运用QuartusⅡ研究74LS161异步清零问题.docx
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运用QuartusⅡ研究74LS161异步清零问题
数字电子技术仿真实验报告
——运用QuartusⅡ研究74LS161异步清零问题
一、实验目的：
1.熟悉芯片74LS161的逻辑功能及其使用方法，并仿真出其异步清零实现模9计数功能的波形图。
2.研究解决芯片74LS161异步清零中由于信号变化时的过渡过程和信号在电路内部的传输延时时间所遇到的冒险问题，仿真出正确波形。
3.了解EDA软件平台QuartusII的使用方法及主要功能。
二、实验原理：
4位二进制同步计数器（异步清零）——芯片74LS161
74LS161十六进制计数器功能表
CLK
CLRN
LDN
ENP
ENT
工作状态
×
0
×
×
×
清零
↑
1
0
×
×
预置
×
1
1
0
×
保持
×
1
1
×
0
保持
↑
1
1
1
1
计数
芯片74LS161是一个二进制可预置同步计数器，它采用四个主从JK触发器作为记忆单元，故又称为4位二进制同步计数器。
它的功能有：
异步清零、同步预置、计数、保持。
（见上图功能表所示）
现用异步清零法实现芯片74LS161模9计数的功能，并解决输出波形中出现的冒险（毛刺）问题。
三、实验步骤：
1.建立工程项目（工程目录、名称和选择合适器件）
2.编辑设计图形文件（放置元件、连线、设定输入输出管脚名称）
3.编译设计图形文件（检查电路是否有错误）
4.时序仿真设计文件（得到仿真波形验证设计结果）
（1）新建用于仿真的波形文件：
执行File-New…命令，可建立和编辑的文件有三类：
器件设计文件DeviceDesignFiles、软件文件SoftwareFiles和其他文件OtherFiles。
选择OtherFiles中的波形文件：
双击左部区域，选中NodeFinder
选中list和>>号把要显示的信号显示到右边的区域
点：
OK
（2）设置仿真时间：
设置Time为100单位为:
us下一个GridTime是设置合适的间隔时间。
设置好4个输入、预置端、清零端的高低电平和时钟信号后进行编译：
显示：
0errors,0warnings编译完成：
放大后：
结论：
与74LS161异步清零模9计数态序表一致，达到实际要求。
四、问题的提出：
模9仿真波形中并未出现错误，将末状态改成1100（模M=12）后重新进行仿真，仿真波形：
其中出现了状态:
1100因为74LS161是异步清零功能芯片，1100应该是过度状态，并且波形中有冒险现象，所以此波形不准确。
放小图：
五：
问题解决
方法一：
书中介绍利用两片芯片74LS290（异步置9，异步清零）做M=88计数器时，用触发器来协助控制清零端，在下一个CP脉冲的前沿来到时，使基本RS触发器清零，计数又重新开始，就无冒险现象出现。
利用此想法，改进74LS161异步清零电路图如下：
编译有错误：
方法二：
利用D触发器解决传输延迟时间，统一清零。
可得准确波形.:
改进电路图：
仿真波形：
（放大）
六、实验心得：
这些天用QuartusⅡ软件做了74LS161的仿真,对各种芯片的逻辑功能及使用方法有了基本了解，并充分的意识到仿真软件在实际工程中的巨大作用。
感觉如果要真正用QuartusⅡ做好实际问题的仿真，首先要将电路图准确绘制，然后设定各输入应接的电平及时钟信号，一步一步的来不出一点错误，才能正确的进行编译，然后才能设定参数进行波形仿真。
实验是一个反复试验并磨合成结果的过程，在本次试验中我遇到了不少困难，导致仿真波形结果出不来，波形不准确，我改了又改没有出现预期结果，于是有些沮丧。
后来经过和同学讨论，以及给老师发邮件询问，终于编译成功，虽然结果不是很准确，但终究是完成实验。
重点出错：
（1）编译后，软件提醒有2errors,0warnings。
（2）解决异步清零的改进电路有问题，编译不成功。
解决方法：
（1）：
生成的工程名不能用汉字，应该用英文。
（2）查XX文库和图书馆软件介绍书籍，使用另一种改进方法。
（利用D触发器统一时钟信号）
过了一段时间的摸索，我对QuartusⅡ有了初步的认识，对它也不感到恐惧了，QuartusⅡ是模电数电经常用到的软件，在毕业设计中也很重要，我一定会利用课余时间多多摸索将它掌握。
最后我得出一个结论，作为大学生，只有对学习软件抱着一个认真的态度，对学习实验时进行多次尝试研究，深入了解其原理和步骤，才能掌握相关知识，达到最终目的。
在以后的日子里，我会常用此软件进行仿真，提高自己的实践能力，理论和实践相结合，更好的学习数字电子技术。
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