三位二进制减法计数器与74193芯片仿真63进制减法计数器.docx
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三位二进制减法计数器与74193芯片仿真63进制减法计数器
1课程设计的目的与作用
（1）
1.1课程设计目的
（1）
2所用multisim软件环境介绍
（1）
2.1Multisim软件环境介绍
（1）
2.2Multisim软件界面介绍
（2）
3设计任务（3）
3.1设计的总体框图（3）
3.1.1三位二进制减法计数器的总体框图（3）
3.1.2串行序列信号检测器的总体框图（4）
3.1.374193芯片仿真63进制减法计数器原理（4）
3.2设计过程（4）
3.2.1三位二进制同步减法计数器（4）
3.2.2串行序列信号检测器（6）
3.2.374193芯片仿真63进制减法计数器（7）
4实验仪器（7）
4.1三位二进制减法器（7）
4.2串行序列检测器（7）
4.374193芯片仿真63进制减法器计数（7）
5仿真结果分析（8）
5.1三位二进制同步减法计数器的电路原理图及结果（8）
5.2串行序列信号检测器电路原理图及结果（11）
5.374193芯片仿真63进制减法计数器的电路原理图及结果（13）
6设计总结和体会（14）
7参考文献（15）
I
1课程设计的目的与作用
1.1课程设计目的
1.通过Multisim的仿真设计，掌握Multisim软件的基本使用方法；
2.学会在multisim环境下建立电路模型，能进行正确的仿真；
3.通过Multisim的仿真，熟练掌握三位二进制同步加法计数器和串行序列检测器电
路，10000串行序列检测器电路设计；
4.学会分析仿真结果的正确性，与理论计算值进行比较；
5.通过课程设计，加强动手，动脑的能力。
2所用multisim软件环境介绍
2.1Multisim软件环境介绍
Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础
的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了
电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的
仿真分析能力。
Multisim10启动画面图
工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。
Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。
通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。
NIMultisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NIMultisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
与NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
突出优点
1.通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路
2.通过交互式SPICE仿真,迅速了解电路行为
3.借助高级电路分析,理解基本设计特征
4.通过一个工具链,无缝地集成电路设计和虚拟测试
5.通过改进、整合设计流程,减少建模错误并缩短上市时间
2.2Multisim软件界面介绍
Multisim10主界面。
启动Multisim，就会看到其主界面，主要是由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。
如图A所示。
图2.3.1A图Multisim软件编辑窗口
Multisim10提供了丰富的元器件。
这些元器件按照不同的类型和种类分别存放在若干个分类库中。
这些元件包括现实元件和虚拟元件。
所谓的现实元件给出了具体的型号，它们的模型数据根据该型号元件参数的典型值确定。
而所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。
另外，Multisim10元件库中还提供一种3D虚拟元件，这种元件以三维的方式显示，比较形象、直观.。
Multisim10容许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在用户元器件库中。
如B图所示。
Multisim10提供了品种繁多、方便实用的虚拟仪器。
比如数字万用表、信号发生器、
示波器等17种虚拟仪器。
点击主界面中仪表栏的相应的按钮即可方便地取用所需的虚拟仪器如C图所示。
图2.3.2B图用户元器件库图
图2.3.3C图虚拟仪器图示
Multisim10提供了各种不同功能的分析工具。
点击分析按钮，即可拉出分析菜单，其中列出了Multisim10的各种分析工具，例如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析等。
Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自己添加所需要的元器件，如D图所示的界面。
图2.3.4D图元器件库图示
3设计任务
3.1设计的总体框图
3.1.1三位二进制减法计数器的总体框图
CPY输入脉冲串行序列输出
三位二进制同步减法计数器
3.1.2串行序列信号检测器的总体框图
CPY
输入脉冲串行序列输出
3.1.374193芯片仿真63进制减法计数器原理
CR异步清零端，高电平有效；是异步置数端；是减法计数脉冲输入端；是进位脉冲输出端；是借位脉冲输出端；A到D是并行数据输入端；是计数器状态输出端。
当多个74193级联时，只要把低位的端端分别与高位的C端、C端连接起来，各个芯片的CR端连接在一起、端连接在一起就可以了。
3.2设计过程
3.2.1三位二进制同步减法计数器
1）状态图
/0/0/0/0/0
010011100101110111
/1
2）选择的触发器名称：
选用三个CP下降沿触发的边沿JK触发器
（3）输出方程:
Y=nnnQQQ012
（4）状态方程
三位二进制同步减法计数器次态卡诺图：
Q1nQ0n
Q2n00011110
01
三位二进制同步减法计数器次态卡诺
XXX
XXX010111011100110101串行序列信号检测器
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Q2n+1的卡诺图:
Q1nQ0n
Q2n00011110
1Q1n+1的卡诺图:
Q1nQ0n
Q2n
00011110
01
Q0n+1的卡诺图:
Q1nQ0n
Q2n00011110
1
由卡诺图得出状态方程为:
1
n2+Q=n
Q2（n
Q0+n
Q1）+nQ2nQ0
1
n1+Q=n
Q0n
Q1+n
Q1
n
Q0n
Q2
1
n0+Q=n
Q0
（5）驱动方程
0J=11J=错误!
未找到引用源。
2J=nQ0错误!
未
找到引用源。
0K=11K=n
Q2nQ02K=nQ0n
Q1
（6）时钟方程CP=1CP=2CP=3CP（7）检查能否自启动
X
X0101
1
1
XX111
1
XX011
1
001/0000/0111（有效状态）
3.2.2串行序列信号检测器
（
（1）状态图0/1
1/00/00/0
0/0错误!
未找到引用源。
错误!
未找到引用源。
错误!
未找到引用源。
1/01/00/1
（2）选择的触发器名称：
选用三个CP下降沿触发的边沿JK触发器
（3）输出方程:
Y=nnQQX01
（4）串行序列检测器次态卡诺图:
错误!
未找到引用源。
X00011110
000111000
1
01
00
00
00
Q1n+1的卡诺图:
错误!
未找到引用源。
X00011110
001101
Q0n+1的卡诺图:
X00011110
1
11000
由卡诺图得出状态方程为:
1
n
1
+
Q==错误!
未找到引用源。
1
n
+
Q=Xn
Q
错误!
未找到引用源。
+错误!
未找到引用源。
（5）驱动方程
J=X错误!
未找到引用源。
1
J=错误!
未找到引用源。
n
Q
00
K=1
1
K=错误!
未找到引用源。
3.2.374193芯片仿真63进制减法计数器
错误!
未找到引用源。
=111111
错误!
未找到引用源。
=错误!
未找到引用源。
4实验仪器
4.1三位二进制减法器
根据设计的需要可知所需的元器件如下所示（仿真软件）
74LS112三个74LS08三个
74LS00一个
发光灯泡三支直流电源若干导线一个开关
4.2串行序列检测器
74LS112两个74LS08两个
74LS00两个74LS04一个
74LS151一个
发光灯泡三支直流电源若干导线一个开关
4.374193芯片仿真63进制减法器计数
74LS04七个74LS30一个
74LS193两个计数器两个
脉冲触发器直流电源
5仿真结果分析
5.1三位二进制同步减法计数器的电路原理图及结果
图5.1.1三位二进制同步减法计数器电路
图5.1.2111仿真结果
图5.1.3110仿真结果
图5.1.4101仿真结果
图5.1.5100仿真结果
图5.1.6011仿真结果
图5.1.7010仿真结果
由上面的结果可以知道两个无效态100，000没有出现。
5.2串行序列信号检测器电路原理图及结果
图5.2.1串行序列信号检测器连线图
图5.2.1X=1仿真结果
（1）
（2）
（3）
图4.2.2
（1）
（2）（3）X=0仿真结果
5.374193芯片仿真63进制减法计数器的电路原理图及结果（—）74193芯片仿真63进制减法器
图4.3.174193芯片仿真63进制减法计数器电路图
图4.3.2仿真结果之一电路图
6设计总结和体会
1.设计总结
经过实验可知，满足时序图的变化，且可以进行自启动。
实验过程中很顺利，没有出现问题。
2.心得体会
本次课程设计从确定题目到完成报告通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。
并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
在设计的过程遇到了不少的问题，但是最终都被自己解决了。
这种经历将是我终生受益。
7参考文献
[1]余孟尝《数字电子技术基础简明教程》高等教育出版社2007年12月
[2]吴翔，苏建峰《Multisim10&Ultiboard原理图仿真与PCB设计》电子工业出版社
[3]黄培根奚慧平主编浙江大学出版社2005年2月第一版《Multisim7&电子技术实验》
[4]杨志忠主编机械工业出版社2008年7月第一版《电子技术课程设计》
15
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