实验六小规模SSI计数器及其应用.doc

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1、实验六小规模SSI计数器及其应用一、实验目的1.熟悉触发器的逻辑功能;2.掌握小规模时序逻辑电路的设计方法、安装及调试;3.学会用状态转换表、状态转换图和时序图来描述时序逻辑电路的逻辑功能。二、实验器件1.74LS76双JK触发器2.74LS74双上升沿D触发器3.74LS00四2输入与非门4.74LS04六反向器三、实验原理1.SSI时序逻辑电路设计原则和步骤：SSI时序逻辑电路设计原则是:当选用小规模集成电路时,所用的触发器和逻辑门电路的数目应最少,而且触发器和逻辑门电路输入端数目也应为最少,所设计出的逻辑电路应力求最简,并尽量采用

2、同步系统。设计步骤如下:(1)逻辑抽象。a.分析给定的逻辑问题、确定输入变量、输出变量以及电路的状态数;b.定义输入、输出逻辑状态的含意,并将电路状态顺序编号;c.按照题意列出状态转换图或状态转换表。这样,就能把给定的逻辑问题抽象为一个时序逻辑函数来描述。(2)状态化简。状态化简的目的就在于将等价状态尽可能合并,以得出最简的状态转换图。(3)状态编码。时序逻辑电路的状态是用触发器状态的不同组合来表示的。因此,首先要确定触发器的数目n,因此n个触发器共有2n种状态组合,所以获得M个状态组合,必需取2n-1＜M≤2n,每组触发器的状态组合都

3、是一组二值代码,称状态编码。为便于记忆和识别,一般选用的状态编码都遵循一定的规律。(4)选定触发器的类型并求出状态方程、驱动方程和输出方程。不同逻辑功能的触发器驱动方式不同，所以用不同类型触发器设计出的电路也不同。因此，在设计具体电路前必须根据需要选定触发器的类型。(5)根据驱动方程和输出方程画出逻辑电路图。(6)检查设计的电路能否自启动。2.应用举例例1：设计一个带有进为输出端的六进制计数器。（1）逻辑抽象，得出状态图取进位信号为输出逻辑变量CO，逻辑变量CO，同时规定有进位输出时CO=1，无进位输出时CO=0，六进制计数器应该有6个

4、状态S0～S5，即可画出如图6-1所示的电路状态转换图。（1）状态编码若无特殊要求，取自然二进制（000～101）为S0～S5的编码，于是便得到表中所示的状态编码表。状态序号状态编码进位输出Q2Q1Q0COS0S1S2S3S4S5000001000001010011100101表6-2状态编码表(Q2Q1Q0)/1/CO图6-1六进制计数器状态转换图/0/0/0/0/0S0S1S2S5S4S3（3）确定触发器的类型和个数因为状态数M=6，而22

5、状态转换表（包含触发器的激励表），写出状态方程：表6-3状态转换表Q2nQ1nQ0nJ2K2J1K1J0K0Q2nQ1nQ0nCO0000010100111001010010010001101000101000010×0×0×1××0×10×1××0×10×0×1××11××11××1（5）由驱动方程和状态方程画出六进制计数器的逻辑图，如图6-4.(6)检查电路能否自启动。将有效循环之外的2个状态110和111分别代入上式状态方程中计算，所得次态对应为111和000，故电路能自启动。如图6-4是电路完整的路完整的状态转换图状态转换图：（

6、7）校核/1/0/0/0/0S6S7S0S1S2S5S4S3图6-5六进制计数器完整状态转换图/0（Q2Q1Q0）/CO四、实验内容1．试用JK触发器和门电路设计一个同步带有借位输出端的1位十进制减法计数器。题6.2图00001000110011101111000100110111101011010010100101000110101101012.试用D触发器和门电路设计1个4位扭环形计数器，并能自启动。状态转换图如下：(Q0Q1Q2Q3)3．试用JK触发器和门电路设计带有控制变量X的计数器，当X=0时为三进制计数器，当X=1时为四进制

7、计数器，设置1为进位输出端CO。五、实验报告总结SSI同步时序电路设计思路。六、思考题1．在设计时序逻辑电路时如何处理各触发器的置“0”端子RD和置“1”端子SD。2．如果设计的时序电路不能自启动应该如何处理？