实验8：4位二进制74163计数器的设计 湖南大学数字逻辑
实验八4位二进制74163计数器的设计
一、实验目的
熟悉QuartusⅡ仿真软件的基本操作，并用VHDL语言设计一个4位二进制74163计数器。
二、实验内容
用VHDL语言设计由边沿触发式D触发器构成的74x163四位二进制计数器，并进行仿真与分析
三、实验原理
文字分析：4位同步二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号clk的上升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。
在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是15，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1
逻辑框图：
逻辑功能表
四、实验方法与步骤
实验方法：
采用基于FPGA进行数字逻辑电路设计的方法。
采用的软件工具是QuartusII软件仿真平台，采用的硬件平台是Altera EPF10K20TI144_4的FPGA试验箱。
实验步骤：
1、编写源代码。打开QuartusⅡ软件平台，点击File中得New建立一个文件。编写的文件名与实体名一致，点击File/Save as以“.vhd”为扩展名存盘文件。VHDL设计源代码如下：
2、按照实验箱上FPGA的芯片名更改编程芯片的设置。操作是点击Assign/Device,选取芯片的类型。建议选“Altera的EPF10K20TI144_4”
3、编译与调试。确定源代码文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译。编译结果显示正确，即编译成功。
4、波形仿真及验证。在编译成功后，点击Waveform开始设计波形。点击“insert the node”,按照程序所述插入A,B,C,D,clk,clR,LD,ENP,ENT,QA,QB,QC,QD,RCO14个节点（A,B,C,D,clk,clR,LD,ENP,ENT为输入节点，QA,QB,QC,QD,RCO为输出节点）。根据逻辑功能表设置输入节点的波形，完成相应功能，点击保存按钮保存。然后进行功能仿真，选择菜单Processing->Generate Functional Netlist命令产生功能仿真网表，选择菜单Assignments-->Setting，在右侧的Simulation mode下拉列表中选择Functional，完成设置；选择菜单中的Processing->Start Simulation启动功能仿真，查看仿真波形图。
5、时序仿真。
首先进行全编译，编译成功后，选择菜单Assignments->Settings命令，可以选择时序仿真或功能，。
6、FPGA芯片编程及验证。
（1）分配管脚：assignment—>Pins在Location中选择合适的输入输出管脚并进行编译。
（2）下载验证：Tools->Programmer进入下载窗口Hardware Setup —>ByteBlaster->Start->OK
（3）初始化电路，根据设置好的管脚连接实验电路板，完成数据测试。
五、实验结果与分析
1、编译过程
a)编译过程、调试结果
b)结果分析及结论
文件编译结果正确，可继续进行下一步。
2、功能仿真
a)功能仿真过程及仿真结果
c)结果分析及结论
如上图所示
1，在clk处于上升沿时，clr设置为0，LDN,ENP,ENT为任意状态，进行同步清零状态，所以qabcd的值为0000。
2，将abcd置数为0001，clk处于上升沿时，LDN为0，CLR为1，使能端ENP,ENT为任意状态，进行同步置数。则QABCD的结果为0001。
3，clk处于任意状态，CLR,LDN为1时，使能端ENP为0,ENT为1.保持，由上图可看出QABCD 继续保持为0001.
4，clk处于任意状态，CLR,LDN为1时，使能端ENP为任意值,ENT为1.保持，且RCO=0，由上图可看出QABCD继续保持为0001.RCO为0.
5，clk处于上升沿时，LDN为1，CLR为1，使能端ENP,ENT都为1，开始计数。则QABCD 的结果为从0001开始计数。加到15时重新计数。
3、时序仿真
a)时序仿真过程及仿真结果
b)结果分析及结论
由图示可知，清零时有时序延迟。属正常现象。
4、Programming芯片编程
a)芯片编程过程
管脚分配：
b)编程芯片FPGA验证结果
c)结果分析与结论
第一张图为置数和保持，输出信号为0001；
第2,3,4张图都为计数过程中抓拍下来的图。计数到1111后清零，再重新计数。
六、实验结论
1，实验的结论
74163二进制计数器，根据逻辑功能表设置输入节点的信号，然后根据仿真结果可知实验成功。先置数为0001，然后保持，再进行计数，一直加到15后清零。即从0000一直加到1111后再重新计数，实验结果成功，
2，实验的心得
这是我做的最认真的一次实验了，本来是拍了一段计数的视频的，但是由于本人的技术问题，没法在word中插入视频。实验过程中通过74163的逻辑功能表的编译对计数器的原理有了进一步的认识。功能仿真通过对照逻辑功能表已经没有太大的问题，这次对我来说比较有难度的部分是不太会分配管脚，虽然看上去和容易，但是在不是很了解原理的情况下再去做下载就有点不知所云。现在对下载的过程也算比较熟悉了。所以通过这几次实验学到了不仅功能仿真要做正确，下载时分配管脚也要尽力做好。通过8次实验，对数字实验设计过程已经比较熟悉了，对quatus软件的操作也比较熟悉了，受益匪浅。
实验四、 计数器的设计 电子版实验报告
实验四：计数器的设计 实验室：信息楼247 实验台号： 4 日期： 专业班级：机械1205 姓名：陈朝浪学号： 20122947 一、实验目的 1. 通过实验了解二进制加法计数器的工作原理。 2. 掌握任意进制计数器的设计方法。 二、实验内容 （一）用D触发器设计4位异步二进制加法计数器 由D触发器组成计数器。触发器具有0和1两种状态，因此用一个触发器 就可以表示1位二进制数。如果把n个触发器串起来，就可以表示N位二进制 数。（用两个74LS74设计实现） （二）利用74LS161设计实现任意进制的计数器 设计要求：学生以实验台号的个位数作为所设计的任意进制计数器。 先熟悉用1位74LS161设计十进制计数器的方法。 ①利用置位端实现十进制计数器。 ②利用复位端实现十进制计数器。 提示：设计任意计数器可利用芯片74LS161和与非门设计，74LS00为2输 入与非门，74LS30为8输入与非门。 74LS161为4位二进制加法计数器，其引脚图及功能表如下。
三、实验原理图 1.由4个D触发器改成的4位异步二进制加法计数器 2.由74LS161构成的十进制计数器
四、实验结果及数据处理 1.4位异步二进制加法计数器实验数据记录表 2. 画出你所设计的任意进制计数器的线路图，并说明设计思路。
设计思路：四进制为四个输出Q3Q2Q1Q0=0000,0001,0010,0011循环，第一个无效状态为0100 1，置位法设计四进制计数器：当检测到输入为0011时，先输出显示3，然后再将D 置于低电位，计数器输出Q3Q2Q1Q0复位。 2，复位法设计四进制计数器：当检测到第一个无效状态0100时，通过与非门的反馈计数器的Cr首先置于低电平使计数器复位为0000。 五、思考题 1. 由D触发器和JK触发器组成的计数器的区别? 答：D触发器是cp上升沿触发，JK触发器是下降沿触发。 2. 74LS161是同步还是异步，加法还是减法计数器? 答：同步。加法计数器。 3. 设计十进制计数器时将如何去掉后6个计数状态的? 答：加一个与非门形成负反馈。当计数到第一个无效状态Q3Q2Q1Q0==1010时，Q3和Q1全为1，Q1，Q3接与非门，输出作为复位信号，使所有触发器复位，从而去掉了后6个状态。
四位二进制同步加法计数器(缺0011 0100 0101 0110)
成绩评定表
课程设计任务书
摘要 本次课设题目为四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）。 首先在QuartusII8.1中建立名为count16的工程，用四位二进制加法计数器的VHDL语言实现了四位二进制加法计数器的仿真波形图，同时进行相关操作，锁定了所需管脚，将其下载到实验箱。 然后，在Multisim软件中，通过选用四个时钟脉冲下降沿触发的JK触发器和同步电路，画出其时序图，卡诺图，建立相关方程，做出相关计算，完成四位二进制加法计数器（缺0011 0100 0101 0110）的驱动方程。在Multisim软件里画出了四位二进制加法计数器的逻辑电路图。经过运行，分析由红绿灯的亮灭顺序及状态，和逻辑分析仪里出现波形图。说明四位二进制加法计数器顺利完成。 关键词：计数器；VHDL语言；仿真；触发器。
目录 一、课程设计目的 (1) 二、设计框图 (1) 三、实现过程 (2) 1、QUARTUS II实现过程 (2) 1.1建立工程 (2) 1.2编译程序 (7) 1.3波形仿真 (10) 1.4 仿真结果分析 (14) 1.5引脚锁定与下载 (14) 2、MULTISIM实现过程 (16) 2.1求驱动方程 (16) 2.2画逻辑电路图 (19) 2.3逻辑分析仪的仿真 (20) 2.4结果分析 (21) 2.5自启动判断 (22) 四、总结 (23) 五、参考书目 (24)
一、课程设计目的 1 了解同步加法计数器工作原理和逻辑功能。 2 掌握计数器电路的分析、设计方法及应用。 3 学会正确使用JK 触发器。 二、设计框图 状态转换图是描述时序电路的一种方法，具有形象直观的特点，即其把所用触发器的状态转换关系及转换条件用几何图形表示出来，十分清新，便于查看。 在本课程设计中，四位二进制同步加法计数器用四个CP 下降沿触发的JK 触发器实现，其中有相应的跳变，即跳过了0011 0100 0101 0110四个状态，这在状态转换图中可以清晰地显示出来。具体结构示意框图和状态转换图如下： 1010 101111001101111011110 /1 /1000 101101110010000100000/0/0/0/0/0/0/0/0/0/????←????←????←????←????←↓↑???→????→????→????→????→? B:状态转换图
同步二进制加法计数器
同步二进制加法计数器 F0302011 5030209303 刘冉 计数器是用来累计时钟脉冲（CP脉冲）个数的时序逻辑部件。它是数字系统中用途最广泛的基本部件之一，几乎在各种数字系统中都有计数器。它不仅可以计数，还可以对CP 脉冲分频，以及构成时间分配器或时序发生器，对数字系统进行定时、程序控制操作。此外，还能用它执行数字运算。 1、计数器的特点： 在数字电路中，把记忆输入CP脉冲个数的操作叫做计数，能实现计数状态的电子电路称为计数器。特点为（1）该电路一般为Moore型电路，输入端只有CP信号。 （2）从电路组成看，其主要组成单元是时钟触发器。 2、计数器分类 1) 按CP脉冲输入方式，计数器分为同步计数器和异步计数器两种。 同步计数器：计数脉冲引到所有触发器的时钟脉冲输入端，使应翻转的触发器在外接的CP脉冲作用下同时翻转。 异步计数器：计数脉冲并不引到所有触发器的时钟脉冲输入端，有的触发器的时钟脉冲输入端是其它触发器的输出，因此，触发器不是同时动作。 2) 按计数增减趋势，计数器分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种。 加法计数器：计数器在CP脉冲作用下进行累加计数（每来一个CP脉冲，计数器加1）。 3) 按数制分为二进制计数器和非二进制计数器两类。 二进制计数器：按二进制规律计数。最常用的有四位二进制计数器，计数范围从0000到1111。 异步加法的缺点是运算速度慢，但是其电路比较简单，因此对运算速度要求不高的设备中，仍不失为一种可取的全加器。同步加法优点是速度快，虽然只比异步加法快千分之一甚至几千分之一秒，但对于计数器来讲，却是十分重要的。所以在这个高科技现代社会中，同步二进制计数器应用十分广泛。 下图为三位二进制加法计数器的电路图。 图1 三位二进制计数器 图示电路为对时钟信号计数的三位二进制加法计数器或称为八进制加法计数器。 该电路的经典分析过程: 1.根据电路写出输出方程、驱动方程和状态方程 2. 求出状态图 3.检查电路能否自启动 4.文字叙述逻辑功能 解：
三位二进制加法计数器(无效态：000,001)设计一个基于74138的组合电路 设计一个140进制加法计数器
目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 2 设计任务 (1) 3 设计原理 (2) 3.1三位二进制加法计数器 (2) 3.2全加器 (2) 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (2) 4实验步骤 (3) 4.1加法计数器 (3) 4.2全加器 (6) 4.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 (7) 5仿真结果分析 (8) 6设计总结 (9) 7参考文献 (9)
1课程设计的目的与作用 （1）了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； （2）掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； （3）掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用 2 设计任务 2.1加法计数器 （1）设计一个循环型3位2进制加法计数器，其中无效状态为（000，001），组合电路选用与门和与非门等。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.2全加器 （1）设计一个全加器，选用一片74LS138芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。 2.3 140进制的加法器 （1）设计一个140进制加法器并显示计数，选用两片74L163芯片设计电路。 （2）根据自己的设计接线。 （3）检查无误后，测试其功能。
3 设计原理 3.1加法计数器 1.计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。计数器按长度可分为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。 2.时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。 3.CP是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1，随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来CP脉冲，计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。 3.2全加器 1.74LS138有三个输入端：A0,A1，A2 和八个输出端Q0-Q7. 3个使能输入端口分是STB,STC,STA,只有当STB=STC=0，STA=1时，译码器才能正常工作，否则译码器处于禁止状态，所有输出端为高电平。 2. 以处理低位进位，并输出本位加法进位。多个全加器进行级联可以得到多位全加器 3.3用集成芯片设计一个140进制的加法器 选取两片74LS163芯片设计140进制加法计数器。74LS163具有以下功能： A 异步清零功能 当0 CR时，其他输入信号都不起作用，由时钟触发器的逻 = = CR时，计数器清零。在0 R复位计数器也即使异步清辑特性知道，其异步输入端信号是优先的，0 = CR正是通过D 零的。
四位二进制加法计数器课程设计
成绩评定表 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 专业通信工程课程设计题目四位二进制加法 计数器 评语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名郝晓鹏班级学号1103060129 课程设计题目四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110） 实践教学要求与任务: 1、了解数字系统设计方法。 2、熟悉VHDL语言及其仿真环境、下载方法。 3、熟悉Multisim仿真环境。 4、设计实现四位二进制加计数（缺0010 0011 1101 1110） 工作计划与进度安排: 第一周：熟悉Multisim及QuartusII环境，练习数字系统设计方法。包括采用触发器设计和超高速硬件描述语言设计，体会自上而下、自下而上设计 方法的优缺点 第二周：1.在QuartusII环境中仿真实现四位二进制加计数（缺0100 0101 1001 1010 ）。 2.在Multisim环境中仿真实现四位二进制加计数，缺（0100 0101 1001 1010），并通过虚拟仪器验证其正确性。 指导教师： 201 年月日专业负责人： 201 年月日 学院教学副院长： 201 年月日
摘要 本文采用在MAXPLUSⅡ环境中用VHDL语言实现四位二进制加法计数（缺0010 0011 1101 1110），在仿真器上显示结果波形，并下载到目标芯片上，在实验箱上观察输出结果。在Multisim环境中仿真实现四位二进制加法计数器（缺0010 0011 1101 1110），并通过虚拟仪器验证其正确性。 关键词：MAXPLUSⅡ环境；VHDL语言；四位二进制加计数；Multisim环境
三位二进制同步减法计数器
1 三位二进制同步减法计数器的设计(000、010) 1.1 课程设计的目的 1、学会利用触发器和逻辑门电路，实现六进制同步减法计数器的设计 2、学会掌握并能使用常用芯片74LS112、74LS08芯片的功能 3、学会使用实验箱、使用软件画图 4、了解计数器的工作原理 1.2 设计的总体框图 1.3 设计过程 1逻辑抽象分析 CP为输入的减法计数脉冲，每当输入一个CP脉冲，计数器就减一个1，当不够减时就向高位借位，即输出借位信号。当向高位借来1时应当为8，减一后为7。状态图中，状态为000输入一个CP脉冲，不够减，向高位借1当8，减1后剩7，计数器的状态应由000转为111，同时向高位输出借位信号，总体框图中C为借位信号。 2状态图 状态000、010为无效状态，据分析状态图为： /0 /0 /0 /0 /0 001011100101110111 /1
3 选择触发器，求时钟方程、输出方程和状态方程 ● 选择触发器 由于状态数M=6，触发器的个数n 满足122n n M -≤≤，故n 的取值为3。选用3个 下降沿触发的JK 触发器。 ● 求时钟方程 因为是同步，故012CP CP CP CP === ● 求输出方程 1.3.1 输出C 的卡诺图 根据输出C 的卡诺图可得输出方程为 C=Q 2n Q 1n ● 求状态方程 计数器的次态的卡诺图为
1.3.2 次态210n n n Q Q Q 的卡诺图 各个触发器的次态卡诺图如下： 1.3.3 2n Q 次态卡诺图 1.3.4 1n Q 的次态卡诺图
1.3.5 0n Q 的次态卡诺图 根据次态卡诺图可得次态方程为： Q 2n+1=Q 1n Q 0n +Q 2n Q 1n Q 1n+1= Q 1n Q 0n + Q 2n Q 1n + Q 2n Q 1n Q 0n Q 0n+1 =Q 2n +Q 0n 4 求驱动方程 Q 2n+1 =Q 1n Q 2n + Q 0n Q 1n Q 2n Q 1n+1=Q 0n Q 2n Q 1n +Q 0n Q 2n Q 1n Q 0n+1=Q 2n Q 0n +Q 2n Q 0n 驱动方程是： J 0 = Q 2n K 0 =Q 2n J 1 =Q 0n Q 2n K 1= Q 0n Q 2 J 2 = Q 1n K 2=Q 0n Q 1n 5 检查是否能自启动 将无效状态100、101分别代入输出方程、状态方程进行计算，结果如下：
十进制4位加法计数器设计
洛阳理工学院 十 进 制 4 位 加 法 计 数 器 系别：电气工程与自动化系 姓名：李奇杰学号：B10041016
十进制4位加法计数器设计 设计要求： 设计一个十进制4位加法计数器设计 设计目的： 1.掌握EDA设计流程 2.熟练VHDL语法 3.理解层次化设计的内在含义和实现 设计原理 通过数电知识了解到十进制异步加法器的逻辑电路图如下 Q3 则可以通过对JK触发器以及与门的例化连接实现十进制异步加法器的设计 设计内容 JK JK触发器的VHDL文本描述实现： --JK触发器描述 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity jk_ff is
port( j,k,clk: in std_logic; q,qn:out std_logic ); end jk_ff; architecture one of jk_ff is signal q_s: std_logic; begin process(j,k,clk) begin if clk'event and clk='0' then if j='0' and k='0' then q_s <= q_s; elsif j='0' and k='1' then q_s <= '0'; elsif j='1' and k='0' then q_s <= '1'; elsif j='1' and k='1' then q_s <= not q_s; end if; end if; end process; q <= q_s; qn <= not q_s; end one; 元件门级电路： 与门VHDL文本描述实现： --与门描述library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;
三位二进制同步减法计数器(无效状态：000、111)电压串联负反馈放大电路
课程设计任务书
目录 1. 数字电子设计部分 (1) 1.1 课程设计的目的与作用 (1) 1.2设计任务： (1) 1.2.1同步计数器 (1) 1.2.2串行序列信号检测器 (1) 1.3设计原理： (2) 1.3.1同步计数器 (2) 1.3.2串行序列信号检测器 (2) 1.4实验步骤： (3) 1.4.1同步计数器： (3) 1.4.2串行序列检测器 (6) 1.5设计总结和体会 (9) 1.6参考文献 (10) 2．模拟电子设计部分 (11) 2.1课程A设计的目的与作用 (11) 2.1.1课程设计 (11) 2.2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (11) 2.2.1 设计任务：负反馈放大电路的基本框图 (11) 2.2.2 Multisim软件环境的介绍 (12) 2.3电路模型的建立 (15) 2.4理论分析及计算 (15) 2.4.1电路反馈类型的判断 (15) 2.4.2对电压串联负反馈电路的理论分析 (16) 2.5仿真结果分析 (19) 2.6设计总结和体会 (23) 2.7 参考文献 (24)
1. 数字电子设计部分 1.1课程设计的目的与作用 1．了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； 2．掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； 3．掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用； 4．学会正确使用JK触发器。 1.2设计任务： 1.2.1同步计数器 1. 使用设计一个循环型3位2进制同步减法计数器，其中无效状态为（000,111），组合 电路选用与门和与非门等。 2. 根据同步计数器原理设计减法器的电路图。 3. 根据电路原理图使用Multisim进行仿真。 4. 将电路图进行实际接线操作。 5. 检查无误后，测试其功能。 1.2.2串行序列信号检测器 1.使用设计一个序列信号检测器，其中序列为（1110），组合电路选用与门和与非门等。 2.根据序列发生检测器原理设计检测器的原理图。 3.根据电路原理图使用Multisim进行仿真。 4.将电路图进行实际接线操作。 5.检查无误后，测试其功能。
设计一个四位二进制计数器
1、要求：设计一个四位二进制计数器，将计数结果由数码管显示，显示结果为十进制数。数码管选通为低电平有效，段码为高电平有效。 分析：VHDL 描述包含五部分：计数器、将四位二进制数拆分成十进制数的个位和十位、二选一的数据选择器、七段译码、数码管选通控制信号 线定义为信号 library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity counter3 is Port ( clk:in STD_LOGIC; clk1 : in STD_LOGIC; clr : in STD_LOGIC; en : in STD_LOGIC; co : out STD_LOGIC; scanout:out std_logic_vector(1 downto 0); ledout:out std_logic_vector(6 downto 0)); end counter3; architecture Behavioral of counter3 is signal cnt:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt1:std_logic_vector(3 downto 0); signal cnt2:std_logic_vector(3 downto 0); signal hex:std_logic_vector(3 downto 0); signal scan:std_logic_vector(1 downto 0); en clr
四位二进制加法计数器
学院信息学院专业通信工程姓名陈洁学号02 设计题目数字系统课程设计 内容四位二进制加法计数器 技术参数和要求0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111→0000 缺0100→0101 设计任务 1.按要求设计VHDL程序， 2.在Xinlinx Ise环境中运行程序并输出仿真波形。 工作进度和安排第18周： 1.学习Xinlinx Ise软件知识，熟悉软件相关操作； 2.学习multsim软件知识，熟悉其在画逻辑电路时的应用； 3.查阅相关资料，学习时序逻辑电路设计知识。 第20周： 1.按要求编写程序代码，； 2.运行并输出仿真波形； 3.程序下载到电路板测试； 4.利用multsim软件，设计时序电路； 5.运行并验证结果； 6.撰写报告。 指导教师（签字）： 年月日学院院长（签字）： 年月日
目录 一．数字系统简介 (3) 二．设计目的和要求 (3) 三．设计内容 (3) 四．VHDL程序设计 (3) 五．波形仿真 (11) 六. 逻辑电路设计 (12) 六．设计体会 (13) 七．参考文献 (13)
一．数字系统简介 在数字逻辑设计领域，迫切需要一种共同的工业标准来统一对数字逻辑电路及系统的描述，这样就能把系统的设计分解为逻辑设计（前端），电路实现（后端）和验证桑相互独立而又相关的部分。由于逻辑设计的相对独立性就可以把专家们设计的各种数字逻辑电路和组件建成宏单元或软件核，即ip库共设计者引用，设计者可以利用它们的模型设计电路并验证其他电路。VHDL这种工业标准的产生顺应了历史潮流。 二．设计目的和要求 1、通过《数字系统课程设计》的课程实验使电子类专业的学生能深入了解集成中规 模芯片的使用方法。 2、培养学生的实际动手能力，并使之初步具有分析，解决工程实际问题的能力。三．设计内容 四位二进制加计数，时序图如下： 0000→0001→0010→0011→0110→0111→1000→1001→1010→1011→1100→→1101→1110→1111 →0000 缺0100→0101 。由JK触发器组成4位异步二进制加法计数器。 四．VHDL程序设计 四位二进制加计数，缺0100，0101（sw向上是0(on)；灯亮为0） LIBRARY IEEE; USE entity count10 is PORT (cp,r:IN STD_LOGIC; q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); end count10; ARCHITECTURE Behavioral OF count10 IS SIGNAL count:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; BEGIN PROCESS (cp,r) BEGIN if r='0' then count<="0000"; elsiF cp'EVENT AND cp='1' THEN if count="0011" THEN count <="0110"; ELSE count <= count +1; END IF; end if; END PROCESS; q<= count; end Behavioral;
三位二进制减法计数器的设计
目录 1设计目的与作用 (1) 设计目的及设计要求 (1) 设计作用 (1) 2设计任务 (1) 3三位二进制减法计数器的设计 (1) 设计原理 (1) 设计过程 (2) 4 74161构成227进制同步计数器并显示 (4) 设计原理 (4) 设计过程 (4) 5仿真结果分析 (5) 三位二进制减法计数器仿真结果 (5) 74161构成227进制同步计数器的仿真结果 (8) 6设计总结 (8) 7参考文献 (9)
1设计目的与作用 设计目的及设计要求 按要求设计三位二进制减法计数器（无效状态001，011）及用74161构成227进制同步计数器并显示，加强对数字电子技术的了解，巩固课堂上学到的知识，了解计数器，并且加强对软件multisim的了解。 设计作用 multisim仿真软件的使用，可以使我们对计数器及串行检测器有更深的理解，并且学会分析仿真结果，与理论结果作比较。加强了自我动手动脑的能力。 2设计任务 1.三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 构成227进制同步计数器并显示 3三位二进制减法计数器的设计 设计原理 设计一个三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 000 /0010 /0100 /0101 /0110 /0 111
/1 排列n n n 210 Q Q Q 图 状态图 设计过程 a ．选择触发器 由于JK 触发器的功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP 上升沿触发的边沿JK 触发器。 b ．求时钟方程 采用同步方案，故取012CP CP CP CP === c ．求状态方程 由所示状态图可直接画出电路次态n+1n+1n+1 210Q Q Q 卡诺图。再分解开便可以得到如图各触 发器的卡诺图。 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10 1 图次态n+1 n+1n+12 10Q Q Q 卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10
三位二进制减法计数器精选文档
三位二进制减法计数器 精选文档 TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-
成绩评定表 课程设计任务书
目录
1 课程设计的目的与作用 1.了解同步计数器及序列信号发生器工作原理； 2.掌握计数器电路的分析，设计方法及应用； 3.掌握序列信号发生器的分析，设计方法及应用 2 设计任务 三位二进制同步减法计数器 1.设计一个循环型三位二进制减法计数器，其中无效状态为（000，110），组合电路选用与门和与非门等。 2.根据自己的设计接线。 3.检查无误后，测试其功能。 串行序列发生器的设计 1.设计一个能循环产生给定序列的串行序列信号发生器，其中发生序列（1101），组合电路选用与门和与非门等。 2.根据自己的设计接线。 3.检查无误后，测试其功能。 基于74191芯片仿真设计54进制减法计数器并显示计数过程 1.设计一个基于74191芯片仿真设计54进制减法计数器并显示计数过程，组合电路部分选用与门和与非门等。 2.根据自己的设计接线。 3.检查无误后，测试其功能。
3设计原理 三位二进制减法计数器 1.计数器是用来统计输入脉冲个数电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序逻辑部件。计数器按长度可分为：二进制，十进制和任意进制计数器。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。如果一个计数器既能完成累加技术功能，也能完成递减功能，则称其为可逆计数器。在同步计数器中，个触发器共用同一个时钟信号。 2.时序电路的分析过程：根据给定的时序电路，写出各触发器的驱动方程，输出方程，根据驱动方程带入触发器特征方程，得到每个触发器的次态方程；再根据给定初态，一次迭代得到特征转换表，分析特征转换表画出状态图。 是输入计数脉冲，所谓计数，就是记CP脉冲个数，每来一个CP脉冲，计数器就加一个1，随着输入计数脉冲个数的增加，计数器中的数值也增大，当计数器记满时再来CP脉冲，计数器归零的同时给高位进位，即要给高位进位信号。 串行序列发生器的设计 1.序列是把一组0,1数码按一定规则顺序排列的串行信号，可以做同步信号地址码，数据等，也可以做控制信号。 2.计数型序列信号发生器是在计数器的基础上加上反馈网络构成。要实现序列长度为M 序列信号发生器。其设计步骤为： a.先设计一个计数模值为M的计数器； b.再令计数器每一个状态输出符合序列信号要求； c.根据计数器状态转换关系和序列信号要求设计输出组合网络 3.3 74191芯片仿真设计54进制减法计数器并显示计数过程 1.写出的二进制代码 2.求归零逻辑 3.异步置数的值
四位二进制计数器
四位二进制计数器设计 班级：电子S102 姓名刘利勇学号：103511 一：实验目标 掌握用VHDL语言设计异步复位、同步使能的四位二进制加法计数器的编程方法， RST是异步清零信号，高电平有效；CLK是时钟信号；ENA是同步使能信号，高电平使能。OUTY是4位数据输出端。COUT是进位端。在复位信号为低电平，使能信号为高电平并且有时钟输入的时候，计数器自加，直到溢出，自动复位。 二：实验仪器 PC机一台，实验箱一套 三：实验步骤 1、新建一个工程目录，在该工程目录下新建一个文本输入文件。 2、在新建的文件中输入以下实验程序，并把该文件以CNT4B.VHD为文件名保存在该新建的工程文件夹下。
3、把该文本文件设置成当前文件。 4、运行编译器，检测该文本文件的错误，直到编译通过。 5、新建波形文件，在该文件中输入信号节点，设置仿真时间，运行仿真器，观测仿真波形。
6、软件仿真正确无误后，选择目标器件。 7、引脚锁定。其中时钟信号选择1引脚，使能引脚和复位引脚分别接一位拨动开关。溢出端接一个发光二极管，数据输出端接一个数码管。数据的高位接数码管的高位，数据的低位接数码管的低位。 9、重新编译。
10、编程下载，硬件调试。观测硬件结果，复位波动开关置为低电平，使能波动开关置为高电平，则数码管依次循环显示0到F，显示到F时，LED灯亮，说明发生溢出进位。当复位端有效时，计数器复位。使能端为低电平时，计数器不计数。 四、实验注意事项 1、注意输入程序后保存，以VHD为后缀名保存，不要使用默认保存格式，否则编译不通过。 2、引脚锁定时，要把输出端的高位和数码管的高位缩地，低位和低位锁定。这样才能按从0到F的顺序自加1显示。否则会数码管译码错误，会出现数字跳变。
4位同步二进制加法计数器
4位同步二进制加法计数器 一、实验目的 1、熟悉在EDA平台上进行数字电路集成设计的整个流程。 2、掌握Max+PlusⅡ软件环境下简单的图形、VHDL文本等输入设计方法。 3、熟悉VHDL设计实体的基本结构、语言要素、设计流程等。 4、掌握利用Max+PlusⅡ的波形仿真工具验证设计的过程。 5、学习使用JTAG接口下载逻辑电路到可编程芯片，并能调试到芯片正常工作为止。 二、实验设备 １．软件 操作系统：Windows 2000 EDA软件：MAX+plus II 10.2 ２．硬件 EDA实验箱：革新EDAPRO/240H 三、实验原理 1.设计分析 4位同步二进制加法计数器的工作原理是指当时钟信号clk的上升沿到来时，且复位信号clr低电平有效时，就把计数器的状态清0。 在clr复位信号无效（即此时高电平有效）的前提下，当clk的上升沿到来时，如果计数器原态是15，计数器回到0态，否则计数器的状态将加1. 2.VHDL源程序 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; entity cnt4e is port(clk,clr:in std_logic; cout:out std_logic; q:buffer integer range 0 to 15); end cnt4e; architecture one of cnt4e is begin process(clk,clr) begin if clk'event and clk='1'then if clr='1'then if q=15 then q<=0; cout<='0'; elsif q=14 then q<=q+1; cout<='1'; else q<=q+1; end if; else q<=0;
三位二进制减法计数器与芯片仿真进制减法计数器
目录 1 课程设计的目的与作用....................................................... 1.1课程设计目的.......................................................... 2 所用multisim软件环境介绍.................................................. 2.1 Multisim软件环境介绍................................................. 2.2 Multisim软件界面介绍................................................ 5.2串行序列信号检测器电路原理图及结果 5.3 74193芯片仿真63进制减法计数器的电路原理图及结果................. 6设计总结和体会......................................................... 7参考文献...............................................................
1 课程设计的目的与作用 1.1课程设计目的 1.通过Multisim的仿真设计，掌握Multisim软件的基本使用方法； 2.学会在multisim环境下建立电路模型，能进行正确的仿真； 3.通过Multisim的仿真，熟练掌握三位二进制同步加法计数器和串行序列检测器电 路，10000串行序列检测器电路设计； 4.学会分析仿真结果的正确性，与理论计算值进行比较； 5.通过课程设计，加强动手，动脑的能力。 2 所用multisim软件环境介绍 2.1 Multisim软件环境介绍 Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础 的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了 电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的 仿真分析能力。 Multisim 10 启动画面图 工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。 NI Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。凭借NI Multisim，您可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，您能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。与NI LabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。 突出优点
24进制计数器设计
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 湖南人文科技学院 课程设计报告 课程名称：电子技术基础课程设计 设计题目：24进制数字电子钟时计器、译码显示电路 系别： 专业： 班级：
学生姓名: 学号： 起止日期:2009/06/01————2009/06/18 指导教师: 教研室主任：
摘要 24进制数字钟是一种用数字电路技术实现时计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性。此次设计与制作24进制电子数字钟时计数、译码、显示电路需要了解组合逻辑电路和时序逻辑电路；了解集成电路的引脚安排；了解各种时计数、译码芯片的逻辑功能及使用方法；了解数字钟的原理。本次设计是基于24进制电子数字钟的原理，实现具有24进制清零功能的电子钟，它主要由脉冲、10进制加法器74LS160、译码器74LS48、共阴极LED数码管等四个模块构成。脉冲本利用555设计一个多谐振荡器，但由于制板受单面板限制，故撤销了
555设计的多谐振荡器，而直接由实验室提供脉冲。各功能模块在QuartusⅡ软件中先由VHDL语言描述出，然后将其打包成可调用的元件，再利用原理图输入法将各模块按功能连接起来就得到顶层文件的原理图。这时，再进行时序仿真、引脚锁定和嵌入逻辑分析仪之后，就编译下载至硬件中，选择正确的模式和各种设置后即可实现这次设计所要求的功能。 关键词：加法器;译码器;显示数码管
目录 设计要求 (1) 前言 (1) 1.方案论证与对比 (2) 1.1方案一 (2) 1.2方案二 (2) 1.3两种方案的对比 (3) 2、各功能模块设计 (3) 2.1计数器电路 (3) 2.2译码驱动电路 (5) 2.3共阴极七段数码管显示器 (6) 3、调试与操作说明 (8) 3.1电路仿真效果图 (8) 3.2P ROTEL电路印刷板原理图及印刷板制版电路图 (9) 3.3实际电路系统的制作及测试 (10) 3.4电路板的测试情况、参数分析与实际效果 (10) 4、心得与体会 (11) 5、元器件及仪器设备明细 (12) 6、参考文献 (13) 7、致谢 (14)
4位二进制计数器实验
计算机组成原理 实验报告 院系： 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2014年11月20日
实验一 4位二进制计数器实验 一、实验环境 1. Windows 2000 或 Windows XP 2. QuartusII9.1 sp2、DE2-115计算机组成原理教学实验系统一台，排线若干。 二、实验目的 1、熟悉VHDL 语言的编写。 2、验证计数器的计数功能。 三、实验要求 本实验要求设计一个4位二进制计数器。要求在时钟脉冲的作用下，完成计数功能，能在输出端看到0-9，A-F 的数据显示。（其次要求下载到实验版实现显示） 四、实验原理 计数器是一种用来实现计数功能的时序部件，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS 触发器、T 触发器、D 触发器及JK 触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。 计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下： 计数器的种类??????? ?????????????????????进制计数器十进制计数器二进制计数器进制可逆计数器减法计数器 加法计数器功能异步计数器同步计数器结构N 、、、321 下面对同步二进制加法计数器做一些介绍。 同步计数器中，所有触发器的CP 端是相连的，CP 的每一个触发沿都会使所有的触发器状态更新。因此不能使用T′触发器。应控制触发器的输入端，即将
三位二进制同步减法计数器
赣南师院物理与电子信息学院数字电路课程设计报告书 姓名：胡丹 班级：电气教育技术10级 学号：100805004 时间：2012年 4月8日
3位二进制同步减法计数器 1、设计任务与要求 设计一个3位二进制同步减法计数器（无效状态为001 100） 2、方案设计与论证 2.1 基本原理 计数器是用来统计脉冲个数的电路，是组成数字电路和计算机电路的基本时序部件，计数器按进制分可分为：二进制，十进制和N 进制。计数器不仅有加法计数器，也有减法计数器。一个计数器如果既能完成加法计数，又能完成减法计数，则其称为可逆计数器。 同步计数器：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的计数器，叫做同步计数器。设计同步计数器按照下面的思路进行分析。 图（1） 2.2 设计过程 2.2.1 状态图 000 111 110 101 011 010 图（2） 2.2.2 卡诺图 00 01 11 10 111 xxx 010 000 xxx 011 110 101 图（3） 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 时序逻辑问题 状态赋值 状态转换图 最简逻辑表达式 逻辑图 检查能否自启动 选定触发器类型
00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（4） 00 01 11 10 1 x 1 1 x 1 1 图（5） 00 01 11 10 1 x 0 0 x 1 1 图（6） 2.2.3 状态方程与驱动方程 状态方程: 12 n Q +=1n Q 2 n Q +1n Q 2 n Q 11 n Q +=1 n Q +0 n Q 1 n Q Q 1n Q 0n Q 2n 0 1 Q 1n+1的卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2 n 0 1 Q 1n Q 0n Q 2n 0 1
三位二进制减法计数器的设计
. . . . 目录 1设计目的与作用 (1) 1.1设计目的及设计要求 (1) 1.2设计作用 (1) 2设计任务 (1) 3三位二进制减法计数器的设计 (1) 3.1设计原理 (1) 3.2设计过程 (2) 4 74161构成227进制同步计数器并显示 (4) 4.1设计原理 (4) 4.2设计过程 (4) 5仿真结果分析 (5) 5.1三位二进制减法计数器仿真结果 (5) 5.2 74161构成227进制同步计数器的仿真结果 (8) 6设计总结 (8) 7参考文献 (9)
1设计目的与作用 1.1设计目的及设计要求 按要求设计三位二进制减法计数器（无效状态001，011）及用74161构成227进制同步计数器并显示，加强对数字电子技术的了解，巩固课堂上学到的知识，了解计数器，并且加强对软件multisim的了解。 1.2设计作用 multisim仿真软件的使用，可以使我们对计数器及串行检测器有更深的理解，并且学会分析仿真结果，与理论结果作比较。加强了自我动手动脑的能力。 2设计任务 1.三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 2.74161构成227进制同步计数器并显示 3三位二进制减法计数器的设计 3.1设计原理 设计一个三位二进制减法计数器（无效状态001，011） 000 /0010 /0100 /0101 /0110 /0 111
/1 排列n n n 210 Q Q Q 图3.1.1 状态图 3.2设计过程 a ．选择触发器 由于JK 触发器的功能齐全，使用灵活，在这里选用3个CP 上升沿触发的边沿JK 触发器。 b ．求时钟方程 采用同步方案，故取012CP CP CP CP === c ．求状态方程 由3.1所示状态图可直接画出电路次态n+1n+1n+1 2 10Q Q Q 卡诺图。再分解开便可以得到如图各触发器的卡诺图。 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10 1 图3.2.1次态n+1 n+1n+12 10Q Q Q 卡诺图 Q 1n Q 0n Q 2n 00 01 11 10