东南大学 数字电路实验 第4章_时序逻辑电路

东南大学电工电子实验中心

实 验 报 告

课程名称： 数字逻辑电路设计实践

第 4 次实验

实验名称： 基本时序逻辑电路 院 （系）： 信息科学与工程学院 专 业： 信息工程 姓 名： 学 号：

实 验 室: 实验组别： 同组人员： 无 实验时间：

评定成绩： 审阅教师：

时序逻辑电路

一、 实验目的

1. 2. 3. 4.

掌握时序逻辑电路的一般设计过程；

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； 掌握时序逻辑电路的基本调试方法；

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） 设三个触发器输出端状态为Q2Q1Q0，则状态图如下

状态转换卡诺图： Q1nQ0n Q2n 00 001 101 01 010 110 11 100 000 10 011 111 0 1

每个输出端状态转换卡诺图为：

Q2n?1 Q1n?1 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 0 1 0 1 1 0 0 1 Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 n?1 Q0

Q1nQ0n Q2n 00 01 11 10 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 根据卡诺图得到逻辑表达式:

Q2n?1?Q2n?(Q1ngQ0n)Q1n?1?Q1n?Q0nQ0n?1?Q0n3） 根据以上分析设计出最终电路图如下：

② 静态验证 ③ 动态验证 波形记录：

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 0 1 0 1 1 Bn 1 0 1 1 0 Cn 0 1 1 0 1 Dn 1 1 0 1 0 An+1 1 0 1 1 0 B n+1 0 1 1 0 1 C n+1 1 1 0 1 0 D n+1 1 0 1 0 1 用Multisim进行化简处理，得： An+1=Bn Bn+1=Cn