数电模电课程设计六进制同步加法计数器.docx
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数电模电课程设计六进制同步加法计数器
数电模电课程设计--六进制同步加法计数器
1.1六进制同步加法计数器
1.1.1课程设计的目的
1.1.2设计的总体框图
1.1.3设计过程
1.1.4设计的逻辑电路图
1.1.5设计的电路原理图
1.1.6实验仪器
1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因
1.1.6实验仪器
1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因
1.2串型数据检测器
1.2.1课程设计的目的
1.2.2设计的总体框图
1.2.3设计过程
1.2.4设计的逻辑电路图
1.2.5设计的电路原理图
1.2.6实验仪器
1.2.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）
1.3参考文献
1数字电子设计部分
1.1六进制同步加法计数器
1.1.1课程设计的目的
1、掌握同步加法计数器工作原理及逻辑功能
2、掌握电路的分析，设计及运用
3、学会正常使用JK触发器
1.1.2设计的总体框图
三位二进制同步加法
计数器
CP
输入计数脉冲
设计过程
/
/
/
（1）状态图
001010100101110111
/
（2）时序图
CP
Q0
Q1
Q2
（3）触发器名称
选用三个CP下降沿触发的JK触发器74LS112
（4）求时钟方程
CP0=CP1=CP2=CPCP是整个要设计的时序电路的输入时钟脉冲
（5）求状态方程
Q1nQ0n
00
01
11
10
0
XXX
010
XXX
100
1
101
110
001
111
Q2n
次态Q2n+1Q1n+1Q0n+1的卡诺图
Q1nQ0n
00
01
11
10
0
X
0
X
1
1
1
1
0
1
Q2n
Q2n+1的卡诺图
Q1nQ0n
00
01
11
10
0
X
1
X
0
1
0
1
0
1
Q2n
Q1n+1的卡诺图
Q1nQ0n
00
01
11
10
0
X
0
X
0
1
1
0
1
1
Q2n
Q0n+1的卡诺图
由状态卡诺图图得到的状态方程
Q2n+1=Q1nQ2n+Q1nQ2n+Q0nQ2n=Q1nQ2n+Q1nQ0nQ2
Q1n+1=Q0nQ1n+Q2nQ0nQ1n
Q0n+1=Q2nQ0n+Q1nQ0n（1.1.1）
驱动方程：
J0=Q2nJ1=Q0nJ2=Q1n
K0=Q1nK0=Q2nQ0nK2=Q1nQ0n
（6）检查能否自启动
将无效态000，011代入式（1.1.1）进行计算，结果如下：
000
/
011101（有效态）
由此可见不能自启动
1.1.4设计的逻辑电路图
1.1.5设计的电路原理图
1.1.6实验仪器
两个74LS112芯片，一个74LS00芯片，一个74LS08芯片
1.1.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）
经过试验可知，满足时序图的变化，切不能自启动
实验过程中没有错误，顺利完成实验
1.2串型数据检测器
1.2.1课程设计的目的
（1）进一步了解和掌握同步时序电路的基本设计方法。
（2）了解序列检测器的工作原理及设计方法。
1.2.2设计的总体框图
1.2.3设计过程
（1）原始状态图
（2）进行状态化简，画最简状态图
确定等价状态
现态
输入
输出
次态
S0
0
0
S1
S0
1
0
S0
S1
0
0
S2
S1
1
0
S0
S2
0
0
S2
S2
1
0
S3
S3
0
0
S1
S3
1
1
S4
S4
0
0
S1
S4
1
0
S0
仔细检查可以发现，S4和S3是等价的。
因为无论是在状态S2还是状态S3，当输入为1时输出均为1，且都转换到次态S0；当输入为0时输出均为0，且都转换到次态S1。
合并等价状态
把S3和S4合并起来，且用S3表示。
下图是经化简后得到的最简状态图。
1/0
1/0
（3）进行状态分配，画出用二进制数编码后得状态图
（4）选择触发器，求时钟方程，输出方程和状态方程。
选用两个CP下降沿触发的边沿JK触发器。
时钟方程
CP0=CP1=CP
求输出方程
00
01
11
10
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
Y的卡诺图
由此知：
Y=XQ1nQ0n
求状态方程：
00
01
11
10
0
01
11
11
01
1
00
00
10
00
Q1n+1Q0n+1的次态卡诺图
00
01
11
10
0
0
1
1
0
1
0
0
1
0
Q1n+1的次态卡诺图
00
01
11
10
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
Q0n+1的次态卡诺图
有卡诺图得状态方程为：
Q1n+1=XQ0nQ1n+Q1nQ0n
Q0n+1=XQ0n+XQ0n
驱动方程为：
J0=XJ1=XQ0n
K0=XK1=Q0n
1.2.4设计的逻辑电路图
1.2.5设计的电路原理图
1.2.6实验仪器
一个74LS112芯片，一个74LS04芯片，一个74LS08芯片，一个74LS11芯片
1.2.7实验结论（分析实验中出现的故障及产生的原因）
实验过程中没有出现什么问题，能实现对0011序列的检测。
1.3参考文献
余孟尝.数字电子技术基础简明教程.三版.北京：
高等教育出版社，2006
张丽萍，王向磊.数字逻辑实验指导书.信息学院数字逻辑实验室.
余孟尝.数字电子技术基础简明教程同步辅导及习题全解.三版.中国矿业大学出版社.
2模拟电子设计部分
2.1课程设计的目的与作用
（1）熟悉电子元器件和multisim仿真软件的运用；
（2）掌握单管共射放大电路的工作原理，静态分析和电压放大倍数，输入输出电阻的测量及理论计算；
（3）掌握分压式工作点稳定电路的工作原理，静态分析和电压放大倍数，输入输出电阻的测量及理论计算；
2.2设计任务、及所用multisim软件环境介绍
2.2.1设计任务
（1）单管共射放大电路的multisim的仿真，测量静态工作点、观察输入输出波形、测量电压放大倍数、输入输出电阻；
（2）分压式工作点稳定电路multisim仿真，测量静态工作点、动态分析
2.2.2所用multisim软件环境介绍
Multisim是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT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。
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。
2.3单管共射放大电路Multisim
2.3.1电路模型的建立
（a）仿真电路
（b）用虚拟仪表测量Q点的电路
2.3.2理论分析及计算
（1）静态分析
IBQ=（VCC-UBE）/Rb=（12V-0.7V）/280KΩ=40.36μA
ICQ=ΒIBQ=50X40.36μA=2.018mA
UCEQ=VCC-ICQXRC=12V-2.018mAX3KΩ=5.946V
（2）动态分析
a）电压放大倍数
rbe=rbb’+（1+β）26/IEQ=300+（1+50）26/2.018=0.957KΩ
AU=-β（RC//RL）/rbe=-50X1.5/0.957=-78.4
b）输入电阻
Ri=Rbe//Rb=0.957X280/（0.957+280）=953.7Ω
c）输出电阻
RO=RC=3KΩ
2.3.3仿真结果及分析
（1）测量静态工作点
电路仿真后，可测得IBQ=40.54754μA,
ICQ=2.32340mA;
UCEQ=5.02981V
（2）观察输入输出波形
单管共射发表放大电路电路仿真后，可从虚拟示波器观察到UI、UO的波形如上图所示。
图中颜色较浅的是UO的波形，颜色较深的是Ui的波形，由图可见，UO的波形没有线性失真，而且UO和Ui相位相反。
（3）测量电压放大倍数，输入输出电阻
电压放大倍数AU=UO/Ui=-855.888/9.998=-85.606
输入电阻Ri=Ui/Ii=9.998/10.214KΩ=978.853Ω
输出电阻RO=（UO，/UO-1）RL=（1.374/0.855888-1）X3KΩ=1.82K
（4）动态分析波特图
a）输入的波特图
B）输出波特图
2.4分压式工作点稳定电路Multisim的仿真
2.4.1电路模型的建立
2.4.2理论分析及计算
（1）静态分析
UBQ=Rb1/（Rb1+Rb2）VCC=2.5/（2.5+7.5）X12V=3V
IEQ=（UBQ-UBEQ）/Re=（3-0.7）/1Ma=2.3mA=ICQ
UCEQ=VCC-ICQ（RC+Re）=[12-2.3X（2+1）]V=5.1V
IBQ=ICQ/β=2.3/30mA=77μA
（2）动态分析
rbe=rbb’+（1+β）26/IEQ=300+（1+50）26/2.3Ω=650Ω
AU=-βRL,=-30X1/0.65=-46.2
RI=rbe//Rb1//Rb2=483Ω
RO=RC=2KΩ
2.4.3仿真结果及分析
（1）静态仿真
由仿真电路可得：
UBQ=2.89191V
UCQ=7.65475V;UEQ=2.23027V
IBQ=58.57326μA;ICQ=2.20964mA
（2）动态分析
AU=-226.605/4.999=-45.33
RI=4.999/9.296KΩ
（3）输入输出波形图
分压式放大电路电路仿真后，可从虚拟示波器观察到UI、UO的波形如上图所示。
图中颜色较浅的是UO的波形，颜色较深的是Ui的波形，由图可见，UO的波形没有线性失真，而且UO和Ui相位相反。
（4）输入输出波特图
颜色深的为输入的波特图，颜色较浅的为输出波特图
2.5设计总结和体会
这门课程学了两个星期了，说说我自己在这两个星期里对这门课程的一些体会，我觉得这门课程对我们来说主要有两个比较大的帮助而且也是非常有意义的：
一是当我们在进行电路设计的时候，可以利用multisim软件进行很方便的调试、仿真，如果有些元件的参数我们不能确定也可以用仿真软件多次仿真来得到某元器件的更佳参数；二是这门课程可以让我们回顾以前模电和数电的知识，我们数模电普遍都学得不怎么好，正好这门课程的开设可以让我们重新去研究数模电，增强我们的基础知识。
在上机课的时候因为时间有限，老师只能给我们很少的任务，如果仅仅只满足于老师布置的这点任务我想是远远不够的，不仅仅是这门课程，其他课业一样，必须靠我们自己利用课外的时间多看看数模电基础知识，多利用multisim软件去仿真模拟电路或者数字电路，只有这样，我们才能更好的利用这门课程！
此外，我们要学会使用英文版的软件，刚开始用时一点都不会，在同学的帮助下会了最基本的东西，然后经过自己不断的探索掌握了这个仿真软件的运用。
2.7参考文献
杨素行.模拟电子技术基础简明教程.三版.北京：
高等教育出版社，2006
马东，丁国华.模拟逻辑实验指导书.信息学院数字逻辑实验室.
杨素行.模拟电子技术基础简明教程同步辅导及习题全解.三版.中国矿业大学出版社.
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