六进制同步加减法计数器课设报告.doc

时间：2020-11-08 00:31:12 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　课程设计任务书 学院 信息科学与技术 专业 计算机科学与技术 学生姓名

　学号

　设计题目 数字电子设计题目：

　1.六进制同步加减计数器（无效状态 001,010)

　2.串行序列发生器的设计（信号序列为 100111）

　模拟电子设计题目：

　1.

　分压式放大电路仿真 2.

　电流串联负反馈电路 3. 恒流源式差分放大电路仿真 内容及要求：

　1 ． 数字电子部分 (1).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（无效状态为001,010）

　 (2).利用触发器和逻辑门电路，实现序列信号发生器，使其输出序列 100111。

　2 ． 模拟电子部分 ⑴．采用 multisim 仿真软件建立电路模型； ⑵．对电路进行理论分析、计算； ⑶．在 multisim 环境下分析仿真结果，给出仿真波形图。

　进度安排：

　第一周：数字电子设计 第 1 天：

　1.指导教师布置课程设计题目及任务

　 2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导

　 3.查找相关资料并且进行电路的初步设计 第 2~4 天：

　1.根据具体设计题目进行最后总体设计 2.课程设计指导教师就相关问题单独进行指导

　 3.利用实验平台进行课程设计的具体实验 4.指导教师进行验收 第 5 天：

　 1.完成课程设计报告

　 第二周：模拟电子设计 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（签字）：

　年

　 月

　 日 分院院长（签字）：

　年

　 月

　 日

　I

　目录 1 数字电子设计部分 .......................................................... 1 2 模拟电子设计部分 .......................................................... 8 2.1 课程设计的目的与作用 ................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.1.1 课程设计 ....................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.2 设计任务、及所用 multisim 软件环境介绍 ............... 错误! ! 未定义书签。

　2.3 电路模型的建立 ...................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.4 理论分析及计算 ...................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.5 仿真结果分析 ........................................ 错误! ! 未定义书签。

　2.6 设计总结和体会 ...................................... 错误! ! 未定义书签。

　2.7 参考文献 ............................................ 错误! ! 未定义书签。

　 正文（宋体，小四）

　 1

　1 数字电子设计部分

　题目一

　三进制二进制同步减法计数器 的设计（无效态 001 ， 010）

　）

　一．课程设计的目的

　1 1 、了解串行序列信号检测器的工作原理和逻辑功能

　 2 2、掌握串行序列信号检测器电路的分析，设计方法及应用。

　3 3、学会正确使用 JK 触发器。

　二．设计的总体框图

　CP

　Y

　 三。

　设计过程

　 1. 状态图

　 000

　 111

　110

　101

　100

　011

　2. 时序图

　 三位二进制同步加法计数器 /0 /0 /0 /0 /0 /1

　 2

　3. 触发器名称：

　 选用三个 CP 下降沿触发的边沿 JK 触发器 74LS112

　 4. 状态方程. 驱动方程. 时钟方程

　时钟方程 :CP=CP 0 =CP 1 =CP 2

　Q n 1 Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　111

　XXX

　000

　XXX

　1

　011

　100

　110

　101

　 六进制同步减法计数器次态图

　 Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　1

　0

　1

　1

　1

　 Q 2n+1 的卡诺图

　CP Q 2

　n

　Q 1n

　Q 0n

　 3

　Q 1n+1 的卡诺图

　 Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　 1

　1

　0

　0

　1

　 Q 0n+1 的卡诺图

　 由卡诺图得出的状态方程

　 Q 2n+1 =Q2

　n

　Q1n

　+

　Q2n （Q0n

　+Q1n ）

　 Q1n+1 =Q0 Q 1n + Q1n Q0n

　Q2n

　 Q0n+1 = Q0n

　由卡诺图得出的驱动方程:

　 J0 =1

　 J 1 = Q 0n

　J2 =Q 1n

　 K0 =1

　 k1 =Q 0n Q2n

　K2 =Q 1n

　Q0n

　 检查能否自启动：

　 010

　110

　001（ 有效状态 ）

　可以自启动

　Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　1

　1

　0

　1

　0

　 4

　四. . 设计的逻辑电路图

　 题目二

　序列信号发生器的设计（检测序列为 100111 ）

　一、

　课程设计的目的

　1、了解序列信号发生器的工作原理和逻辑功能

　2、掌握序列信号发生器电路的分析，设计方法及应用。

　 3、学会正确使用 JK 触发器 二 、 设计的总体框图

　 三 、设计 过程

　1.状态过程：

　000

　111

　110

　101

　100

　 011

　三位二进制同步加法计数器 CP Y /0 /0 /0 /0 /0 /1

　 5

　 2.时序图：

　3. 触发器名称：

　 选用三个 CP 下降沿触发的边沿 JK 触发器 74LS112

　 4.

　状态方程. 驱动方程. 时钟方程

　时钟方程 :CP=CP 0 =CP 1 =CP 2

　Q n 1 Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　111

　XXX

　000

　XXX

　1

　011

　100

　110

　101 六进制同步减法计数器次态图

　 Q n 1 Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　1

　1

　0

　0

　1 Y 的取值情况 Y= Q 1n Q2n

　Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　1

　0

　1

　1

　1 Y CP

　 6

　Q 2n+1 的卡诺图

　 Q 1n+1 的卡诺图

　 Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　 1

　1

　0

　0

　1

　 Q 0n+1 的卡诺图

　 由卡诺图得出的状态方程

　 Q 2n+1 =Q2

　n

　Q1n

　+

　Q2n （Q0n

　+Q1n ）

　 Q1n+1 =Q0 Q 1n + Q1n Q0n

　Q2n

　 Q0n+1 = Q0n

　由卡诺图得出的驱动方程:

　 J0 =1

　 J 1 = Q 0n

　J2 =Q 1n

　 K0 =1

　 k1 =Q 0n Q2n

　K2 =Q 1n

　Q0n

　Q 1 n Q 0 n

　Q 2 n

　 00

　01

　11

　10

　0

　1

　X

　0

　X

　1

　1

　0

　1

　0

　 7

　检查能否自启动：

　 001

　000 ，101

　 000（ 有效状态 ）

　可以自启动 四 、设计的逻辑电路图：

　五 . 设计电路原理图

　 8

　六 六 . 实验仪器：

　 （1)

　数字原理实验系统一台

　 (2)

　集成电路芯片 74LS08 两片.74LS112 三片 七 . 实验结论

　经过实验可知，满足时序图的变化，且可以进行自启动。实验中的碰到的小问题告诉我们，学习和理解理论知识会使实验设计更合理。设计要尽可能简单明了且能说明问题，实验前应确保芯片可以正常使用，检查导线好坏，避免导线内部断裂造成实验失败。实验过程中所用芯片引脚较多，要细心认真。

　 2 模拟电子设计部分

　题目一

　分压式放大电路 仿真

　1.1 课程设计的目的与作用 1、了解并掌握 Multisim 软件，并能熟练的使用其进行仿真； 2、加深理解恒流源式差分放大电路的组成及性能；

　 9

　3、进一步学习放大电路基本参数的测试方法； 1.2 设计任务

　 在 在 Multisim 中构建有 NPN 三极管组成的分压式工作点稳定电路，其中b1R = 3kΩ b2R =12kΩ，cR =1.5 kΩ，eR =500 Ω，负载电阻LR =1.5 kΩ，ccV =20V；三极管的β=30，bbr =300Ω，电容1C

　2C 均为 50uF，eC =100uF。

　1.3 电路模型的建立

　 1.4 理论分 析及计算

　（1）静态工作点分析如下：

　U BQ =R b1 /(R b1 +R b2 )*V CC =4V U EQ =U BQ -U BEQ =4V-0.7V=3.3V

　I EQ =U EQ / R e =6.6 mA

　U CEQ =V CC -I EQ （R C +R e )=6.8V （2）动态分析：

　r be1 =r bb ′+(1+β)26mA/I EQ =422.2Ω

　 A U1 =-βR C ∥R L /r be

　=-53.1

　1.5 仿真结果分析

　 10

　（1）利用 Multisim 的直流工作点分析功能，测量放大电路的静态工作点，分析结果如下：

　 可得 U BQ =3.57495V,U EQ =2.74517V,U CQ =12.03028V.

　 11

　(1) 用虚拟仪表测量oU =5mV，iU =250.279mV， A uf =oiUU=—250.2795=—50

　 (2) 将三极管的β改为 60，oU =5mV，iU =790.888,mV， A uf =oiUU=—790.8885=—158.1

　 12

　题目二 二 电流串联负反馈 放大电路仿真 2.1 课程设计的目的与作用 1、了解并掌握 Multisim 软件，并能熟练的使用其进行仿真； 2、加深理解电压串联负反馈电路的组成及性能；； 3、进一步学习放大电路基本参数的测试方法； 通过自己动手亲自设计和用 Multisim 软件来仿真电路，不仅能使我们对书上说涉及到得程序软件有着更进一步的了解和掌握，而且通过用计算机仿真，避免了实际动手操作时机器带来的误差，使我们对上课所学到的知识也有跟深刻的了解。

　2.2 设计任务、及所用 multisim 软件环境介绍 ⑴设计一个电压串联负反馈电路，使其能够实现一定的放大电路的功能，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析，并在实验后总结出心得体会。

　⑵正确理解负反馈对放大电路性能的影响，以及如何根据实际要求在放大电路中引入适当的反馈。

　⑶正确理解深度负反馈条件下闭环电压放大倍数的估算方法。

　2.3 电路 模型的建立

　负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大倍数降低，但能在很多方面改善放大电路的工作性能。如稳定放大倍数，改变输入输出电阻，改善波形失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的使用放大电路都带有负反馈。

　 13

　V114.14mVrms 1kHz 0° Rb12kΩRe21kΩRe1300ΩQ12N1711*3C110µFXMM1XMM26XSC1ABExt Trig++__+_0Rb210kΩ4Ce100µF2Rc3kΩC210µFRL3kΩXMM3VCC12VVCC9705 2.4 理论分析及计算

　（1）静态工作点如下：

　U BQ =R b2 /(R b1 +R b2 )*V CC =2V U EQ =U BQ -U BEQ =2V-0.7V=1.3V

　I EQ =U EQ /(R e1 +R e2 )=1 mA

　U CQ =V CC -I EQ R C =9V （2）动态分析：

　r be1 =r bb ′+(1+β)26mA/I EQ =2.9kΩ

　A U1 =-βR C ∥R L /r be +(1+β)R e1 =-4.51

　2.5 仿真结果分析

　（1）利用 Multisim 的直流工作点分析功能，测量放大电路的静态工作点，分析结果如下：

　 14

　 可见，U BQ =1.98174V,U EQ =1.25326V,U CQ =9.14074V. 加上正弦输入电压IU ，利用虚拟示波器观察IU 和OU 波形，可知OU 波形无明显的非线性失真，且OU 和IU 的波形相反。

　 15

　(3) 利用虚拟仪表可测得当iU =9.998 mV 时，OU =45.008mV，则负反馈放大电路的闭环电压放大倍数为

　 A uf =oiUU=—45.0089.998=—4.5 题目三

　恒流源式差分放大电路仿真

　2.1 课程设计的目的 1、了解并掌握 Multisim 软件，并能熟练的使用其进行仿真； 2、加深理解恒流源式差分放大电路的组成及性能； 3、进一步学习放大电路基本参数的测试方法；

　2.2 设计任务

　 16

　⑴设计一个恒流源式差分放大电路，使其能够实现一定的放大电路的功能，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析，及输入输出的关系，并在实验后总结出心得体会。

　2.3 电路模型建立 1、电路图设计

　 恒流源式差分放大仿真电路

　2 理论分析及计算 I CQ3 =I EQ3 =(U Z -U BEQ3 )/Re=0.16mA 则 I CQ1 =I CQ2 =

　I CQ3 =80 μ A

　U CQ1 = U CQ2 =V CC -I CQ1 R C1 =4V I BQ1 =I BQ2 =

　 =1.6 μ A U BQ1 = U BQ2 =-

　I BQ1 R 1 =-16mA r be =r bb ′+（1+β）26mV/I EQ =16.9 kΩ A d =-βR L ′∥{(R b21 ∥R b22 ∥r be2 )/r be +(1+β)R W /2}=-156 Ri=2{R+ r be +(1+β)R W /2}=64.1 kΩ R O =2R C =200 kΩ 3、静态工作点的分析

　 VT1 VT2R1200ΩKey=A 50%VT3R210kΩR33kΩR4100kΩR5100kΩR633kΩR710kΩV15mVrms 1kHz 0° V25mVrms 1kHz 0° VCC12VVEE-12VVD6 V XMM1XMM2XMM3XSC1A B C DGT85 643 71190102VCC10VEE121211CQI

　 17

　恒流源式差分放大电路的静态分析

　可得：UCQ1=UCQ2=4.29661V

　 UBQ1=UBQ2= -15.40674 mv

　则

　ICQ1=ICQ2=（Vcc-UCQ1）/RC1=(12-4.29661)/100 mA

　=0.077 mA =77μ A 4 加上正弦输入电压，由虚拟示波器可以看到 UC1 与 u1 反相。

　 UC2 与 u1 同相

　 18

　5、计算分析 当 Ui=10mV 时，利用虚拟仪器表可测得 U0=1.549V,Ii=154.136 nA，

　 恒流源式差分放大电路虚拟仪器表

　 19

　 则

　Ad=-U0/Ui=-1.549/10*10-3=-154.9

　 Ri=Ui/Ii=10/154.136*103k Ω=64.88

　k Ω 在两个三极管的集电极之间接上一个负载电阻 RL=100

　k Ω，此时可测得 U0=516.384mV。前面已测得当负载电阻开路时 U0’=1.549V,则

　R0=（U’0/U0-1）RL=（1549/516.384-1）*100

　k Ω=199.97

　k Ω

　 设计总结和 心得 体会

　1、设计总结 在进行仿真后，对负反馈对放大电路性能的影响有了进一步的理解，并且书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试时非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。

　2、心得体会 通过自己动手操作 Multisim 软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。