数字逻辑课程设计111序列检测器.docx
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数字逻辑课程设计111序列检测器
学号
课程设计
题目
“111”序列检测器
学院
计算机科学与技术学院
专业
班级
姓名
指导教师
2010学年–2011学年第二学期
课程设计任务书…………………………………………3
一、实验目的……………………………………………4
二、实验内容描述………………………………………4
1、题目………………………………………………4
2、原始条件…………………………………………4
3、集成电路引脚……………………………………4
3.1、74LS74D触发器…………………………4
3.2、74LS08与门……………………………5
3.3、74LS32或门……………………………5
三、实验设计过程………………………………………5
1.画原始状态图和状态表…………………………………5
2.状态化简…………………………………………………6
3.状态编码…………………………………………………7
4.列出激励函数和输出函数表达式………………………7
5.画逻辑电路图……………………………………………9
四、检查电路是否存在错误及调试…………………10
五、111序列检测器集成电路实拍图…………………11
六、实验小结与体会……………………………………11
七、评分表………………………………………………13
课程设计任务书
学生姓名学生专业班级
指导教师学院名称
一、题目：
“111”序列检测器。
原始条件：
使用D触发器（74LS74）、“与”门（74LS08）、“或”门（74LS32）、非门（74LS04），设计“111”序列检测器。
二、要求完成设计的主要任务如下：
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“111”序列检测器。
写出设计中的5个过程。
画出课程设计图。
3．根据74LS74、74LS08、74LS32、74LS04集成电路引脚号，在设计好的“111”序列检测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“111”序列检测器电路。
三、课程设计进度安排：
序号
课程设计内容
所用时间
1
设计“111”序列检测器电路
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年月日
系主任（责任教师）签名：
2011年月日
一、实验目的：
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与74LS04芯片的功能。
3、能够根据电路图连接好实物图并实现其功能。
学会设计过程中的检验与完善。
二、实验内容描述：
1、题目：
“111”序列检测器。
2、原始条件：
使用D触发器（74LS74）、“与”门（74LS08）、“或”门（74LS32）、“非”门（74LS04），设计“111”序列检测器。
3、集成电路引脚：
三、实验设计过程：
1、画出原始状态图和状态表。
根据任务书要求，设计的序列检测器有一个外部输入x和一个外部输出Z。
输入和输出的逻辑关系为：
当外部输入x第一个为"1"，外部输出Z为"0"；当外部输入x第二个为"1"，外部输出Z为"0"；当外部输入x第三个为"1"，外部输出才为"1"。
假定有一个外部输入x序列以及外部输出Z为:
输入X
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
0
输出Z
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
要判别序列检测器是否连续接收了"111"，电路必须用不同的状态记载外部输入x的值。
假设电路的初始状态为A，x输入第一个"1"，检测器状态由A装换到B，用状态B记载检测器接受了"111"序列的第一个"1"，这时外部输出Z=0；x输入第二个"1"，检测器状态由B装换到C，用状态C记载检测器接受了111序列的第二个"1"，外部输出Z=0；x输入第三个"1"，检测器状态由C装换到D，外部输出Z=1。
然后再根据外部输入及其他情况时的状态转移，写出相应的输出。
以上分析了序列检测器工作，由此可画出原始状态图。
根据原始状态图可列出原始状态表。
2、状态简化。
原始状态表是完全确定状态表。
根据表隐含表，通过对原始状态表中各个状态所对应的输出和状态转移情况分析，可以找到最大等效类（A）,（B）,（C,D）。
并以A代替最大等效类（A），以B代替最大等效类（B）,以C代替最大等效类（C,D），得到最小化状态表。
3、状态编码。
共有3个状态，所以需要用两位二进制代码来表示。
设状态变量为y2和y1。
根据状态编码的基本原则，可以确定状态A和B，A和C应该分配相邻代码。
状态编码方案如图所示。
状态A的编码为"00"，状态B的编码为"01"，状C的编码为"10".将各状态的编码带入表，得到表所示的二进制状态表。
4、列出激励函数和输出函数表达式。
根据表所示的状态表和D触发器的激励表，可列出激励函数和输出函数的真值表，如表所示。
由真值表可画出激励函数和输出函数的卡诺图，如图所示。
根据真值表画出卡诺图，如下：
5、画出逻辑电路图。
根据所求得的激励函数和输出函数表达式，画出如图所示的时序逻辑电路图。
Z=xy1
四、检查电路是否存在错误：
因简化过程中有无效状态"11"，化简时引入不确定项d。
实验过程中存在无效状态，状态为"11"，在输入第二个"1"时，产生一个错误输出1。
为了消除错误，对输出函数进行修改，修改为Z=xy2y1.
有：
输入0110111101110序列，
可成功检测到0000001100010序列。
与预期结果一致，实验基本成功。
则，逻辑电路图为：
调试：
使用提供的电线以及电路板芯片，根据电路图连好电路（如图）。
检查无错误的情况下，接通电源进行调试。
五、111序列检测器集成电路实拍图：
六、实验小结与体会：
通过这次111序列检测器的课程设计，让我对同步时序逻辑电路的设计有了更深刻的认识以及更多的设计经验，对D触发器、"与"门、"或"门、以及非门的使用与连接有了进一步的了解，并且认识到团队合作的重要性。
这在做课程设计时，首先要根据要求，画出电路的原始状态图，然后根据原始状态图,作出原始状态表；画
出原始状态表之后应该先对原始状态进行化简。
在此次设计中，发现状态C和状态D是等效状态对，因此可以得到只有三个状态ABC的最小化状态表。
得到最小化状态表后，可以发现状态A出现的次数最多，因此A状态的编码为00，B和C依次为10和01。
得到ABC的编码后，可以根据最小化状态表得到二进制状态表，接着，可以写出激励函数和输出函数的真值表，从而根据卡诺图得到y1（n+1）=xy2+xy1,y2（n+1）=xy1y2,Z=xy1。
然后可以画出同步时序逻辑电路。
我们没有用多长时间便得到了正确的逻辑电路，但在实际连接电路的时候。
却屡屡失败，得到的结果和序列检测完全不一样。
后老我们用其他人的器材，不久便得到了接近正确的结果，但还是有点问题，最后经过我们分析，发现，Z在输入“11”时，会错误的输出“1”。
“11”在此次设计中是无效状态，为了消除这个错误，我们把输出函数改为Z=xy1y2￣，重新修改电路，终于，设计成功了！
我们这次设计的不足之处，本次课程设计是以小组为单位进行的，我们各自分配了任务，因此我们有些方面得到了强化，有些方面却缺少了锻炼，虽然说人多力量大，但却多了些依赖思想，使得我们之前的进度一直比较缓慢，但是大家还是能够合理安排，很多问题得到解决。
说到设计，我们如今已经可以避免发生一些原则性的错误，但是有一些细节我们还是做得不够，这是我们以后的设计中应该提起重视和改进的。
在此次从失败到成功的过程中，我们熟悉了设计中用到的D触发器、与门、非门、或门。
在设计中，我们发现细心与耐心是必不可少的，任何一个小的疏忽都将会导致一个错误的结果。
在实验过程中，我们三个人的合作与交流也是非常重要的，正是我们在一起研究交流，才使得我们的设计得以成功！
虽然数字逻辑课程结束了，但仍觉得自己还有很多东西要学，我会在自己在以后的学习生活中不断努力、不断提高，争取更大的进步。
总之，这次的数字逻辑电路的课程设计让我受益匪浅，不但更加深刻地了解了以前所学的知识，将理论知识和实践联系到一起，锻炼了自己实际的动手能力，在和同学一起讨论的过程中也加强了和同学之间的友谊。
本科生课程设计成绩评定表
班级：
姓名：
学号：
序号
评分项目
满分
实得分
1
学习态度认真、遵守纪律
10
2
设计分析合理性
10
3
设计方案正确性、可行性、创造性
20
4
设计结果正确性
40
5
设计报告的规范性
10
6
设计验收
10
总得分/等级
评语：
注：
最终成绩以五级分制记。
优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、
及格（60-69分）、60分以下为不及格
指导教师签名：
2011年月日
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