三位二进制减法计数器的设计

目录

1设计目的与作用 .......................................................................................................................................... 1

1.1设计目的及设计要求 ..................................................................................................................... 1 1.2设计作用 ........................................................................................................................................... 1 2设计任务 ........................................................................................................................................................ 1 3三位二进制减法计数器的设计 ............................................................................................................... 1

3.1设计原理 ........................................................................................................................................... 1 3.2设计过程 ........................................................................................................................................... 2 4 74161构成227进制同步计数器并显示 ............................................................................................. 4

4.1设计原理 ........................................................................................................................................... 4 4.2设计过程 ........................................................................................................................................... 4 5仿真结果分析 ............................................................................................................................................... 5

5.1三位二进制减法计数器仿真结果 .............................................................................................. 5 5.2 74161构成227进制同步计数器的仿真结果 ....................................................................... 8 6设计总结 ........................................................................................................................................................ 8 7参考文献 ........................................................................................................................................................ 9

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1设计目的与作用

1.1设计目的及设计要求

按要求设计三位二进制减法计数器（无效状态001，011）及用74161构成227进制同步计数器并显示，加强对数字电子技术的了解，巩固课堂上学到的知识，了解计数器，并且加强对软件multisim的了解。

1.2设计作用

multisim仿真软件的使用，可以使我们对计数器及串行检测器有更深的理解，并且学会分析仿真结果，与理论结果作比较。加强了自我动手动脑的能力。

2设计任务

1.三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 2.74161构成227进制同步计数器并显示

3三位二进制减法计数器的设计

3.1设计原理

设计一个三位二进制减法计数器（无效状态001，011）

000 /0 010 /0 100 /0 101 /0 110 /0 111 1

/1

排列Q2Q1Q0nnn

图3.1.1 状态图

3.2设计过程

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上升沿触发的边沿JK触发器。 b．求时钟方程

采用同步方案，故取CP0CP1CP2CP c．求状态方程

n+1n+1n+1Q1Q0卡诺图。再分解开便可以得到如图 由3.1所示状态图可直接画出电路次态Q2各触发器的卡诺图。

Q1nQ0n

Q2n 00 01 11 10

0

1

图3.2.1次态Q2n+1111 010 xxx 100 xxx 110 000 101 Q1n+1Q0n+1卡诺图

Q1nQ0n

Q2n 00 01 11 10

1 x x 2

0

0

0 1 1 1 1

图3.2.2Qn+12的卡诺图

Qnn1Q0

Qn 2 00 01 11 10 0 1 x x 0 1

1 0 1 0

图3.2.3

Qn+11的卡诺图

Qn1Qn

0 Qn 2 00 01 11 10

0 1 x x 0 1

0 0 0 1

图3.2.4

Qn+10的卡诺图

状态方程：

Qn1nnnnn2Q2Q1Q2Q1Q0

Qn11Qn1Qn0Qn1Qn0 n1

QQnQnn02Qn12Qn1Q0 （2）求驱动方程

JK触发器的特性方程为Qn1JQnKQn

3

1）2）3） （ （ （

n J0Q2Q1,K0Q2Q1n n J1K1Q0

nn J2Q1nQ0，K2Q1nQ0

（3）画逻辑电路图

选用触发器，写出时钟方程，输出方程，驱动方程，便可以画出如图所示的逻辑电路图。

图3.2.5 三位二进制减法计数器逻辑电路图

（4）检查电路能否自启动

000001,110011，可见在CP操作下都能回到有效状态，电路能够自启动。

4 74161构成227进制同步计数器并显示

4.1设计原理

3位二进制的状态图，从初态000开始，在第一个计数脉冲作用后，触发器FF0由0翻转为1（Q0的借位信号），此上升沿使FF1也由0翻转为1(Q1的借位信号)，这个上升沿又使FF2由0翻转为1，即计数器由000变成了111状态。在这一过程中，Q0向Q1进行了

4

借位,Q1向Q2进行了借位。此后，每输入1个计数脉冲，计数器的状态按二进制递减（减1）。输入第8个计数脉冲后，计数器又回到000状态，完成一次循环。

4.2设计过程

(1)写出SN-1的二进制代码

SN-1S2271S22611100010

(2)求归零逻辑

CRLDPN1P226Qnnnn7Q6Q5Q1 (3)逻辑图

图4.1.1 74161构成227进制同步计数器图

5仿真结果分析

5.1三位二进制减法计数器仿真结果

对电路分别置“1”置“0”后，开始自动计数，计数状态如下，因无效状态为001，所以不会出现此俩种状态。

5

011

图5.1.1 状态111图

图5.1.2 状态110图

6

图5.1.3状态101图

图5.1.4状态100图

7

图5.1.5状态010图

图5.1.6状态000图

8

5.2 74161构成227进制同步计数器的仿真结果

图5.2.1 74161构成227进制同步计数器的仿真结果图

6设计总结

数电课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多。的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短的一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次数电课程设计，使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做数电课程设计，难免会遇

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到过各种各样的问题。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力，让我体会到了设计的艰辛的时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。

7参考文献

【1】 《数字电子技术基础简明教程》 作者：余孟尝 ：高等教育

【2】 《数字逻辑实验指导书》 作者：利萍，群芳 ：信息学院数字逻辑实验室 【3】 《数字电路原理、设计与实践教程》 作者:王革思 ：工程大学

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