【導(dǎo)讀】可編程邏輯器件進(jìn)行通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。此課題提出了一種基于復(fù)雜可編程邏輯器件通過EDA. 技術(shù)設(shè)計(jì)、仿真、實(shí)現(xiàn)序列檢測(cè)器。從而讓大家熟悉Verilog硬件描述語(yǔ)言的運(yùn)。統(tǒng)的一門技術(shù)，它也是一門正在高速發(fā)展的新型技術(shù)。合及優(yōu)化、邏輯布局布線以及邏輯仿真。它可以完成對(duì)特定的目標(biāo)芯片的適配?；幚硗瓿呻娮赢a(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)、性能分析以至IC版圖或PCB版圖的繪制。航空航天領(lǐng)域有應(yīng)用，也同樣應(yīng)用于化工、礦產(chǎn)、生物制藥、軍事等各個(gè)領(lǐng)域。目前許多大的公司、企事業(yè)單位以及科研部門都已經(jīng)廣泛的使用EDA技術(shù)。1）、前端設(shè)計(jì)、后端設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模；的行為以及各個(gè)子模塊之間的數(shù)據(jù)流圖；有的市場(chǎng)通用元器件。芯片種類多，數(shù)量大，受市場(chǎng)的限制；體積大。設(shè)計(jì)效率高、周期短；更能夠充分發(fā)揮設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性；設(shè)計(jì)成果的重用大大的節(jié)省了勞動(dòng)力。傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)只能在電路板上進(jìn)行設(shè)計(jì)，是一種搭積木式的方式，采用硬件描述語(yǔ)言作為

　　

【正文】 現(xiàn) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí) ： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 期： 20xx—— 20xx第 2學(xué)期 1 （一） （二） 目錄 一 基本知識(shí)點(diǎn) ................................................................................... 1 二 實(shí)驗(yàn)器件 ....................................................................................... 1 三 設(shè)計(jì)思路 ....................................................................................... 1 四 設(shè)計(jì)過程 ....................................................................................... 2 （一） 101101001 信號(hào)發(fā)生器 的設(shè)計(jì) ........................................ 2 （二） 101101001 序列信號(hào)檢測(cè)器的設(shè)計(jì) ................................ 5 五 引腳功能 ......................................................................................... 9 六 邏輯電路圖： ............................................................................... 11 七 實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形圖 ........................................................................... 12 八 設(shè)計(jì)心得體會(huì) ............................................................................... 12 19 （三） 一 基本知識(shí)點(diǎn) 掌握時(shí)序電路的設(shè)計(jì)方法和步驟 掌握觸發(fā)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 掌握移位寄存器的原理與應(yīng)用 4 熟悉集成 電 路的引腳排列； 5 掌握芯 片的 邏輯 功能及使用方法； 6 了解序列 產(chǎn) 生及 檢測(cè) 器的 組 成及工作原理 7 會(huì) 在 EWB 軟 件上 進(jìn) 行仿 真 ； （四） 二 實(shí)驗(yàn)器件 移位寄存器 74LS194 1片 負(fù)邊沿 JK觸發(fā)器 74LS112 1片 3 四輸入與非門 74LS20 1片 六輸入非門 74LS05 1片 5 電源一個(gè) 6 地線一個(gè) 7 與門，或門，非門若干個(gè) 8 時(shí)鐘脈沖一個(gè) （五） 三 設(shè)計(jì)思路 1 作原始狀態(tài)表 。 根據(jù)給定的電路設(shè)計(jì)條件構(gòu)成原始狀態(tài)表和狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖 2 2 狀態(tài)表的簡(jiǎn)化 。 原始狀態(tài)表通常不是最小化狀態(tài)表 ， 它往往包括多余的狀態(tài) ， 因此必須首先對(duì)它進(jìn)行簡(jiǎn)化 。 3 狀態(tài)分配 。 即對(duì)簡(jiǎn)化后的狀態(tài)給以編碼 。 這就要根據(jù)狀態(tài)數(shù)確定觸發(fā)器的數(shù)量并對(duì)每個(gè)狀態(tài)指定一個(gè)二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成的編碼 。 4 根據(jù)給定的電路設(shè)計(jì)條件選擇 觸發(fā)器 根據(jù) 5 作激勵(lì)函數(shù)和輸出函數(shù) 。 根據(jù)選用的觸發(fā)器激勵(lì)表和電路的狀態(tài)表 ， 綜合出電路中各觸發(fā)器的激勵(lì)函數(shù)和電路的輸出函數(shù) 。 ⑸ 6 畫邏輯圖，并檢查自啟動(dòng)功能 （六） 四 設(shè)計(jì)過程 1． （一） 101101001 信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)序列發(fā)生器 ， 在產(chǎn)生的信號(hào)序列中 ， 含有 “1011”信號(hào)碼 ， 要求 用一片移位寄存 器 ， 生成信號(hào)序列 “10110100”， 其中含有 1011 碼， 其設(shè)計(jì)按以下步驟進(jìn)行： 、 1 本實(shí)驗(yàn)所用儀器為移位寄存器 74LS194，確定移存器的位數(shù)n。因 M=9，故 n≥ 4，用 74LS194 的四位。 2確定移存器的九個(gè)獨(dú)立狀態(tài)。將序列碼 101101001按照每四位一組，劃分為九個(gè)狀態(tài)，其遷移關(guān)系如下所示： 3作出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表及狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如下： CP 的順序 Q3 Q2 Q1 Q0 D0 0 0 0 0 0 1 3 1 0 0 0 1 0 2 0 0 1 0 1 3 0 1 0 1 1 4 1 0 1 1 0 5 0 1 1 0 1 6 1 1 0 1 0 7 1 0 1 0 0 8 0 1 0 0 1 9 1 0 0 1 0 10 0 0 1 0 1 4 畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖 4 5 根據(jù)以上轉(zhuǎn)化圖，畫出卡諾圖 Q1 Q0 Q3 Q2 00 01 11 10 00 1 0 1 01 1 1 1 11 0 10 0 0 0 6 利用以上卡諾圖將化簡(jiǎn)，得到 D0 =／ Q3／ Q0+／ Q3Q2／ Q1 7 根據(jù) 74LS194 功能 ,將 D0作為輸入 ,在 Q0端即得到所要的101101001 序列 . 0010 0101 1011 0000 0001 1001 0110 0100 1010 1101 5 2． （二） 101101001 序列信號(hào) 檢測(cè)器的設(shè)計(jì) 用 負(fù)邊沿 JK 觸發(fā)器 74LS112， 設(shè)計(jì)一個(gè) “1011”序列檢測(cè)器 。 當(dāng)輸入的信號(hào)序列有 “1011”時(shí) ， 輸出 Z 為 “1”， 其他序列 Z 輸出為 “0 設(shè)計(jì)過程： 1 由給定的邏輯功能建立原始狀態(tài)圖和原始狀態(tài)表 從給定的邏輯功能可知，電路有一個(gè)輸入信號(hào) D0和一個(gè)輸出信號(hào) Z,電路功能是對(duì)輸入信號(hào) D0的編碼序列進(jìn)行檢測(cè)，一旦檢測(cè)到信號(hào) D0出現(xiàn)連續(xù)編碼 1101 序列時(shí)，輸出為 1，檢測(cè)到其他編碼序列，則輸出均為 0. (1) 、 設(shè)計(jì)思路 序 列 檢 測(cè) 器 的 基 本 工 作 過 程 ： 序列檢測(cè)器用于檢測(cè)一組或多組由二進(jìn)制碼 組成的脈沖序列信號(hào)，在數(shù)字通信中有著廣泛的應(yīng)用。當(dāng)序列檢測(cè)器連續(xù)收到一組串行二進(jìn)制碼后，如果這組碼與檢測(cè)器中預(yù)先設(shè)置的碼相同，則輸出 1，否則輸出 0。由于這種檢測(cè)的關(guān)鍵在于正確碼的收到必須是連續(xù)的，這就要求檢測(cè)器必須記住前一次的正確碼及正確序列，直到在連續(xù)的檢測(cè)中所收到的每一位碼都與預(yù)置的對(duì)應(yīng)碼相同。在檢測(cè)過程中，任何一位不相等都將回到初始狀態(tài)重新開始檢測(cè)。方框圖如下： 6 ： （ 2） 分析 ： （?。┹斎胱兞?： X代表輸入信號(hào)序列 輸出變量 ： Z代表檢測(cè)結(jié)果 ， 檢測(cè)到 “1011”序列 ， 輸出為 1 設(shè)置狀態(tài) ： ：； S0 初始狀態(tài) ， 電路還未接收到一個(gè)有效的 1； S1 收到一個(gè) 1后的狀態(tài) ； S2 連續(xù)收到 10以后的狀態(tài) ； S3連續(xù)收到 101以后的狀態(tài) ； S4 連續(xù)收到 1011 以后的狀態(tài) 。 （ⅱ）電路的初始狀態(tài)為 S0。在此狀態(tài)下，電路輸出 Z=0，這時(shí)可能的輸 入有 A=0 和 A=1 兩種情況。當(dāng) CP 脈沖相應(yīng)邊沿到來(lái)時(shí)，若 A=0，則是收到 0，應(yīng)保持在狀態(tài) S0不變，電路輸出 Z=0；若 A=1，表示電路收到一個(gè) 1，則轉(zhuǎn)向狀態(tài) S1電路輸出 Z=0。當(dāng)狀態(tài) S1時(shí)，若 A=0，則表明連續(xù)輸入編碼為 10，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S2，電路輸出 Z=0；若 A=1, 應(yīng)保持在狀態(tài) S1不變，電路輸出 Z=0。當(dāng)狀態(tài) S2時(shí)，若 A=0，則回到初始狀態(tài)，重新開始檢測(cè)；若 A=1，則表明連續(xù)輸入編碼為 101，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S3，電路輸出 Z=0。 當(dāng)狀態(tài) S3時(shí)，若 A=0，則表明連續(xù)輸入編碼為 10，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S2， 若 A=1，則表明連續(xù)輸 入編碼為 1011，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S4， 輸出 Z=1。 當(dāng)狀態(tài) S4時(shí)，若 A=0，則表明連續(xù)輸入編碼為 10，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S2，若 A=1，則表明輸入編碼為 1，轉(zhuǎn)向狀態(tài) S1。 (3)根據(jù)上述分析，列出狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 列狀態(tài)轉(zhuǎn)換表 7 S0 0 1 S0 S0／ 0 S1／ 0 S1 S2／ 0 S1／ 0 S2 S0／ 0 S3／ 0 S3 S2／ 0 S4／ 1 S4 S2／ 0 S1／ 0 由轉(zhuǎn)換表可知， S1 和 S4 是等效狀態(tài)，進(jìn)行狀態(tài)化簡(jiǎn)， 2 狀態(tài) 分配：分 別 用觸發(fā)器狀態(tài)的 Q2Q1的 00、 0 11 來(lái) 表示S0、 S S S3,則從狀態(tài)轉(zhuǎn)換表畫出電路次態(tài)和輸出的卡諾圖 X Q2Q1 0 1 S0(00) 00／ 0 01／ 0 S1(01) 10／ 0 01／ 0 S3(11) 10／ 0 01／ 1 S2(10) 00／ 0 11／ 0 電路次態(tài)／輸出的卡諾圖 Q1(n+1) Q2Q1 X S0 00 S1 01 S3 11 S2 10 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 X 8 Q2(n+1) Q2Q1 X S0 00 S1 01 S3 11 S2 10 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 Z Q2Q1 X S0 00 S1 01 S3 11 S2 10 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 Q1(n+1)= X, Q2(n+1)= Q1／ X + X Q2／ Q1 Z= X Q2 Q1 由上式得驅(qū)動(dòng)方程： J1=X, K1=／ X J2= Q1／ X, K2= X／ Q1+ Q1／ X 輸出方程： Z= X Q2 Q1 狀態(tài)圖： 9 狀態(tài)圖 (已化簡(jiǎn) ) （七） 五 引腳功能 1 JK 觸發(fā)器 10 2 74LS194 11 （八） 六 邏輯電路圖： 12 （九） 七 實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形圖 （十） 八 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 本次課程設(shè)計(jì)至此已經(jīng)接近尾聲，兩周的時(shí)間雖然很短暫，但在這兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)過程中收獲頗豐 。設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容就是 EWB 環(huán)境中，利用移位寄存器和雙 JK 觸發(fā)器，設(shè)計(jì) 101101001 數(shù)據(jù)發(fā)生器和 1011 數(shù)據(jù)檢測(cè)器，整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，首先，我更加熟練掌握了 EWB 軟件的使用方法，以及熟練了畫狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖和卡諾圖；其 次，對(duì) 數(shù)字電路這門課程有了更深的了解，因?yàn)檎n程設(shè)計(jì)本身要求將以前所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的電路設(shè)計(jì)當(dāng)中去，在 實(shí)驗(yàn) 的設(shè)計(jì)過程中，無(wú)形中便加深了對(duì)數(shù)字電路的了解及運(yùn)用能力，對(duì)課本以及以前學(xué)過的知識(shí)有了一個(gè)更好的總結(jié)與理解； 再次 ，在 狀態(tài)轉(zhuǎn)化及 EWB 連線 的過程中總會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要我們細(xì)心解決， 在設(shè)計(jì)過程中我們需要運(yùn)用各種手段去查找資料，這增長(zhǎng)了我們的自學(xué)的能力。我們不僅更好地理解所學(xué)的理論知識(shí)，更重要的是把知識(shí)從書中提煉出來(lái)運(yùn)用到生活中，這是一種質(zhì)的飛躍。 13 感謝學(xué)校給我們這次機(jī)會(huì)，鍛煉了我們的動(dòng)手能力。通過這次 課設(shè)讓我明白了理論和實(shí)際操作之間差距，而且也讓我很明確得意識(shí)到自己在數(shù)電上有很多的知識(shí)漏洞，以后應(yīng)該多鉆研一下。 同時(shí)也感謝指導(dǎo)老師在設(shè)計(jì)過程中的 輔導(dǎo)以及同學(xué)的幫助 。 [參 考文 獻(xiàn) ] 數(shù) 字 電 子技 術(shù) 基 礎(chǔ) 閻 石主 編 4版 –北京：高等 教 育出版社， 1