三位二进制加法计数器概要.docx
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三位二进制加法计数器概要
成绩评定表
学生姓名
班级学号
专业
自动化
课程设计题目
数字电子
课程设计
评
语
组长签字：
成绩
日期
20年月日
课程设计任务书
学院
信息科学与工程学院
专业
自动化
学生姓名
班级学号
课程设计题目
1.三位二进制加法计数器（无效态：
001，110）2.序列信号发生器的设计（发生序列100101）
3.100进制加法计数器设计
实践教学要求与任务:
数字电子部分
1）采用multisim仿真软件建立电路模型；
2）对电路进行理论分析、计算；
3）在multisim环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。
工作计划与进度安排:
第1天：
1.布置课程设计题目及任务。
2.查找文献、资料，确立设计方案。
第2-3天：
1.安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。
2.在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。
第4天：
1.对设计电路进行理论分析、计算。
2.在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。
第5天：
1.课程设计结果验收。
2.针对课程设计题目进行答辩。
3.完成课程设计报告。
指导教师：
201年月日
专业负责人：
201年月日
学院教学副院长：
201年月日
1课程设计的目的与作用1
1.1设计目的及设计思想1
1.2设计的作用1
1.3设计的任务1
2所用multisim软件环境介绍1
3三位二进制同步加法计数器设计3
3.1基本原理3
3.2设计过程3
4序列信号发生器的设计..6
4.1基本原理6
4.2设计过程6
6100进制加法器计数器7
6.1基本原理7
6.2设计过程7
5仿真结果分析8
5.1三位二进制同步加法计数器仿真8
5.2序列信号发生器（发生序列100101）的仿真11
6设计总结和体会14
7参考文献14
1课程设计的目的与作用
1.1设计目的及设计思想
根据设计要求设计三位二进制加法计数器和序列信号发生器，加强对数字电子技术的理解,进一步巩固课堂上学到的理论知识。
了解计数器和序列信号发生器的工作原理。
1.2设计作用
通过multisim软件仿真电路可以使我们对计数器和序列信号发生器有更深的理解。
学会分析仿真结果的正确性，与理论计算值进行比较。
通过课程设计，加强动手，动脑的能力。
1.3设计任务
1.设计一个三位二进制同步加法计数器，要求无效状态为001,110。
2.设计一个序列信号发生器，要求发生序列100101。
2所用multisim软件环境介绍
multisim软件环境介绍
Multisim是加拿大IIT公司（InterrativeImageTechnologiesLtd）推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观、操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的引用。
针对不同的用户，提供了多种版本，例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。
其中教育版适合高校的教学使用。
Multisim7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。
如下图2.2.1所示。
Multisim7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，Multisim7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.。
Multisim7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。
路2.2.2图所示。
图2.1multisim电路编辑窗口
Multisim7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图2.2.3所示。
图2.2multisim元件库
图2.3虚拟仪器
3三位二进制同步加法计数器设计电路
3.1基本原理
设计一个三位二进制同步加法计数器，要求无效状态为000,110。
000010011100101111
图3.1状态图
排列
3.2设计过程
1．选择触发器，求时钟方程、输出方程和状态方程
a．选择触发器
由于JK触发器的功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP下降沿触发的边沿JK触发器。
b．求时钟方程
采用同步方案，故取
（1-1）
CP是整个要设计的时序电路的输入时钟脉冲。
c．求状态方程
由1-1所示状态图可直接画出1-2所示电路次态
卡诺图。
再分解开便可以得到如图1-3所示各触发器的卡诺图。
Q1nQ0n
Q2n00011110
010
×××
100
011
101
111
000
×××
1
图3.2次态
卡诺图
Q1nQ0n
Q2n00011110
0
×
1
0
1
1
0
×
1
a．
的卡诺图
Q1nQ0n
Q2n00011110
1
×
0
1
0
1
0
×
1
b．
的卡诺图
Q1nQ0n
Q2n00011110
0
×
0
1
1
1
0
×
1
c．
的卡诺图
图3.3各触发器次态的卡诺图
显然，由图2-3所示各卡诺图便可以很容易的得到
（2-2）
2．求驱动方程
JK触发器的特性方程为
（2-3）
a．变换状态方程，使之与式（2-3）的形式一致
（2-4）
b．比较特性方程求驱动方程
（2-5）
3．画逻辑电路图
根据所选用的触发器和时钟方程，输出方程，驱动方程，便可以画出如图2-4所示的逻辑电路图。
图3.4三位二进制同步加法计数器逻辑电路图
4．检查电路能否自启动
，可见在CP操作下都能回到有效状态，电路能够自启动。
4序列信号发生器的设计（发生序列100101）
4.1基本原理
序列信号发生器是能够依据时钟脉冲信号输出规定序列代码的一种时序电路。
序列信号发生器的设计方法同序列检测器，只是不存在输入信号X。
4.2设计过程
序列发生器（发生序列100101）的特性表
Y
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
1
图4.1发生器特性表
输出方程
设计电路图
根据上题设计的三位二进制加法器，用来设计这个序列中的六个不同的数值，这样可以很容易的观察这个序列的变化。
图4.2序列信号发生器逻辑图
5100进制加法计数器
5.1基本原理
74161是一个具有异步清零、同步置数、可保持状态不变的4位二进制同步加法计数器。
5.2设计过程
用74161芯片设计100进制加法计数器，采用异步清零方式，应选择
状态进行译码，所以
；
画电路连接图
图5.1100进制加法计数器
6仿真结果分析
6.1三位二进制同步加法计数器仿真
在Multisim10上开始对三位二进制同步加法计数器仿真，结果如图6.1所示。
（1）状态000
（2）状态010
（3）状态011
（4）状态100
（5）状态101
（6）状态111
图6.1三位二进制同步加法计数器仿真
6.2序列信号发生器（发生序列100101）的仿真
在Multisim10上开始对序列信号发生器（发生序列100101）的仿真，结果如图6.2所示
（1）发生1
（2）发生0
（3）发生0
（1）发生1
（2）发生0
（3）发生1
图6.2序列信号发生器（发生序列100101）的仿真
7设计总结和体会
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关数字电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。
实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
8参考文献
1．余孟尝.数字电子技术基础简明教程.3版.北京：
高等教育出版社，2006.
2．王革思.数字电路原理、设计与实践教程.哈尔滨：
哈尔滨工程大学出版，2007.
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