电子课程设计

沈阳理工大学电子课设

目 录

一、引言 …………………………………………………………………………………...............................1 二、题目简介.........................................................................................................................................2

1、直流电源的Multisim仿真.....................................................................................................2 2、循环闪光彩灯控制器.................................................................................................................2 三、设计原理.....................................................................................................................................................2

1、直流电源的Multisim仿真.........………………………………………………....................2 2、循环闪光彩灯控制器........................………………………………….......……….………......2 四、电路图及参数表…………………………………………….................................................................3

1、直流电源的Multisim仿真.........………………………………………………....................3 2、循环闪光彩灯控制器........................………………………………….......……….………......8 五、仿真波形图 ………………………………………………………………….……...………………....10 六、总结………………………….……...……………………………………………………………………..19 参考文献………………………….……...………………………………………………………………..……19

七、题目一串行序列信号检测器（检测序列为1100）的设计………….......……….…20

1、课程设计的目的............................................................................................................................20 2、设计的总体框图...........................................................................................................................20

3、设计过程............................................................................................................................................20 4、设计的逻辑电路图.....................................................................................................................23 5、设计的电路原理图..................................................................................................................... 25 6、实验仪器.......................................................................................................................................25 7、实验结论...........................................................................................................................................25

八、题目二十三进制同步加法计数器（约束项0000、0001、0010）

….......……….……………………………………………………………………………………………..26

1、课程设计的目的..........................................................................................................................26 2、设计的总体框图........................................................................................................................26 3、设计过程.........................................................................................................................................26 4、设计的逻辑电路图...................................................................................................................30 5、设计的电路原理图....................................................................................................................31 6、实验仪器.....................................................................................................................................31 7、实验结论.........................................................................................................................................32 参考文献………………………….……...……………………………………………………………………32

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一、引 言

随着中国市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励电子产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对电子行业的关注越来越密切，这使得中国电子行业的发展需求增大。随着微电子技术和计算机技术的发展，现代电子信息系统的设计、功能实现、信息采集处理和应用的方式发生了根本性的变化，这对当今大学电子信息类学科专业人才的培养提出了严峻挑战。如何培养理论基础扎实、创新能力强、综合素质高的人才成为电子信息类教学改革的重要目标。

放大电路是模拟电子电路中最常用、最基本的一种典型电路。无论日常生活用的收音机、电视机，或者精密的测量仪表和复杂的自动控制系统等，其中一般都有各种各样不同类型的放大电路。可见，放大电路是应用十分广泛的德模拟电路。

Multisim软件提供了一个操作简便且与实验很相似的虚拟实验平台，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程．为实验教学提供了一种新的教学手段。它作为大学课程中常见的电子设计应用软件，是每个电子类的学生必然接触到的。Multisim最突出的特点是用户界面友好，尤其是其直观的虚拟仪表是Multisim的一大特色。Multisim所包含的虚拟仪表有：示波器，万用表，函数发生器，波特图图示仪，失真度分析仪，频谱分析仪，逻辑分析仪，网络分析仪等。而通常一个普通实验室是无法完全提供这些设备的。这些仪器的使用使仿真分析的操作更符合平时实验的习惯。不仅有利于对该软件的学习，也大大方便了设计人员的操作，极大地提高了工作效率。

电子设计的目的是以系统设计为主，引导学生逐步走进电子设计领域。在开设电子设计课程以前，学生们在临近毕业时都会担心，自己毕业后能干什么，觉得自己什么都不会。原因是他们在大学期间没有真正做过一次系统的设计。不了解过程，不会调试，最困惑的是不知从何做起。

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二、题目简介

1、直流电源的Multisim仿真

1.1在Multisim中构建一个桥式整流电容滤波电路，电路中变压器二次电压的有 效值U2=20V，负载电阻RL=200Ω，滤波电容C=220uF。

1.2仿真本章图10.4.1所示的二倍压整流电路，令U2=10V（有效值），C1=C2=100 uF

1.3仿真本章图10.6.1所示的串联型直流稳压电路，变压器次电压有效值为U2=20，稳压管的Uz=6V，电阻R1=300Ω。因电流较大，调整管课采用复合管。

1.4仿真图P10-18所示电路，采用三端集成稳压器LM7809CT，将输出电压提高到11V。已给定R1=300Ω，确定电阻R2的阻值，构建电路，并测出其输出电压Uo。

2、循环闪光彩灯控制器

循环闪光彩灯控制器电路：能控制三路彩灯循环闪亮，可用于家庭装饰或节日灯饰，整个电路由电源电路、单稳态触发器和光电控制电路组成；电源电路由电源开关、熔断器、电源变压器、整流二极管、滤波电容器和三端集成稳压器组成，单稳态触发电路由时基集成电路和有关外围元件组成，光电控制电路由光耦合器和双向晶闸管组成。

三、设计原理.

1、直流电源的Multisim仿真

1.1直流电源的multisim仿真：直流电源一般包括四个组成部分，即电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路。

1.2电源变压器电网提供的交流电一般为220V（或380V），而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的二次电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。

1.3整流电路整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离李响电压还差的很远。

1.4滤波器：滤波器主要由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压和负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之而变化。

1.5稳压电路稳压电路的作用是采用某些措施，使输出地直流电压在电网电压或负载电压发生变化时保持稳定。

. 2、循环闪光彩灯控制器

电源电路有电源开关S1、熔断器FU、电源变压器T、整流二极管VD1~VD4、滤波电容器C10和三端集成稳压器IC1组成。单稳态触发器电路有时基集成电路IC2~IC4和有关外围元器件组成。光电控制电路由光耦合器和双向晶闸管组成。该电路中设置有三组循环闪光彩灯，有三个单稳态触发器（由IC2~IC4和有关元器件组成）。和A~C三路光电控制电路（由光耦合器TVP1~TVP3和双向晶闸管VT1~VT3等组成）。 接通电源后开关S1后，交流220V电压经T降压、VD1~VD4整流、C10滤波及IC1稳压后，产生+12V（VCC）电压，供给单稳态触发器电路。

S2为触发开关。按动S2后，在IC2的2脚产生一个负脉冲，使IC2等组成的单稳态触发器受触发而翻转，IC2的3脚输出高电平，使光耦合器TVP1内部的发光二极

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管发光，光敏晶体管道通，又使双向晶闸管VT1受触发而导通，第一组彩灯点亮。 IC2由稳态变为暂态后，6脚和7脚变为低电平，+12V电压经电阻R2对电容器C2充电，使IC2的6脚电压逐渐升高、当C2充电结束，使IC2的6脚电压升高至2Vcc/3时，IC2内部的单稳态触发器翻转，有暂态恢复为稳态，IC2的3脚也由高电平变为低电平，第一组灯灭。

与此同时，IC2的3脚产生的跳变脉冲，经电容器C4加至IC3的2脚，使IC3内部的单稳态触发器翻转，IC3的3脚由低电平变为高电平，光耦合器TVP2内部的发光二极管发光。光敏晶体管道通，又使双向晶闸管VT2受触发而导通，第二组彩灯点亮。

IC3由稳态变为暂态后，其6脚和7脚变为低电平，+12V电压经电阻器R4对电容器C5充电，使IC3的6脚电压逐渐升高。当C5充电结束，IC3的6脚电压上升至2Vcc/3时，IC3内部的单稳态触发器翻转，有暂态恢复为稳态，IC3的3脚也有高电平变为低电平，使第三组彩灯熄灭。

IC3的3脚产生的跳变脉冲，经电容器C7加至IC4的2脚，使IC4内部的单稳态触发器翻转，IC4的3脚由低电平变为高电平，光耦合器TVP3内部的发光二极管发光。光敏晶体管道通，又使双向晶闸管VT3受触发而导通，第二组彩灯点亮。

IC4由稳态变为暂态后，其6脚和7脚变为低电平，+12V电压经电阻器R6对电容器C8充电，使IC4的6脚电压逐渐升高。当C8充电结束，IC4的6脚电压上升至2Vcc/3时，IC4内部的单稳态触发器翻转，有暂态恢复为稳态，IC4的3脚也有高电平变为低电平，使第三组彩灯熄灭。

IC4的3脚产生的跳变脉冲，经电容器C1加至IC2的2脚，使IC2内部的单稳态触发器翻转，第一组彩灯又被点亮，重复上述过程。如此周而复始，使三组彩灯循环工作。

每个单稳态触发器的延迟时间由时基集成电路IC2、IC4di6脚外界阻容元件的数值决定。

四、电路图及参数表.

1、直流电源的Multisim仿真

1.1在Multisim中构建一个桥式整流电容滤波电路，电路中变压器二次电压的有 效值U2=20V，负载电阻RL=200Ω，滤波电容C=220uF。

(1)电路正常工作时，利用虚拟示波器，观察输出电压uo的波形，并用虚拟仪表测量输出直流电压Uo（AV）； 电路图

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XSC1GTABCD03XMM1V12D111XMM220 Vrms 450 Hz 0° 233N249C1R1220uF200Ω0

(2)令RL=200Ω，将电容C改为22uF，观察uo的波形，测量输出直流电压Uo（AV）； 电路图

XSC1GTABCD03XMM1V121D1120 Vrms 450 Hz 0° 23XMM23N249C1R122uF200Ω0

(3)将负载电阻RL开路，C=22uF不变，观察uo的波形，测量Uo（AV）；

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电路图

XSC1GTABCD03XMM1V12D1120 Vrms 450 Hz 0° 23XMM213N249C1R122uF200Ω0

（4）令RL=200Ω，将电容C设置为开路故障，观察uo的波形，测量Uo（AV）； 电路图

XSC1GTABCD03XMM1V12D1120 Vrms 450 Hz 0° 23XMM213N249C1R122uF200Ω0

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（5）令RL=200Ω，C=220uF，将二极管VD1设置为开路故障，观察uo的波形，测量Uo（AV）； 电路图

D11BH62D4XSC1GTAB02XMM11BH62U228.28 Vpk 50 Hz 0Deg 0D21XMM231BH62D31BH62C220uFIC=0VRL200Ω

（6）令RL=200Ω，将二极管VD1和电容C同时设置为开路故障，观察测量Uo（AV）； 电路图

D1uo的波形，

2D41BH62XSC1GTAB01BH62U2XMM128.28 Vpk 50 Hz 0Deg 10D2XMM21BH623D31BH62C220uFIC=0VRL200Ω

1.2仿真本章图10.4.1所示的二倍压整流电路，令U2=10V（有效值），C1=C2=100 uF

（1）使负载电阻RL开路，观察uo的波形，并测量Uo（AV）；

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电路图

XSC1GTABCD0XMM22XMM1D1V11C1100uFIC=0V10 Vrms 50 Hz 0° 31DH62R1300ΩD2C2100uFIC=0V01DH62 （1） 令RL=300Ω，观察uo的波形，测量Uo（AV）； 电路图

XSC1GTABCD0XMM22XMM1D1V110 Vrms 50 Hz 0° 31DH62C1100uFIC=0V1R1300Ω0D2C2100uFIC=0V1DH62 （1） 1.3仿真本章图10.6.1所示的串联型直流稳压电路，变压器次电压有效值为

U2=20，稳压管的Uz=6V，电阻R1=300Ω。因电流较大，调整管课采用复合管将电位器的滑动端向上、向下移动，观察输出电压的变化情况；

电路图

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V112VD11B4B4220 Vrms 50 Hz 40° 43R22kΩVTXMM1BCX38B32AR1300Ω5C1500uFIC=0V128R47100Ω50%Key=AR3200ΩRL300ΩVDz16 V 110

将电位器的滑动端向上、向下移动，观察输出电压随着滑动端向上移动而减小，随着滑动端向下移动而增大。

（2） 测量稳压电路输出电压的调节范围。

输出电压的调节范围是11..975V到17.961V。

1.4仿真图P10-18所示电路，采用三端集成稳压器LM7809CT，将输出电压提高 到11V。已给定R1=300Ω，确定电阻R2的阻值，构建电路，并测出其输出电压Uo。 电路图

XMM2U1LM7809CTLINEVREGVOLTAGECOMMONC1330nFXMM1C2R1100nF300ΩV112 V R270Ω

2、循环闪光彩灯控制器

2.1循环闪光控制器，能控制三路彩灯循环闪亮，当电源接通后，单稳态触发器的IC2处于暂态，电流流入到第一个光电控制电路，第一个小彩灯发光，然后单稳态IC2变为稳态，IC3变为暂态，做和IC2同样的变化，如此反复，小彩灯就循环闪亮。

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220 Vrms J1B6V150 Hz 0° Key = A J1A5X1FUSE14T242U3LM7812CTD11LINEVOLTAGEVREGCOMMON3GND7Key = A 8IRON_CORE_XFORMER233N250C101uFGNDVD5R14.7kΩ10kΩ1N4007R2RSTVCCOUTVD6VD7R34.7kΩ10kΩ1N40071N4007R4RSTVD8VD9VCCOUTVD101N4007VD109R54.7kΩ1N40071N400710kΩR6VD8VD9181619C9100nFC4555_VIRTUALTimer100uFC5VCCRSTDISTHRTRICONOUTC1100nF1113DISTHRTRICON15C4100nFC4555_VIRTUALTimer2321DISTHRTRICON12100uFC2100nFC3GND20100uFC5100nFC60GND14100nFC6GND555_VIRTUALTimerS2AKey = A 47C12HL2V344R7100V_100W2N5444VT21uFIC=600V27Ω220 Vrms 50 Hz 0° 4548U2A46R8878749300ΩMOCD21312U1A50R21756ΩMOCD2131021054C11HL1V251R10100V_100W2N5444VT11uFIC=600V27Ω220 Vrms 50 Hz 0° 525553R118756300Ω57U4AR956ΩMOCD21301261C13HL3V458R13100V_100W2N5444VT31uFIC=600V27Ω220 Vrms 50 Hz 0° 596260R148764300ΩU5A63R1256ΩMOCD21301

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2.2 参数表

选用5~8W、二次电压为15V的电源变压器。 VD1~VD10均选用1N4007硅整流二极管。

IC1选用LM7812；IC2~IC4选用NE555或uA555\\CA555时基集成电路。 TVP1~TVP3选用型号为MC3401的光耦合器。 VT1~VT3选用3A、600V的双向晶闸管。

S1选用按键自锁式电源开关；S2选用小型按钮式开关。 R1~R6选用1/4W碳膜电阻器；R7~R15选用2W碳膜电阻器。

C1、C3、C4、C6、C7、C9均选用涤纶电容器或独石电容器；C2、C5、C8、C10均选用耐压值为25V的电解电容器；C11~C13选用耐压值为600V的涤纶电容器或CBB电容器。

五、仿真波形图

1.1在Multisim中构建一个桥式整流电容滤波电路，电路中变压器二次电压的有 效值U2=20V，负载电阻RL=200Ω，滤波电容C=220uF。

(1)电路正常工作时，利用虚拟示波器，观察输出电压uo的波形，并用虚拟仪表测量输出直流电压Uo（AV）；

① 输出电压Uo的波形

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②输出直流电压Uo（AV）

(2)令RL=200Ω，将电容C改为22uF，观察uo的波形，测量输出直流电压Uo（AV）； ①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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(3)将负载电阻RL开路，C=22uF不变，观察uo的波形，测量Uo（AV）； ①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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（4）令RL=200Ω，将电容C设置为开路故障，观察uo的波形，测量Uo（AV）； ①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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（5）令RL=200Ω，C=220uF，将二极管VD1设置为开路故障，观察uo的波形，测量Uo（AV）； ①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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（6）令RL=200Ω，将二极管VD1和电容C同时设置为开路故障，观察uo的波形，测量Uo（AV）；

①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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1.2仿真本章图10.4.1所示的二倍压整流电路，令U2=10V（有效值），C1=C2=100 uF

（1）使负载电阻RL开路，观察uo的波形，并测量Uo（AV）；

①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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（2） 令RL=300Ω，观察uo的波形，测量Uo（AV）；

①uo的波形

②输出直流电压Uo（AV）

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1.3仿真本章图10.6.1所示的串联型直流稳压电路，变压器次电压有效值为U2=20，稳压管的Uz=6V，电阻R1=300Ω。因电流较大，调整管课采用复合管将电位器的滑动端向上、向下移动，观察输出电压的变化情况；

答：（1）将电位器的滑动端向上、向下移动，观察输出电压随着滑动端向上移动而减小，随着滑动端向下移动而增大。 （2）测量稳压电路输出电压的调节范围。

电位器向下滑到底是的输出电压和向上滑到顶的输出电压输出电压的调节范围是11..975V到17.961V

。

1.4仿真图P10-18所示电路，采用三端集成稳压器LM7809CT，将输出电压提高 到11V。已给定R1=300Ω，确定电阻R2的阻值，构建电路，并测出其输出电压Uo。

① 输出电压Uo

确定R2的阻值为70Ω。

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六、总 结

通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。对Multisim工具的使用还不是很熟练，有一些元件的寻找比较费劲。

做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。

平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。通过动手实践让我们对各个元件映象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的，经过两个星期的实习，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。

参考文献

[1] 清华大学电子学教研组编 . 童诗白，华成英主编 . 模拟电子技术基础 . 3版 . 北京：高等教育出版社，2001。

[2] 华中理工大学电子教研室编 . 康华光主编，陈大钦副主编 . 电子技术基础 . 模拟部分 . 4版 . 北京：高等教育出版社，1999。 .

[3] 西安交通大学电子学教研组编 . 杨铨科主编 . 模拟电子技术基础 . 北京：高等教育出版社，2003。

[4] 哈尔滨工业大学电子学教研组编 . 蔡惟铮主编 . 基础电子技术 . 北京：高等教育出版社，2004。

[5] 周淑阁主编 . 模拟电子技术基础 . 北京：高等教育出版社，2004.

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题目一 串行序列信号检测器（检测序列为

1100）的设计

一、 课程设计的目的

1、了解边沿JK触发器的工作原理。

2、学会使用实验箱。

3、学会用MULTISIM 画图。

二、 设计的总体框图

CP 输入脉冲 串行序列检测器 Y 输出信号检测结果 X 检测信号为 1100 输入信号是串行数据 三、 设计过程

1、状态图

1.1进行逻辑抽象，建立原始状态图

检测电路的输入信号是串行数据，输出信号是检测结果，从起始状态出发，要

记录连续输入1100的情况，大体上应设置5个内部状态，即取M=5。

现用X和Y分别表示输入数据和输出信号，用S0表示起始状态，用S1、S2、S3、S4表示连续输入1、11、110、1100时电路状态。 根据题意，可建立如下图的原始状态图：

1 / 0 1 / 0 1 / 0 1 / 0 0 / 0 0 / 1 S0 S1 S2 S3 S4 0 / 0 1 / 0 0 / 0 0 / 0

1.2进行状态化简，画最简状态图 1.2.1确定等价状态

现态 输入 输出 次态 S0 0 1 S0 S0 1 0 S1 S1 0 0 S0

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S1 1 0 S2 S2 0 0 S3 S2 1 0 S2 S3 0 1 S4 S3 1 0 S1 S4 0 0 S0 S4 1 0 S1

其中现态S0和S4的输入、输出信号和次态都对应相等，故S0和S4是等价的。

1.2.2合并等价状态

把S0和S4合并起来且用S0表示。如下图所示是经化简后得到的最简状态图：

1 / 0 1 / 0 1 / 0 0 / 0 S0 S1 S2 S3 0/0 1 / 0 0 / 0 0 / 1

1.3进行状态分配，画出二进制数编码后的状态图 1.3.1因状态数M=4，应取n=2。

1.3.2进行状态编码，取S0=00， S1=01， S2=11， S3=10。

nnQQ01 1.3.3画编码后的状态图，如下图所示：排列：

1 / 0 1 / 0 1 / 0 0 / 0 00 01 11 10 0 / 0 1 / 0 0 / 0 0 / 1 2、选择触发器

2.1选择两个CP下降沿的边沿JK触发器。 2.2采用同步方案，即取CP0 = CP1 = CP。 3、时序图

nnQQ 脉冲为CP，输入信号为X，输出信号为Y，01的 时序图：

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CP X

nQ0

Q1n

Y

4、输出方程、状态方程、驱动方程 4.1求输出方程

Y的卡诺图

nnXQ1Q0 Y? 4.2求状态方程

次态的卡诺图

Q1n?1的卡诺图

nnnQ1n?1?XQ1nQ0?Q1Q0

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n?1Q0的卡诺图

n?1nnQ0?XQ0?XQ0

n?1n?1QQ10根据卡诺图可以写出和的状态方程

nnnQ1n?1?XQ1nQ0?Q1Q0 n?1nnQ0?XQ0?XQ0

4.3求驱动方程

n?1nnQ?JQ?KQJK触发器的特性方程为

次态方程：

n?1nnnnQ0?XQ0?XQ0?JQ0?KQ0 nnnnnQ1n?1?XQ1nQ0?Q1Q0?JQ1?KQ1

所以得出

J0=X K0=X

nnJ1=XQ0K=Q10

5、检查能否自启动

因为此电路中没有无效状态，故不需要检测能否自启动。

四、 设计的逻辑电路图

根据所选用的边沿JK触发器和时钟方程，输出方程，驱动方程可以画出所设计的逻辑电路图。

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VCC5VJ3SDX2 2.5 V4U3A174X1 2.5 VKey = SpaceJ1XU5A74LS04N3J2CP2VCCKey = SpaceJ40Key = Space74LS08NU1A1Q51031J11CLK4~1PRU2B1Q58~1PR31J11CLK21K~1Q6~1CLR15Key = Space21K~1Q6~1CLRX3U4A974LS11DY 2.5 V74LS112D51574LS112D6RD

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五、 设计的电路原理图

X1VCCX2X35V 2.5 V 2.5 VY 2.5 V6U21AVCC1B4B1Y4A2A4Y2B3B2Y3AGND3YJ21SD74LS08N27U10Key = SpaceJ1123456781039XKey = SpaceU41AVCC1Y6A2A6Y2Y5A3A5Y3Y4AGND4Y1CLKVCC161K~1CLR151J~2CLR14~1PRE2CLK131Q2K12~1Q2J11~2Q~2PRE10GND2Q974LS112N4U3CPVCC74LS04NJ458Key = SpaceJ31AVCC1B1C2A1Y2B3C2C3B2Y3AGND3Y74LS11NRDKey = Space

六、 实验仪器

双主从JK触发器 74LS112 一片 四重2输入与门 74LS08 一片 六反向器 74LS04 一片 三重3输入与门 74LS11 一片

七、 实验结论

出现的故障：

输出状态有问题，当输出为110是输出信号就变为1了？ 产生原因：

此电路的输出不仅与现态有关，还决定于电路的输入。

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题目二 十三进制同步加法计数器 （约束项0000、0001、0010）

一、课程设计的目的

1、了解边沿JK触发器的工作原理。

2、学会使用实验箱。

3、学会用multisim软件 画图。

二、设计的总体框图

CP C 十三进制同步 输入计数脉冲 送给高位的进位信号 加法计数器 三、设计过程

1、状态图

nnnnQ3 根据要求可画出十三进制同步加法计数器的状态图。排列为：Q2Q1Q0

/0 /0 /0 /0 /0 /0

0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 /1 /0 1111 1110 1101 1100 1011 1010 /0 /0 /0 /0 /0

2、选择触发器

2.1选择边沿JK触发器，下降沿出发。

2.2时钟方程：由于构成同步计数器，所以各个触发器的时钟信号都应使用输入计数脉冲CP，即

CP0?CP1?CP2?CP

3、时序图

十三进制同步加法器的时序图（约束项0000、0001、0010）

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CP

nQ 0 nQ1 nQ2

Q3n C

4、输出方程、状态方程、驱动方程

4.1输出方程

nnnnC?QQ2Q1Q0 3根据状态图课直接得到输出方程为

4.2状态方程

n?1n?1n?1n?1Q次态：3Q2Q1Q0的卡诺图

n?1Q3 的卡诺图

nnnnnQ3n?1?Q3nQ2Q1Q0?Q3nQ1n?Q3nQ0?Q3nQ2

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n?1Q2的卡诺图

n?1nnnnnnnQ2?Q2Q1Q0?Q2Q1?Q2Q0

Q1n?1的卡诺图

nnnnQ1n?1?Q1nQ0?Q1nQ0?Q3nQ2Q1

n?1Q0的卡诺图

n?1nnnnQ0?Q0?Q3nQ2Q1Q0

4.3求驱动方程

n?1nnQ?JQ?KQJK触发器的特性方程为

次态方程：

nnnnnQ3n?1?Q3nQ2Q1Q0?Q3nQ1n?Q3nQ0?Q3nQ2

nnnnnn?Q2Q1Q0Q3?(Q1n?Q0?Q2）Q3n n?1nnnnnnnQ2?Q2Q1Q0?Q2Q1?Q2Q0

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nnnn?Q1nQ0Q2?（Q1n?Q0）Q2 nnnnQ1n?1?Q1nQ0?Q1nQ0?Q3nQ2Q1

nnnn?Q0Q1?（Q0?Q3nQ2）Q1n n?1nnnnQ0?Q0?Q3nQ2Q1Q0

nnnn?1Q0?Q3nQ2Q1Q0

驱动方程为：

J0=1 nnK0=Q3nQ2Q1

nnnnJ1=Q0K=QQ2Q0 13 nJ2=K2=Q1nQ0 nnnJ3=K3=Q2Q1Q0

5、检查能否自启动

将电路无效状态0000、0001、0010带入输出方程和状态方程，进行计算结果

如下：

无效状态0000 C=0 Q3C=0 Q3C=0 Q3n?1n?1n?1?1 ?0 Q2?0 Q1n?1?0 Q0无效状态0001

n?1n?1n?1?0 Q2?0 Q1n?1?1 Q0?0

无效状态0010

n?1n?1n?1?1 ?0 Q2?0 Q1n?1?1 Q0 / 0 / 0 / 0

0000 0001 0010 0011

可见设计的电路能够自启动。

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四、 设计的逻辑电路图

根据所选用的边沿JK触发器和时钟方程，输出方程，驱动方程可以画出所设计的逻辑电路图。

X1VCC5V 2.5 VX2 2.5 VSDJ4X3 2.5 VX4X5 2.5 V 2.5 V12SDVCCJ13Key = Space4~1PR31J1Q5Key = Space4U4A674LS08NU1A731J11CLK~1Q6~1CLR21K~1Q6~1CLR4~1PR1Q531J11CLK21K~1Q6~1CLR15U4B74LS08NU4CC1774LS08N1031J11CLK21K~1Q6~1CLR4~1PRU1B94~1PRU2A1Q5U2B1Q5011CLK21K1674LS112NCPJ31574LS112N1574LS112N1574LS112N141U3A874LS10DRDJ613U5A74LS00D

Key = Space5RDJ2Key = SpaceU6D74LS08DKey = Space15 30

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五、 设计的电路原理图

VCC5VJ2X1VCCX2X3X4X5SD 2.5 VU31AVCC1B4B1Y4A2A4Y2B3B2Y3AGND3Y 2.5 V 2.5 V 2.5 VVCC 2.5 VKey = SpaceC10978U2123456781CLK1K1J~1PRE1Q~1Q~2QGNDVCC~1CLR~2CLR2CLK2K2J~2PRE2Q1615141312111095VJ12SDKey = Space74LS08N54U11311X1212345678J51CLK1K1J~1PRE1Q~1Q~2QGNDVCC~1CLR~2CLR2CLK2K2J~2PRE2Q1615141312111091514VCC63CP174LS112N74LS112N0Key = SpaceRDJ3U51AVCC1B1C2A1Y2B3C2C3B2Y3AGND3YU41AVCC1B4A1Y4B2A4Y2B3A2Y3BGND3YRDJ4Key = SpaceKey = Space

74LS10N074LS00N六、实验仪器

双主从JK触发器 74LS112 两片 四重2输入与门 74LS08 一片 四重2输入与非门 74LS00 一片 三重3输入与非门 74LS10 一片

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七、实验结论

出现的故障：

正常输入有效状态时，最后进入了无效状态中，后经过无效状态返回到邮箱状

态。

产生原因：

n?1Q1 的状态方程少写了一项，重新检查改过后就变为正确的了。

参考文献

[1] 于孟尝.数字电子技术基础简明教程.第三版.北京：高等教育出版社，1985。

[2] 康华光.电子技术基础:数字部分.4版.北京:高等教育出版社，2000。

[3] 蔡惟铮.集成电子技术.北京:高等教育出版社,2004 。

[4]潘松，王国栋。VHDL实用教程。西安：电子科技大学出版社，2001。

[5]黄正瑾，在系统编程技术及其应用.南京：东南大学出版社，1997。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7xjw.html