1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書</p><p>　　題目： 循環(huán)碼計(jì)數(shù)器 </p><p>　　學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院 </p><p>　　年級專業(yè)： 工業(yè)自動化3班 </p><p>　　學(xué) 號：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 任文舉、李婷 </p><p>　　教師職稱： 實(shí)驗(yàn)師 </p><p>　　課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　說明：此表一式四份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、基

3、層教學(xué)單位、系部各一份。</p><p><b>　　年 月 日 </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 摘要……………………………………………………………………………4</p><p>　　第2章 設(shè)計(jì)說明……………………………………………

4、…………………………4 </p><p>　　2-1格雷碼……………………………………………………………………………5</p><p>　　2-1-1格雷碼介紹……………………………………………………………………5</p><p>　　2-1-2格雷碼轉(zhuǎn)換……………………………………………………………………5</p><p>　　2-2設(shè)計(jì)思

5、路…………………………………………………………………………6</p><p>　　第3章 基本原理及相關(guān)參數(shù)計(jì)算……………………………………………………6</p><p>　　3-1總原理圖…………………………………………………………………………7</p><p>　　3-2模塊介紹…………………………………………………………………………7</p>

6、<p>　　3-2-1計(jì)數(shù)模塊………………………………………………………………………9</p><p>　　3-2-2指示燈模塊……………………………………………………………………9</p><p>　　3-2-3蜂鳴模塊………………………………………………………………………10</p><p>　　3-2-4數(shù)碼管模塊………………………………………………

7、……………………10</p><p>　　第4章 波形仿真圖……………………………………………………………………12</p><p>　　第5章 管腳鎖定及硬件連線…………………………………………………………13</p><p>　　第6章 總結(jié)……………………………………………………………………………13</p><p>　　參考文獻(xiàn)

8、…………………………………………………………………………………14</p><p><b>　　第一章 摘要</b></p><p>　　EDA技術(shù)，就是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模可編程邏輯器件的開發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動完成用軟件的方式設(shè)計(jì)的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的邏輯

9、編譯、邏輯簡化、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒囊婚T新技術(shù)。</p><p>　　電子系統(tǒng)的仿真分為兩個階段：設(shè)計(jì)前期的系統(tǒng)級仿真和設(shè)計(jì)過程的電路級仿真。系統(tǒng)級仿真主要驗(yàn)證系統(tǒng)的功能，電路級仿真主要研制系統(tǒng)的性能，決定怎樣實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所需的精度。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)通過

10、用EDA技術(shù)，完成設(shè)計(jì)電路的仿真，并上箱驗(yàn)證，使同學(xué)們更熟練地掌握設(shè)計(jì)知識，并檢驗(yàn)正誤進(jìn)行調(diào)試和改進(jìn)，進(jìn)而加深對所學(xué)知識的理解與靈活應(yīng)用。</p><p><b>　　第二章 設(shè)計(jì)說明</b></p><p><b>　　2—1 格雷碼</b></p><p>　　2-1-1格雷碼介紹</p><p&

11、gt;　　將一定位數(shù)的數(shù)碼按一定的規(guī)律排列起來表示特定對象，稱為代碼或編碼，將形成這種代碼所遵循的規(guī)則稱為碼制。</p><p>　　格雷碼是一種較常用的碼制。格雷碼也成為循環(huán)碼，是一種無權(quán)碼，其特點(diǎn)是任意兩組相鄰代碼之間只有一位不同，每一位代碼以固定的周期循環(huán)，循環(huán)碼計(jì)數(shù)時(shí)每次狀態(tài)轉(zhuǎn)換只有一位發(fā)生變化，可靠性高。典型格雷碼與二進(jìn)制碼的對照表如圖所示：</p><p>　　2-1-2格雷碼

12、轉(zhuǎn)換</p><p>　　二進(jìn)制碼 格雷碼(編碼)：從右邊第一位起，依次將每一位與左邊一位異或（XOR），作為對應(yīng)格雷碼該位的值，最左邊一位不變（相當(dāng)于左邊是0）；</p><p>　　格雷碼 二進(jìn)制碼(解碼)：從左邊第二位起 ，將每位與左邊一位解碼后的值異或，作為該位解碼后的值（最左邊一位依然不變）。 </p><p><b>　　2—

13、2 設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　由設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)可知，本設(shè)計(jì)需要完成對十六種狀態(tài)碼的計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)容量為16，故可以以一個集成四位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74161為基礎(chǔ)，借助二進(jìn)制碼和格雷碼的轉(zhuǎn)換關(guān)系，設(shè)計(jì)循環(huán)碼計(jì)數(shù)器。</p><p>　　74161為16進(jìn)制計(jì)數(shù)器，上升沿觸發(fā)。輸入時(shí)鐘脈沖CLK，輸出端將實(shí)現(xiàn)0000-1111的循環(huán)計(jì)數(shù)，并在1111時(shí)輸出進(jìn)位輸出

14、。將74161四位輸出端通過門電路的鏈接，幾個實(shí)現(xiàn)普通二進(jìn)制到格雷碼的轉(zhuǎn)換。將轉(zhuǎn)換后的格雷碼作為循環(huán)計(jì)數(shù)模塊的輸出。</p><p>　　循環(huán)計(jì)數(shù)模塊的輸出用來LED等的工作狀態(tài)，并進(jìn)一步通過門的處理控制數(shù)碼管的顯示。</p><p>　　74160為10進(jìn)制計(jì)數(shù)器，上升沿觸發(fā)。輸入時(shí)鐘脈沖CLK，輸出端將實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，通過其同步置數(shù)端實(shí)現(xiàn)進(jìn)制轉(zhuǎn)換，以控制蜂鳴器的蜂鳴時(shí)間。同時(shí)，需要一個D

15、觸發(fā)器為蜂鳴器提供一定時(shí)間的高電平使其蜂鳴來顯示有進(jìn)位。</p><p>　　基本原理及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)與運(yùn)算</p><p><b>　　3-1 總原理圖</b></p><p><b>　　原理圖簡介：</b></p><p>　　時(shí)鐘輸入端CLK1、 CLK2的頻率為1HZ，當(dāng)試驗(yàn)箱開關(guān)閉合后，循

16、環(huán)碼計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，彩燈L9、L10、L11、L18依據(jù)循環(huán)碼的輸出不斷亮滅，表示出循環(huán)碼的變化。當(dāng)74161計(jì)數(shù)達(dá)到16時(shí)，進(jìn)位輸出端輸出高電平，進(jìn)位信號燈點(diǎn)亮，D觸發(fā)器被觸發(fā)，Q輸出高電平，此時(shí)74160開始工作，進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)觸發(fā)蜂鳴器。當(dāng)74160計(jì)數(shù)到5時(shí)，蜂鳴器停止蜂鳴。這時(shí)蜂鳴器剛剛蜂鳴了五秒。</p><p><b>　　3-2 模塊介紹</b></p>&l

17、t;p><b>　　3-2-1計(jì)數(shù)模塊</b></p><p>　　一、如圖所示，計(jì)數(shù)模塊的基本芯片為一個集成同步十六進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器74161；</p><p><b>　　功能說明：</b></p><p>　　1、 74161的清零端是異步的，當(dāng)清零端有效（RD’=0）時(shí)，不論其他功能端為何種狀態(tài)，計(jì)數(shù)器都將復(fù)位

18、，返回QDQCQBQA=0000;</p><p>　　2、當(dāng)RD’=1，LD’=0時(shí)，計(jì)數(shù)器處于預(yù)置數(shù)狀態(tài)，之后的第一個CLK信號的上升沿，將預(yù)置輸入端加載的數(shù)據(jù)送入計(jì)數(shù)器，有QDQCQBQA=DCBA;</p><p>　　3、只有當(dāng)置數(shù)清零端無效（RD’=LD’=1）且使能端有效（EP=ET=1）時(shí)，計(jì)數(shù)器才能正常計(jì)數(shù)，在每個CLK的上升沿，計(jì)數(shù)值加1；</p><

19、;p>　　4、當(dāng)RD’=LD’=1，并且EP任意，ET=0時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，但進(jìn)位信號C=0；當(dāng)RD’=LD’=1，并且EP=0，ET=1時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)位信號C取決于所保持的計(jì)數(shù)狀態(tài)值。</p><p>　　二、由74161輸出的是8421碼，要將其轉(zhuǎn)換為格雷碼，則需要從最低位開始，依次與其高一位進(jìn)行異或，而最高位保持不變。</p><p><b>　

20、　指示燈模塊</b></p><p>　　如圖所示，四個彩燈直接與格雷碼有關(guān)，高電平亮，低電平滅，則可以表示格雷碼的改變狀態(tài)（四個彩燈均需要外接）；指示燈與74161的進(jìn)位輸出端直接相連，則每當(dāng)74161完成16個數(shù)的循環(huán)，即輸出為1111（轉(zhuǎn)換的格雷碼為1000時(shí)）有進(jìn)位，指示燈亮，沒有進(jìn)位時(shí)，指示燈滅。</p><p><b>　　蜂鳴模塊</b>&l

21、t;/p><p>　　如圖所示，當(dāng)74161完成16個數(shù)的循環(huán)有進(jìn)位時(shí)，進(jìn)位輸出端會給D觸發(fā)器一個高電平，使得D觸發(fā)器觸發(fā)，Q=D均為高電平，此時(shí)蜂鳴器響，74160使能端有效開始計(jì)數(shù)；進(jìn)位提供的一個脈沖過后，D觸發(fā)器的時(shí)鐘信號為低電平，此時(shí)觸發(fā)器有保持作用，因而74160繼續(xù)工作；當(dāng)74160計(jì)數(shù)到5時(shí)，取非返回觸發(fā)器清零端和74160的置數(shù)端，則此時(shí)觸發(fā)器輸出為零，蜂鳴器停止聲響，74160使能端無效停止工作。此

22、過程蜂鳴器恰好蜂鳴5秒。</p><p><b>　　數(shù)碼管模塊</b></p><p>　　如圖所示，把74161的輸出轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，再將其與兩個數(shù)碼管相連，使數(shù)碼管顯示從0-15這16個數(shù)，表示16種狀態(tài)。具體轉(zhuǎn)換真值表如下：</p><p><b>　　則有：1>十位數(shù)</b></p><

23、p>　　H=0，G=0，F(xiàn)=0，E=QD(QB+QC)</p><p><b>　　2>個位數(shù)</b></p><p>　　D=QDQC’DB’,C=QD’QC+QDQCQB, B=QD’QC’QB+QD’QCQB+QDQCQB’,A=QA</p><p>　　第四章 波形仿真圖</p><p>　　波形圖

24、符合要求，在蜂鳴器DD處，由于鎖定了管腳，造成了鳴響時(shí)間稍稍的提前。</p><p>　　第五章 管腳鎖定及硬件連線</p><p><b>　　5-1管腳鎖定</b></p><p>　　對數(shù)碼管管腳進(jìn)行鎖定</p><p><b>　　5—2硬件連線</b></p><p&

25、gt;　　彩燈及時(shí)鐘信號與外部連線</p><p><b>　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　一個星期的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)束了，期間我學(xué)到了很多東西。對于我的循環(huán)碼設(shè)計(jì)，經(jīng)過了多次的改進(jìn)，由不成熟到最終成功出現(xiàn)要求的現(xiàn)象，我對于所學(xué)的知識得到了進(jìn)一步的理解。</p><p>　　通過這次實(shí)踐，有效地將理論應(yīng)用上和所學(xué)的知識聯(lián)系起來。數(shù)電中

26、學(xué)習(xí)過有關(guān)計(jì)數(shù)器的知識，循環(huán)碼計(jì)數(shù)器是將通常用的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行一些改變使其輸出以格雷碼的形式體現(xiàn)出來的計(jì)數(shù)器。通過運(yùn)用他們，使我更加理解了他們的重要作用，為今后的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。 雖然我設(shè)計(jì)的電路與其實(shí)現(xiàn)的功能都相對簡單，不過這個電路從接到題目、構(gòu)思框架、進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真波形、調(diào)試電路到最后全部功能的實(shí)現(xiàn)，也是經(jīng)過了非常認(rèn)真的思考和多次的實(shí)踐的。通過這次課程設(shè)計(jì)，我初步掌握了MAX+plusⅡ的使用方法，成功使用它進(jìn)行了一次可編

27、程邏輯器件的設(shè)計(jì)；加強(qiáng)了對數(shù)字邏輯電路知識的掌握；提高了動手實(shí)踐能力和獨(dú)自解決問題的能力；并且體會到了掌握知識技能要從理論和實(shí)踐兩方面入手，雙管齊下，兩邊都不能放松。我以后也會珍惜這次難得經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　感謝老師們的嚴(yán)格要求，使我們每個人認(rèn)真的完成了實(shí)驗(yàn)，收獲頗豐。今后一定更加努力，成為一名優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)員。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><