沈理数电课设25

成绩评定表学生姓名张永班级学号1103010125专业自动化课程设计题目数字电子课程设计评语组长签字：成绩日期2013年月日课程设计任务书学院信息科学与工程专业自动化学生姓名张永班级学号1103010125课程设计题目数字电子设计题目：(1)构建3位同步二进制减法计数器（无效态：001,110）；(2)串行序列发生器的设计，序列（101100）。(3)基于74163芯片仿真设计180进制加法计数器并显示技术过程实践教学要求与任务:内容及要求：1．数字电子部分(1).通过理论分析计算得出构建电路所需的未知量；(2).在实验箱上根据计算结果连接并调试电路；（3）采用multism仿真软件建立电路模型，给出仿真结果并分析。进度安排：第一周：数字电子设计第1天：1.布置课程设计题目及任务。2.查找文献、资料，确立设计方案。第2~3天：1.安装multisim软件，熟悉multisim软件仿真环境。2.在multisim环境下建立电路模型，学会建立元件库。第4天：1.对设计电路进行理论分析、计算。2.在multisim环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。第5天：1.课程设计结果验收。2.针对课程设计题目进行答辩。3.完成课程设计报告。指导教师：2013年6月日专业负责人：2013年月日学院教学副院长：2013年月日I目录目录........................................................................I1课程设计的目的与作用...................................................12设计任务、及所用multisim软件环境介绍.................................12.1设计任务.........................................................12.2multisim软件环境介绍............................................13电路模型的建立.........................................................54理论分析及计算........................................................74.1数字电路中的计数器...............................................74.2时序逻辑电路的基本设计方法.......................................84.3时序逻辑电路的理论计算...........................................84.4序列信号发生器..................................................10574163芯片仿真设计180进制加法计数器.................................115.1设计原理........................................................115.2设计图..........................................................116仿真结果分析.........................................................117设计总结和体会........................................................128参考文献.............................................................1211课程设计的目的与作用1.学会用常见触发器、逻辑门电路设计电路模型的方法。2.运用multism软件，结合理论计算的结果，创建三位二进制同步计数器的电路模型。3.在正确构建三位二进制同步计数器电路模型的基础上，根据理论计算得出序列发生器的输出方方程，正确创建序列发生器的电路模型。4.学会对电路的调试，能处理一些调试中出现的问题，总结一些经验。三位二进制同步减法计数器与序列发生器2设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1设计任务选择合适的触发器、门电路构建三位二进制同步减法计数器(无效态：001，110)，以此为基础创建序列信号发生器（序列：101100）。2.2multisim软件环境介绍第一节Multisim概貌软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟悉程度自如使用。一、Multisim的主窗口界面。启动Multisim12.0后，将出现如图1所示的界面。2图1multism启动后所示界面界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。二、菜单栏菜单栏位于界面的上方，通过菜单可以对Multisim的所有功能进行操作。不难看出菜单中有一些与大多数Windows平台上的应用软件一致的功能选项，如File，Edit，View，Options，Help。此外，还有一些EDA软件专用的选项，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。1.FileFile菜单中包含了对文件和项目的基本操作以及打印等命令。2.EditEdit命令提供了类似于图形编辑软件的基本编辑功能，用于对电路图进行编辑。3．View通过View菜单可以决定使用软件时的视图，对一些工具栏和窗口进行控制。4．Place通过Place命令输入电路图。5．Simulate通过Simulate菜单执行仿真分析命令。6．Transfer菜单Transfer菜单提供的命令可以完成Multisim对其它EDA软件需要的文件格式的输出。37．ToolsTools菜单主要针对元器件的编辑与管理的命令。8．Options通过Option菜单可以对软件的运行环境进行定制和设置。9．HelpHelp菜单提供了对Multisim的在线帮助和辅助说明。三、工具栏Multisim提供了多种工具栏，并以层次化的模式加以管理，用户可以通过View菜单中的选项方便地将顶层的工具栏打开或关闭，再通过顶层工具栏中的按钮来管理和控制下层的工具栏。通过工具栏，用户可以方便直接地使用软件的各项功能。顶层的工具栏有：Standard工具栏、Design工具栏、Zoom工具栏，Simulation工具栏。1．Standard工具栏包含了常见的文件操作和编辑操作，如下图所示：2．Design工具栏作为设计工具栏是Multisim的核心工具栏，通过对该工作栏按钮的操作可以完成对电路从设计到分析的全部工作，其中的按钮可以直接开关下层的工具栏：Component中的MultisimMaster工具栏，Instrument工具栏。（1）作为元器件（Component）工具栏中的一项，可以在Design工具栏中通过按钮来开关MultisimMaster工具栏。该工具栏有14个按钮，每个每一个按钮都对应一类元器件，其分类方式和Multisim元器件数据库中的分类相对应，通过按钮上图标就可大致清楚该类元器件的类型。具体的内容可以从Multisim的在线文档中获取。（2）Instruments工具栏集中了Multisim为用户提供的所有虚拟仪器仪表，用户可以通过按钮选择自己需要的仪器对电路进行观测。3．用户可以通过Zoom工具栏方便地调整所编辑电路的视图大小。4．Simulation工具栏可以控制电路仿真的开始、结束和暂停。第二节Multisim对元器件的管理4图2元件库界面Multisim以库的形式管理元器件，通过菜单Tools/DatabaseManagement打开DatabaseManagement（数据库管理）窗口（如下图所示），对元器件库进行管理。在DatabaseManagement窗口中的Daltabase列表中有两个数据库：MultisimMaster和User。其中MultisimMaster库中存放的是软件为用户提供的元器件，User是为用户自建元器件准备的数据库。用户对MultisimMaster数据库中的元器件和表示方式没有编辑权。第三节输入并编辑电路输入电路图是分析和设计工作的第一步，用户从元器件库中选择需要的元器件放置在电路图中并连接起来,为分析和仿真做准备。一、设置Multisim的通用环境变量为了适应不同的需求和用户习惯，用户可以用菜单Option/Preferences打开Preferences对话窗口，如下图所示。通过该窗口的6个标签选项，用户可以就编辑界面颜色、电路尺寸、缩放比例、自动5存储时间等内容作相应的设置。二、取用元器件取用元器件的方法有两种：从工具栏取用或从菜单取用。下面将以74LS00为例说明两种方法。1．从工具栏取用：Design工具栏®MultisimMaster工具栏®TTL工具栏®74LS按钮从TTL工具栏中选择74LS按钮打开这类器件的ComponentBrowser窗口，如下图所示。其中包含的字段有Databasename（元器件数据库），ComponentFamily（元器件类型列表），ComponentNameList（元器件名细表），ManufactureNames（生产厂家），ModelLevel-ID（模型层次）等内容。2．从菜单取用：通过Place/PlaceComponent命令打开ComponentBrowser窗口。3．选中相应的元器件器件在电路图中显示的图形符号，用户可以在上面的ComponentBrowser中的Symbol选项框中预览到。当器件放置到电路编辑窗口中后，用户就可以进行移动、复制、粘贴等编辑工作了。三、将元器件连接成电路在将电路需要的元器件放置在电路编辑窗口后，用鼠标就可以方便地将器件连接起来。方法是：用鼠标单击连线的起点并拖动鼠标至连线的终点。在Multisim中连线的起点和终点不能悬空。第四节虚拟仪器及其使用Multisim为用户提供了类型丰富的虚拟仪器，可以从Design工具栏®Instruments工具栏，或用菜单命令（Simulation/instrument）选用这11种仪表。在选用后，各种虚拟仪表都以面板的方式显示在电路中。通过与电路相连，可以用虚拟示波器同时观测电路中两点的波形。双击虚拟仪器就会出现仪器面板，面板为用户提供观测窗口和参数设定按钮。双击图中的示波器，就会出现示波器的面板。通过Simulation工具栏启动电路仿真，示波器面板的窗口中就会出现被观测点的波形。3电路模型的建立经操作，电路模型建立如下：6图1.3.1三位同步计数器，无效态（001）、（110）从右到左依次为nnQQQ01n2,,7图1.3.2序列信号发生器，序列（101100）4理论分析及计算4.1数字电路中的计数器在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数操作的电子电路称为计数器。它的主要特点是：(1)这种计数器除了输入计数脉冲CP信号之外，很少有另外的输入信号，其输出通常也都是现态的函数，是一种Moore型的时序电路，而输入计数脉冲CP是触发器的时钟信号。(2)从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。当输入计数脉冲到来时，要更新状态的触发器都是同时翻转并按递减计数的电路叫做同步减法计数电路。三位二进制同步减法计数器图1.4.1所示时三位二进制同步减法计数器的结构示意图。CP时输入计数脉冲，每输入一个CP脉冲，计数器就减一个1，当不够减时就向高位借位，显然向高位借来的1应