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东南大学数字电路实验报告(五)

东南大学电工电子实验中心
实 验 报 告

课程名称： 数字逻辑电路实验

第 五 次实验

实验名称： 时序逻辑电路设计
院 （系）： 电气工程 专 业：电气工程及自动化
姓 名： 学 号：
实 验 室: 104 实验时间：2013年12月13日
评定成绩： 审阅教师：

一、 实验目的
1. 掌握时序逻辑电路的一般设计过程；
2. 掌握时序逻辑电路的时延分析方法，了解时序电路对时钟信号相关参数的基本要求；
3. 掌握时序逻辑电路的基本调试方法；
4. 熟练使用示波器和逻辑分析仪观察波形图，并会使用逻辑分析仪做状态分析。

二、 实验原理
1. 时序逻辑电路的特点（与组合电路的区别）：
——具有记忆功能，任一时刻的输出信号不仅取决于当时的输出信号，而且还取决于电路原来的值，或者说还与以前的输入有关。
2. 时序逻辑电路的基本单元——触发器（本实验中只用到D触发器）
触发器实现状态机（流水灯中用到）
3. 时序电路中的时钟
1) 同步和异步（一般都是同步，但实现一些任意模的计数器时要异步控制时钟端）
2) 时钟产生电路（电容的充放电）：在内容3中的32768Hz的方波信号需要自己通过电路产生，就是用到此原理。
4. 常用时序功能块
1) 计数器（74161）
a) 任意进制的同步计数器：异步清零；同步置零；同步置数；级联
b) 序列发生器
——通过与组合逻辑电路配合实现（计数器不必考虑自启动）
2) 移位寄存器（74194）
a) 计数器（一定注意能否自启动）
b) 序列发生器（还是要注意分析能否自启动）
三、 实验内容
1. 广告流水灯
a. 实验要求
用触发器、组合函数器件和门电路设计一个广告流水灯，该流水等由8个LED组成，工作时始终为1暗7亮，且这一个暗灯循环右移。
① 写出设计过程，画出设计的逻辑电路图，按图搭接电路。
② 将单脉冲加到系统时钟端，静态验证实验电路。
③ 将TTL连续脉冲信号加到系统时钟端，用示波器和逻辑分析仪观察并记录时钟脉冲CLK、触发器的输出端Q2、Q1、Q0和8个LED上的波形。
b． 实验数据
① 设计电路。
1） 问题分析
流水灯的1暗7亮对应8个状态，故可采用3个触发器实现；而且题目要求输出8个信号控制8个灯的亮暗，故可以把3个触发器的输出加到3-8译码器的控制端，对应的8个译码器输出端信号控制8个灯的亮暗。
2） 状态转化图如下：

卡诺图如下：
Q1Q0
Q2
00
01
11
10
0
001
010
100
011
1
101
110
000
111
电路图如下：

经实验论证，可实现功能。
逻辑分析如下：

2. 序列发生器
实验要求
用触发器设计一个具有自启动功能的01011序列发生器。
1) 写出设计过程，画出设计的逻辑电路图。
An
Bn
Cn
Dn
An+1
B n+1
C n+1
D n+1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
1
用Multisim进行化简处理，得：
An+1=Bn；Bn+1=Cn；Cn+1=Dn
Dn+1=An'+Dn'=（An+Dn）'
电路设计如下：

波形图如下：

0 1 0 1 1 0 1 0 1 1

3. 智力竞赛抢答器
设计图如下：

经实验论证，可实现所有功能。
逻辑图如下表：
S1
S2
S3
C
Led1
Led2
Led3
0
0
0
0
0
0
0
X
X
X
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
1
-+

+++++++++++++++++++++