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数电实验报告实验二利用MSI设计组合逻辑电路姓名：学号：班级：院系：指导老师：2016年目录实验目的： .............................................................. 错误!未定义书签。
实验器件与仪器： .................................................. 错误!未定义书签。
实验原理： .............................................................. 错误!未定义书签。
实验内容： .............................................................. 错误!未定义书签。
实验过程： .............................................................. 错误!未定义书签。
实验总结： .............................................................. 错误!未定义书签。
实验：实验目的：1.熟悉编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。
2.掌握用MSI设计的组合逻辑电路的方法。
实验器件与仪器：1.数字电路实验箱、数字万用表、示波器。
2.虚拟器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151实验原理：中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。
1.用译码器实现组合逻辑电路译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。
如3线-8线译码器。
当附加控制门Gs的输入为高电平（S = 1）的时候，可由逻辑图写出。
从上式可看出。
-同时又是S2、S1、S0这三个变量的全部最小项的译码输出。
成绩评定表课程设计任务书目录1 课程设计的目的与作用 02 设计任务 02.1同步计数器 02.2八选一数据选择器 02.3设计集成芯片计数器 (1)3设计原理 (1)3.1同步计数器 (1)3.2八选一数据选择器 (2)3.3集成芯片计数器 (2)4实验步骤 (2)4.1同步计数器的设计 (2)4.2八选一数据选择器 (6)4.3用集成芯片设计计数器 (7)5设计总结 (9)6参考文献 (10)1 课程设计的目的与作用（1）了解同步计数器及序列信号发生器工作原理，会用分立的或集成的芯片设计并调试相应的电路。
（2）掌握计数器电路的分析，设计及应用，可以用相应的实物芯片及实验箱设计出简单地计数器。
（3）掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用。
（4）掌握用集成芯片设计N位计数器的方法。
（5）锻炼同学们的动手能力，通过理论与实际的联系增强同学们对理论知识的理解。
2 设计任务2.1同步计数器（1）设计一个六进制同步加法计数器（无效状态是：000、100）。
（2）在实验中选用合适的触发器，组合电路可以选用与非门或与非门，（3）根据同步计数器原理设计相应的加法计数器电路图。
（4）根据设计好的电路图用Multisim进行仿真，并且调试电路发现电路中的错误并加以改正。
（5）检查无误后用数字电子技术实验箱及相应的元件及导线连接实物电路，并测试电路功能。
2.2 八选一数据选择器（1）用74151设计一个八选一数据选择器。
（2）在Multisim软件环境下进行仿真，调试电路确保电路连接正确。
（3）检测电路的功能。
2.3设计集成芯片计数器（1）用集成芯片设计一个十三进制计数器。
（2）根据要求选用适当的芯片。
（3）在选好的芯片的基础上设计电路。
（4）在Multisim软件环境下进行仿真，调试电路确保电路连接正确。
（5）检测电路的功能。
3设计原理3.1同步计数器（1）广义的讲，一切可以完成计数工作的器物都是计数器。
在数字电子技术中，计数器是用来统计输入脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件。
六进制计数器计数器的分类：按功能分有：加法计数器（每输入一个脉冲，就进行一次加1运算）、减法计数器（每输入一个脉冲，就进行一次减1运算）和可逆计数器（既具有加法又有减法）；按计数脉冲作用方式分有：同步计数器（各触发器的状态变换与时钟脉冲同步）、异步计数器（它们触发器状态的变换有先有后）；按数制分有：二进制计数器（进制数N=2n ， n 为二进制数的位数）、十进制计数器（用四位二进制数来代表十进制数的每一位数，即二-十进制计数器）和N （任意）进制计数器（ 、10）。
六进制计数器属于N=6的任意进制计数器，较简单，便于初学者学习。
下面具体分析异步六进制加法计数器的工作过程。
如图所示为由3个JK 触发器组成异步六进制加法计数器逻辑图。
计数脉冲CP 从最低位触发器的时钟端加入，3个触发器F 0、F 1、F 2的置零端并联连接。
工作原理：由CR 引入清零负脉冲，置计数器初态000012=Q Q Q 。
CP 1作用后，F 0翻转，0Q 由0变为1，F 1、F 2状态不变，计数器输出001012=Q Q Q 。
CP 2作用后，F 0翻转，0Q 由1变为0，0Q 的这一负跳变同时加到F 1、F 2，触发F 1翻转，1Q 由0变为1；因F 2J 即与门输出，此时与门两输入端中与1Q 相连一端为0，J =0，K =1，故F 2仍为0态，计数器输出010012=Q Q Q 。
CP 3作用后，F 0翻转，0Q 由0变为1，F 1、F 2状态不变，计数器输出011012=Q Q Q 。
CP 4作用后，F 0翻转，0Q 由1变为0，F 1也翻转，1Q 由1变为0，F 2因此时与门两输入端都是1，1=J ，1=K ，也同时翻转，2Q 由0变为1，计数器输出100012=Q Q Q 。
CP 5作用后，F 0翻转，0Q 由0变为1，F 1、F 2状态不变，计数器输出101012=Q Q Q 。
CP 6作用后，F 0翻转，0Q =0，送出由1到0的负脉冲，但此时由于F 2输出端02=Q 的低电平接在F 1J 将F 1封锁，故F 1为0态不变，01=Q ；F 2因与门两输入端都为0，0=J ，1=K ，其输出同J ，02=Q ，计数器输出000012=Q Q Q ，返回初态，输出一进位脉冲，完成异步六进制加法计数过程。
一、型号说明显示位数：6：6位显示控制输出：R:继电器输出 S：固态输出CN系列多功能计数器报警输出：B：一路 C：二路*24V供电电源可订做通讯功能：0：无通讯 8：RS485通讯电源：空白：100-240VAC/DC F：24VDC供电外形尺寸(mm)：4：48H×48W×101L 7：72H×72W×100L 8：48H×96W×100L9：96H×96W×101L 80：80H×160W×102LCN系列多功能计数器操作说明书注意安全1.在以下情况下使用这个设备，如(核能控制、医疗设备、汽车、火车、飞机、航空、娱乐或安全装置等)，需要安装安全保护 装置，或联系我们索取这方面的资料，否则可能会引起严重的损失，火灾或人身伤害。
2.必须要安装面板，否则可能会发生触电。
3.在供电状态中不要接触接线端子，否则可能会发生触电。
4.不要随意拆卸和改动这个产品，如确实需要请联系我们，否则会引起触电和火灾。
5.请在连接电源线或信号输入时检查端子号，否则可能会引起火灾。
1.这个装置不能使用在户外，否则会缩短此产品的使用寿命或发生触电事故。
2.当电源输入端或信号输入端接线时，No.20AWG（0.50mm ） 螺丝拧到端子上的力矩为0.74n·m - 0.9n·m。
3.不要用汽油、化学溶剂清洁仪表外壳，使用这些溶剂会损害仪表外壳。
请用柔软的湿布（水或酒精）清洁塑料外壳。
为了您的安全,在使用前请仔细阅读以下内容!特点:⊙计数速度最高可达10KCPS⊙系数0.00001～999999任意设定⊙通用输入.可通过软件选择“NPN”或 “PNP”输入⊙最多可选二路计数/计长报警输出、 一路批次报警输出⊙可用于轻工、机械、包装、食品等 行业的长度、计数等测量控制用2PS2： 下排显示OUT2设定值复位键批次设定键PS1： 下排显示OUT1设定值BA.S：上排显示批次计数值 下排显示批次设定值二、型号种类三、技术参数系列显示电源允许电压的波动范围输入脉宽输入One-shot输出控制输出接点容量固态容量记忆保持外部传感器电源使用温度保存温度环境湿度绝缘强度耐压干扰 (AC电源)冲击寿命振动机械机械机械电气故障故障双排六位额定电压的90-110%(AC电源)INA,INB的输入频率INA,INHIBIT,RESET,BATCH RESET,可选择1ms或20ms电压输入:输入阻抗为5.4KΩ,“H”为5-30VDC “L”为0-2VDC无电压输入：短路阻抗为最大1KΩ，残留电压：最大2VDC 开路阻抗：最大100KΩ10/50/100/200/500/1000/2000/5000msNO:250VAC 3A阻抗 NC：250VAC 2A阻抗最大30VDC ， 最大100mA 10年12VDC±10% 100mA以下 -10℃～50℃ （未结冰状态）-25℃～65℃ （未结冰状态）35-85%RH最小100MΩ (at500VDC)2000V AC 50/60Hz 1分钟±2kV 由方波发生器干扰 (脉宽:1us)振幅为：0.75mm 频率为:10～55Hz X,Y,Z各个方向1小时振幅为：0.5mm 频率为:10～55Hz X,Y,Z各个方向10分钟300/S (约: 30G) X,Y,Z各个方向3次10,000,000次以上100,000次以上 (NO:250VAC 3A负载 NC:250VAC 2A负载)四、面板名称100/S (约: 10G) X,Y,Z各个方向3次22100-240V AC/DC1Hz、30Hz、1KHz、5KHz、10KHz可选OUT1,OUT2:OUT1或OUT2输出指示BA.O:批次输出指示(CN4无此指示灯)LOCK:按键锁定指示CN五、操作流程六、批次计数和批次设定值批次复位批次设定值批次输出1. 批次输出动作◆批次计数批次计数值是向上累加的，只有外部批次复位信号才能将其复位归零。
同步计数器的设计实验报告同步计数器的设计实验报告篇一：实验六同步计数器的设计实验报告实验六同步计数器的设计学号：姓名：一、实验目的和要求1．熟悉JK触发器的逻辑功能。
2．掌握用JK触发器设计同步计数器。
二、实验仪器及器件三、实验预习1、复习时序逻辑电路设计方法。
⑴逻辑抽象，得出电路的状态转换图或状态转换表①分析给定的逻辑问题，确定输入变量、输出变量以及电路的状态数。
通常都是取原因（或条件）作为输入逻辑变量，取结果作输出逻辑变量。
②定义输入、输出逻辑状态和每个电路状态的含意，并将电路状态顺序编号。
③按照题意列出电路的状态转换表或画出电路的状态转换图。
通过以上步骤将给定的逻辑问题抽象成时序逻辑函数。
⑵状态化简①等价状态：在相同的输入下有相同的输出，并且转换到同一次态的两个状态。
②合并等价状态，使电路的状态数最少。
⑶状态分配①确定触发器的数目n。
因为n个触发器共有2n种状态组合，所以为获得时序电路所需的M个状态，必须取2n1＜M2n②给每个电路状态规定对应的触发器状态组合。
⑷选定触发器类型，求出电路的状态方程、驱动方程和输出方程①根据器件的供应情况与系统中触发器种类尽量少的原则谨慎选择使用的触发器类型。
②根据状态转换图（或状态转换表）和选定的状态编码、触发器的类型，即可写出电路的状态方程、驱动方程和输出方程。
⑸根据得到的方程式画出逻辑图⑹检查设计的电路能否自启动①电路开始工作时通过预置数将电路设置成有效状态的一种。
②通过修改逻辑设计加以解决。
⑺设计步骤简图图3 设计步骤简图2、按实验内容设计逻辑电路画出逻辑图。
设计思路详情见第六部分。
电路图如下：四、实验原理1．计数器的工作原理递增计数器----每来一个CP，触发器的组成状态按二进制代码规律增加。
递减计数器-----按二进制代码规律减少。
双向计数器-----可增可减，由控制端来决定。
2．集成J-K触发器74LS73⑴符号：图1 J-K触发器符号⑵功能：表1 J-K触发器功能表⑶状态转换图：图2 J-K触发器状态转换图⑷特性方程：Qn1JQnKQn⑸注意事项：①在J-K触发器中，凡是要求接“1”的，一定要接高电平（例如5V），否则会出现错误的翻转。
同步六进制减法计数器原理
同步六进制减法计数器是一种数字电路，可用于进行六进制数字的递减计数。
其原理如下：
1.输入：同步六进制减法计数器通常有一个时钟输入，用于
控制计数器的计数时刻。
此外，可能还有一个复位输入用于将计数器重置为初始状态。
2.输出：计数器的输出是一个六位的数字，代表当前的计数
值。
3.状态转换：同步六进制减法计数器的状态转换逻辑基于六
进制的减法原理。
在每个时钟脉冲的作用下，计数器依次减一。
当计数器达到"000000"时，根据设计要求，可能会有不同的行为，如保持在最小值或进行溢出处理。
4.同步逻辑：同步六进制减法计数器的状态转换是在时钟的
上升沿或下降沿触发的，以确保所有的存储器元件在同一个时间点上更新。
这种同步逻辑可确保计数器产生稳定和可预测的输出。
通过使用与门、或门、非门和触发器等逻辑元件的组合，可以实现同步六进制减法计数器电路。
电路中的每一个触发器代表一个位（从低位到高位）。
通过设计适当的逻辑电路和状态转换关系，可以实现从初始值到最大值的反向计数。
需要注意的是，实际实现同步六进制减法计数器要考虑时序、时钟频率和逻辑延迟等因素，以确保电路的正确性和可靠性。
详细的电路设计和实现可以根据具体应用和要求进行进一步的分析和设计。
六位计数器
六位计数器
本文介绍一种使用单片机制作的双向多功能6位计数器，其面板框图如图1所示。
该计数器电路原理如图2所示。
它极大地方便了需要交替或者同时使用加数功能和减数功能的场合，例如：在某些生产线上，一方面进行合格品的自动累加计数，另一方面又要扣除从检验岗位返回的不合格品的数字，完成这种功能，通常需要使用两只计数器，还要经过计算才可以得到结果；现在只需要使用本文介绍的计数器就能够同时完成加数和减数的工作，而且即时得到结果的数字。
现将该计数器介绍如下。
1.计数信号输入
具有两个计数信号输入端口，可以同时或者分别输人加数信号与减数信号。
当输人其中一种信号时，另一个信号输入端无需任何设置，就让它悬空即可。
两个输人端口使用了内部带“斯密特”特性的端口，如果两个端口同时输人信号的话，程序会自动判断，判断原理如下：11=无输人；10=减数输人；01=加数输人；00=同时输人。
由于输人端口本身具有“斯密特”性能对计数信号的输人无疑具有较好的抗干扰能力。
只要输人基本的0~3.5 V直流脉冲或者电平信号，电路都可以正常响应。
提示：
输人信号可以使用红外线、光敏、机械开关和其它电子开关产生的开关脉冲，严禁脉冲最大电压超过DCSV。
最方便的是，无需使用有源的输人脉冲，只需要把输人端口对地线短接一次，就可以输人一个计数信号，因为本电路已经配置好输人端口为高电平状态。
图2中单片机SP和6P的两个端口分别接与+5V 端相连的两只4.7k iZ电阻的另一端。
程序智能处理两个端口来的输人信号：
11和00均为不处理，00虽然是两个端口同时输人，但是因为它们是相反性质，因此，互相抵消，屏幕数字保持不变。
01:需要把显示值增加一个字，> 999999或者=用户设置的超限值，则加数控制输出会出现高电平。
10:需要把显示值减少一个字，到达000000时，减数控制输出会出现高电平。
2.控制输出：
具有两个很灵活应用的控制输出端口，其应用组合功能远远高于普通控制输出端口。
如果屏幕显示为000000，则OUTL输出高电平，这就是减计数的最终控制输出信号；如果屏幕显示为用户设置值，则OUTH输出高电平，这就是加计数的最终输出控制信号。
如果屏幕既不是000000，也不是用户的设置值，就都输出L电平。
3.操作按键
两键操作，ANO是设置键，AN1是置数键。
“置数”键
“置数
”键的作用与两个控制输出端口的状态有关。
如果OUTH输出高电平，表示计一数器是因为加数而造成需要清除屏幕数字，因此，按动“置数”键。
屏幕将全部显示0;如果OUTL输出高电平，表示用户希望把屏幕全部0清除，那么，屏幕立即会显示用户的控制设置值。
提示：
也就是说，按动“置数”键将会在全0和用户设置值之间不断翻转状态。
如果是全0，那就是做好加数的准备，如果是用户设置值，那就是做好减数的准备。
设置键：
按动设置键将进人用户超限值的预置状态，然后就用“置数”键来进行加预置数。
点动“置数”按键将每次递加一个字，每一位数字均会在0一9一0之间循环，由于数字被限制在仅仅10个字之间，因此，设置就无需减数键来操作了，这是本电路不安排“减数键”的道理。
简单地说，超限预置设置过程就是：
两键操作：设置键、置数键。
采用移位设定方法，按设置键进人设定状态，相对应的位闪烁，从屏幕的最高位开始到个位的顺序进行预置超限设置。
按‘置数“键置数，按设置键7次后退出。
在正常计数状下，第一次按”置数“键，屏幕清零；第二次按”置数“键，屏幕为用户设置值；反复按”置数“键，将不断反复以上两种状态：
4.保存用户设置数据
用户的超限值保留在电路中的存储器24002内，以便下次使用时无需重新设置。
但是，必须在预置超限值时完成整个6位数字的设置操作。
不能半途而废；否则，当次设置值减无效。
5.晶体频率
该计数器使用8.OOOMHz的晶振，以求执行指令和接受计数器输人更加快速。
最高输人计数器的脉冲频率需要开发软件时在样品试验中确定，以便更好地通知用户。
设置完毕后，不需要再按动任何按键就可退出设置状态，自然等待10秒钟左右后，系统自动退出设置状态。
6.灵活应用举例
可以利用两个端口之一来实现自动循环计数。
例如：用户在加计数状态下使用，当训散值等于设置值时，OUTH就会输出一个高电平，如果把OUTH通过一只1kΩ左右的电阻连接到清除招改建的”热端“，就会瞬间将计数器复位到准备加计数的状态，从而成为实现自动清除屏幕数字的循环计数器。
7.外壳
使用尺寸为120 x 53 x 26mtn的”汽车钟“外壳来安装这种计数器，其中数码管采用6只共阴极数码管。
8.使用的单片机型号
单片机使用HT48R30A-1，ROM有2k，封装为24引脚的DIP双列直插式，也可
以在更改印刷板后使用SOP24引脚封装。
9.其它功能提示说明
实际印刷板上面有一只三极管，这是用来构成自动循环计数的反相三极管，其集电极接在”置数“按键上、其基极信号来自OUTH或者OUTL.焊盘F1可供选择是使用加数循环还是减数循环。
默认为不循环。
需要使用循环功能的，请在印刷板上把焊盘F1与OUTH或者OUTL焊盘连接起来。
提示：F1不能同时连接OUTH和OUTI，两点：
印刷板上安排有一只输出控制指示灯LED，同样具有选择焊盘F2，可以把焊盘F2连接OUTH或者OUTL，就是说。
LED可以作为加数控制输出指示灯或者减数控制输出指示灯。
同样，不能把F2同时连接到OUTH和OUTL两点。
默认为连接到OUTH焊盘。
本电路的最高计数频率实测为短秒45个输入脉冲、使用时最高计数速度不大于每秒20个输人脉冲，以保证整个计数过程中不会丢失输人的计数脉冲。
成品电路板被封装在一只120 x 53 x 26mm的塑料黑色外壳里，壳体上有嵌人式安装的弹性卡子。
外壳背后有一排接线端子，如电路图所示，它们有+5 V供电、加数脉冲输人、减数脉冲输入、加数控
制输出、减数控制输出等7个端子。
其中的两个GND地线端子，在印刷板实物上是分开走线的，因此，最好不要把脉冲输人地线与供电地线在外部直接短接，以保证输人信号不受干扰。
