10、9,1、2，4、5为输入，11,8,3,6为对应输出）
4.74LS86
异或门
123456地
（2D）（2CK）（2Q）（2Q）
5V121198
5.74LS74
D触发器
2356地
（1D）（1CK）（1Q）（1Q）
5三位二进制模5（加1加2）计数器的连接
5.1调试和测试同步时序逻辑电路和组合逻辑电路参考事项
1）实验开始时，检查并确定实验设备上的集成电路是否符合要求。
2）可以分步骤先连接同步时序逻辑电路，测试一下同步时序逻辑电路工作是否正常。
再进一步连接组合逻辑电路，这时就可以把同步时序逻辑电路和组合逻辑电路组成一体进行调试和测试。
3）导线在插孔中一定要牢固接触，集成电路引脚与引脚之间的连线一定要良
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