1011序列检测器

综合设计性实验报告

题 目：

学生姓名： 学 号： 班 级：

指导教师：

学 期： 2010——2011第2学期

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目录

一 基本知识点 .................................................................................. 1 二 实验器件 ...................................................................................... 1 三 设计思路 ...................................................................................... 1 四 设计过程 ...................................................................................... 2 （一）三位二进制减法计数器（无效状态000,001） （二）5

五 引脚功能 ........................................................................................ 9 六 逻辑电路图： .............................................................................. 11 七 实验结果波形图 .......................................................................... 12 八 设计心得体会 .............................................................................. 12

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一 基本知识点

1、掌握时序电路的设计方法和步骤 2、掌握触发器的设计与应用 3、掌握移位寄存器的原理与应用 4 熟悉集成电路的引脚排列； 5 掌握芯片的逻辑功能及使用方法； 6 了解序列产生及检测器的组成及工作原理 7 会在EWB软件上进行仿真；

二 实验器件

1、 移位寄存器 74LS194 1片 2、 负边沿JK触发器 74LS112 1片 3 四输入与非门 74LS20 1片 4、 六输入非门 74LS05 1片 5 电源一个 6 地线一个

7 与门，或门，非门若干个 8 时钟脉冲一个

三 设计思路

1 作原始状态表。根据给定的电路设计条件构成原始状态表和状

2

态转化图

2 状态表的简化。原始状态表通常不是最小化状态表，它往往包括多余的状态，因此必须首先对它进行简化。

3 状态分配。即对简化后的状态给以编码。这就要根据状态数确定触发器的数量并对每个状态指定一个二进制数构成的编码。 4 根据给定的电路设计条件选择触发器根据

5 作激励函数和输出函数。根据选用的触发器激励表和电路的状态表，综合出电路中各触发器的激励函数和电路的输出函数。 ⑸ 6 画逻辑图，并检查自启动功能

四 设计过程

（一）101101001信号发生器的设计

设计一个信号序列发生器，在产生的信号序列中，含有“1011”信号码，要求 用一片移位寄存器，生成信号序列“10110100”，其中含有1011码，其设计按以下步骤进行：、、

1 本实验所用仪器为移位寄存器74LS194，确定移存器的位数n。因M=9，故n≥4，用74LS194 的四位。

2确定移存器的九个独立状态。将序列码101101001按照每四位一组，划分为九个状态，其迁移关系如下所示：

3作出状态转换表及状态转换图如下：

3

CP的顺序 Q3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 Q2 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 Q1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 Q0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 D0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 4 画出状态转化图

4

0001 0000

0100 1010 1101 5 根据以上转化图，画出卡诺图

Q1 Q0 Q3 Q2 00 01 11 10 1 1 × × 0 1 0 0 × × × 0 1 1 × 0 00 01 11 10 1001 0110 0010 0101 1011 6 利用以上卡诺图将化简，得到

5

D0 =／Q3／Q0+／Q3Q2／Q1

7 根据74LS194功能,将D0作为输入,在Q0端即得到所要的101101001 序列.

（二）101101001序列信号检测器的设计

用负边沿J-K触发器74LS112，设计一个“1011”序列检测器。当输入的信号序列有“1011”时，输出Z为“1”，其他序列Z输出为“0 设计过程：

1由给定的逻辑功能建立原始状态图和原始状态表

从给定的逻辑功能可知，电路有一个输入信号D0和一个输出信号Z,电路功能是对输入信号D0的编码序列进行检测，一旦检测到信号D0出现连续编码1101序列时，输出为1，检测到其他编码序列，则输出均为0.

(1)、设计思路序列检测器的基本工作过程：

序列检测器用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，在数字通信中有着广泛的应用。当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果这组码与检测器中预先设置的码相同，则输出 1，否则输出0。由于这种检测的关键在于正确码的收到必须是连续的，这就要求检测器必须记住前一次的正确码及正确序列，直到在连续的检测中所收到的每一位码都与预置的对应码相同。在检测过程中，任何一位不相等都将回到初始状态重新开始检测。方框图如下：

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： （2） 分析：

（ⅰ）输入变量：X代表输入信号序列

输出变量：Z代表检测结果，检测到“1011”序列，输出为1 设置状态：：；

S0 初始状态，电路还未接收到一个有效的1； S1 收到一个1后的状态； S2 连续收到10以后的状态； S3连续收到101以后的状态； S4 连续收到1011以后的状态。

（ⅱ）电路的初始状态为S0。在此状态下，电路输出Z=0，这时可能的输入有A=0和A=1两种情况。当CP脉冲相应边沿到来时，若A=0，则是收到0，应保持在状态S0不变，电路输出Z=0；若A=1，表示电路收到一个1，则转向状态S1电路输出Z=0。当状态S1时，若A=0，则表明连续输入编码为10，转向状态S2，电路输出Z=0；若A=1, 应保持在状态S1不变，电路输出Z=0。当状态S2时，若A=0，则回到初始状态，重新开始检测；若A=1，则表明连续输入编码为101，转向状态S3，电路输出Z=0。当状态S3时，若A=0，则表明连续输入编

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码为10，转向状态S2，若A=1，则表明连续输入编码为1011，转向状态S4，输出Z=1。当状态S4时，若A=0，则表明连续输入编码为10，转向状态S2，若A=1，则表明输入编码为1，转向状态S1。 (3)根据上述分析，列出状态转换表 列状态转换表 S0 S0 S1 S2 S3 S4 X 0 S0／0 S2／0 S0／0 S2／0 S2／0 1 S1／0 S1／0 S3／0 S4／1 S1／0 由转换表可知，S1和S4是等效状态，进行状态化简，

2 状态分配：分别用触发器状态的Q2Q1的00、01、10、11来表示S0、S1、S2、S3,则从状态转换表画出电路次态和输出的卡诺图

X 0 Q2Q1 S0(00) S1(01) S3(11) S2(10) 00／0 10／0 10／0 00／0 01／0 01／0 01／1 11／0 1 电路次态／输出的卡诺图

8

Q1(n+1)

Q2Q1 X S0 00 S1 01 S3 11 S2 10 0 1 Q2(n+1)

Q2Q1 X 0 1 0 1 0 1 0 1 S0 00 S1 01 S3 11 S2 10 0 1 Z

Q2Q1 X 0 0 1 0 1 0 0 1 S0 00 S1 01 0 0 S3 11 0 1 S2 10 0 0 0 1 Q1(n+1)= X,

0 0 Q2(n+1)= Q1／X + X Q2／ Q1 Z= X Q2 Q1

由上式得驱动方程：

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J1=X, K1=／X

J2= Q1／X, K2= X／Q1+ Q1／X 输出方程： Z= X Q2 Q1 状态图：

状态图(已化简)

五 引脚功能

1 JK触发器

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2 74LS194

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六 逻辑电路图：

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七 实验结果波形图

八 设计心得体会

本次课程设计至此已经接近尾声，两周的时间虽然很短暂，但在这两个星期的设计过程中收获颇丰。设计的核心内容就是EWB环境中，利用移位寄存器和双JK触发器，设计101101001数据发生器和1011数据检测器，整个设计过程中，首先，我更加熟练掌握了EWB软件的使用方法，以及熟练了画状态转化图和卡诺图；其次，对数字电路这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在实验的设计过程中，无形中便加深了对数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；再次，在状态转化及EWB连线的过程中总会出现一些问题，需要我们细心解决，在设计过程中我们需要运用各种手段去查找资料，这增长了我们的自学的能力。我们不仅更好地理解所学的理论知识，更重要的是把知识从

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书中提炼出来运用到生活中，这是一种质的飞跃。

感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次课设让我明白了理论和实际操作之间差距，而且也让我很明确得意识到自己在数电上有很多的知识漏洞，以后应该多钻研一下。同时也感谢指导老师在设计过程中的辅导以及同学的帮助。

[参考文献]

数字电子技术基础1998.12

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版 –北京：高等教育出版社， 阎石主编 --4

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/er5v.html