数字逻辑课设三位二进制加1计数器.

课程设计任务书

学生姓名 学生专业班级

指导教师 学 院 名 称 计算机科学与技术学院 题目：三位二进制加1计数器

初始条件：使用D 触发器( 74 LS 74 )、“与”门 ( 74 LS 08 )、“或”门( 74

LS 32 )、非门 ( 74 LS 04 )，设计三位二进制加1计数器。

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1．能够运用数字逻辑的理论和方法，把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合，设计一个有实际应用的数字逻辑电路。

2．使用同步时序逻辑电路的设计方法，设计三位二进制加1计数器。写出设计中的三个过程，画出电路图。

3．根据74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成电路引脚号，在设计好的三位二进制加1计数器电路图中标上引脚号。

4．在试验设备上，使用74 LS 74、74 LS 08、74 LS 32、74 LS 04集成电路连接、调试和测试三位二进制加1计数器电路。

设计报告书包括，设计逻辑电路，步骤完整和正确。正确和整洁画出逻辑电路图，标出使用的集成电路引脚。实验阶段，连线正确和整洁。记录调试逻辑电路，分析和解决碰见的问题。对实验结果分析，使设计结果满足题目要求。

指导教师签名： 2011 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 2011 年 月 日

1、课程设计目的

1、练习使用74 LS 74 、74 LS 08、74 LS 32 、74 LS 04等芯片器件做一个三位二进制计数器。

2、熟悉个元件的引脚图及其工作原理，熟悉电路板的构造及使用方法。 3、初步了解数字电路设计的基本方法，掌握一定的设计技巧，调试电路并学习排除过程中遇到的障碍。

4、进一步培养学生的动手能力、构思能力和解决问题的能力。

2、课程设计器材

1、数字逻辑实验板一块；

2、与门 ( 74 LS 08 ) 集成电路各若干 3、或门( 74 LS 32 ) 集成电路各若干 4、非门 ( 74 LS 04 )集成电路各若干 5、导线若干。

3、设计思路

1、分析题目，画出其原始状态图表；

2、查找D 触发器的激励函数表，根据D 触发器的激励函数表和状态图表画出状态转移真值表；

3、根据上面的状态转移真值表依次画出各个触发器的卡诺图，分析卡诺图，得出相应的激励函数表达式和输出函数表达式。 4、由激励函数表达式设计逻辑电路图，连线并调试。

4、设计原理

三位二进制加1计数器，既有000-111-000总共8个状态，分析状态的转移真，并根据D 触发器的激励函数表，画出电路的状态转移真值表。通过分析，可知本实验不需要用到输入X ，因此可直接画出所设计电路所需触发器的卡诺图，通过化简卡诺图，得出触发器的激励函数表达式，接着，根据激励函数表达式来设计实验的逻辑电路图，再根据逻辑电路图，按照引脚图连好线，调试电路板直至得到所需的结果。

5、设计方案的具体步骤

5.1、状态图

三位二进制加1计数器，总共有000-111等8个状态，每次时钟信号来的时候都加1，形成循环，电路的状态图如下：

由状态图可知本实验没有外部输入X ，各个状态在时钟信号到来的时候分别各自进行加1，直到加到111，又回到000状态，如此循环下去！

5.2、状态状态转移真值表

查找D 触发器的激励函数表，由D 触发器的激励函数表则可画出电路对应的状态转移真值表，从中得到在时钟信号到来时的状态所发生的转移，状态转移真值表如下：

状态转移真值表

由状态转移真值表很明显的能看出逻辑电路在时钟脉冲到来的时候各个状态的转移情况，通过表格，可以画出各个触发器的卡诺图，求出各自的表达式。

5.3、卡诺图

从状态转移真值表中可以得到在相应的状态下，在时钟信号到来的时候D 触发器的状态，即可通过真值表画出各个触发器的卡诺图，再通过卡诺图化简可求得各个触发器的激励函数表达式，从表格中得出的卡诺图如下所示：

卡诺图：

D 2： D 1：

D 0：

根据上面的卡诺图，在各个卡诺图中找到质蕴含项，对卡诺图进行化简得到激励函数表达式如下：

5.4、逻辑电路图

经过状态图、状态转移真值表和卡诺图得到了电路的激励函数表达式，由激励函数表达式可设计出逻辑电路图，并将时钟脉冲信号接到触发器上对应的位置，检查电路的设计有什么错误或疏漏，认真设计好电路图，经过设计，逻辑电路图如下：

6、电路调试

6.1、测试元件

首先，我们将将器材集齐在一起，把各个芯片拿出来进行测试，测试在电路板上进行，通过一个一个元件的测试，筛选出其中可以使用的芯片，去掉不可用的芯片，总共测试了D 触发器( 74 LS 74 )、“与”门 ( 74 LS 08 )、“或”门( 74 LS 32 )、非门 ( 74 LS 04 )等元件，一个与、或、非门元件有四个门可用，而器件有的引脚不能用，因此，排除点那些不可用的引脚，选可用的引脚，来连接电路。

6.2、连接电路

每个元件都检测好了之后，进行电路的连接，拿出导线若干，对照所设计的电路图，在电路板上进行连接，每个元件的连接都严格按照其对应的引脚图来连

接，注意到每个元件都要接高低电平。于是，先将所有元件的高低电平连接好，以保证每个元件

能够正

常工作，从而减少了疏漏和错误。

接着进行电路主要部分的连接，仔细查看核对照每个器件的引脚图，严格按照引脚图来连接，电路的连线图如图所示。

6.3、电路板的调试

将所有的导线连接好了之后，把电路板的电源接通，进行电路板的调试，刚开始调试的时候，电路板工作，接入时钟信号，可是所观察到的状态只有四个，于是我们仔细检查每个元件是否接上了高低电平，检查之后发现并没有发生导线接错的情况。

于是我们猜想应该是器材有问题，于是我们又将导线拆了，仔细再检查一遍每个器件是否能够正常工作，果然发现是器材的问题，器件的芯片有的引脚不能使用，于是我们检测出可供使用的引脚，并认认真真的再连接一次导线。终于，电路板工作并出现了8个连续的状态。

电路板调试成功！

7、电路故障分析

分析如下：

在调试的过程中，电路板工作时曾经出现过只有4个状态，即可猜想电路的导线连接并没有发生错误，问题应该在于器件方面，因为既然电路已经有了4个状态，要是导线连错的话，照常理来说是不会有4个状态的。于是我们将故障的原因指向了实验的器材方面，并从新检查一次器材，每一个元件，每一个元件的每一个引脚，我们都认认真真的再次检查一遍。

检查中果然发现器材的元件有的引脚并不能使用，于是我们将测试出的可用的引脚做上记号，做实验的时候只用那些有用的引脚。

电路连接好了之后在进行调试，电路出现了连续的8个状态，电路的调试成功！

8、集成电路引脚图

实验中使用到的D 触发器( 74 LS 74 )、“与”门 ( 74 LS 08 )、“或”门( 74 LS 32 )、非门 ( 74 LS 04 )等器件的引脚图如下：

74LS32

74LS04

74LS86

74LS74

9、课程设计心得体会

首先，这次课程设计是很有意义的。对于计算机专业的学生来说，动手能力十分重要的，而且现在的学生恰恰相反，很缺乏实际的动手能力，也许，他们的理论知识掌握的很好，但是，却始终无法将理论很好的结合到实践中去。所以，我想，这次是一次很好机会，一次锻炼的机会，希望从这次课程设计中，能真正提高我的动手能力，从而更好的投入到各门各科的学习当中。

其次，实验内容并不难。比较简单，只是电路板的熟悉及调试需要花较多的时间，在刚开始拿到电路板的时候，不熟悉电路板的构造及使用，很陌生，于是，我向老师和同学请教，经过一番思索，我对电路板越来越熟悉了，对于元件怎么插入也有了一定了解，自此，为我以后做好实验打下了结实的基础。于是我们三个开始动手做实验，刚开始，我们小组互相帮忙，有的负责拿导线，有的负责芯片的插入工作，再有的，负责查看芯片的引脚图，分工明细，大家合作得很愉快，实验过程有不懂的地方我们就相互请教，同学之间也不曾吝啬赐教，大家互相帮忙，互相协助，努力将课程设计做到最好。尽管中途出现过分歧，最后还是达成了一致的意见，最终目的是将课程设计做好，因此我们小组一直在努力着，不论遇到什么困难，我们小组都没有放弃，而是寻找方法，找到解决问题的方法，直到将所有的困难排除。

最后，此次课程设计我们三人均受益匪浅。这是我们的第一次课程设计，以前就听说了要做课程设计，那是还不知道课程设计究竟是怎么回事，直到现在才真正接触课程设计，所以，我们没有理由随意对待本次的课程设计，我们都应该认真的做好此次的课程设计，尽自己所能，全力将实验做好。数字逻辑对硬件知识要求较高，强调的是学生的动手能力，主要的也是训练学生的实际动手能力，通过这次实验，多多少少加强了学生的自信心，毕竟这是靠自己做出来的一点小成就，尽管微不足道，但是这位今后更好的发展夯实了基础，增强了信心。另外，从这次课程设计中我们还要注意人与人之间的合作关系，学会与人合作也是一门永恒的人生学习的课题。

总结，本次实验圆满成功，受益匪浅！

10、参考文献

[1] 胡家宝. 数字逻辑[M]. 机械工业出版社, 2007,47-48 .

[2] 杨萍. 组合逻辑电路的设计方法与技巧[J]. 长江职工大学学报, 1999,(03) . [3] 将大宗, 余秉军, 金德庆编著. 数字逻辑. 北京：电子工业出版社，1984

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本科生课程设计成绩评定表

班级： 姓名： 学号：

及格（60-69分）、60分以下为不及格

指导教师签名：

2011 年 月 日

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