swnAAA实验三-时序逻辑电路

实验三 时序逻辑电路

学习目标：

1、 掌握时序逻辑电路的一般设计过程

2、 掌握时序逻辑电路的时延分析方法，了解时序电路对时钟信号相关参数的基本要求 3、 掌握时序逻辑电路的基本调试方法

4、 熟练使用示波器和逻辑分析仪观察波形图

实验内容：

1、 广告流水灯（第 9 周课内验收） 用触发器、组合函数器件和门电路设计一个广告流水灯，该流水灯由 8 个 LED 组成，工作时始终为 1 暗 7 亮，且这一个暗灯循环右移。 (1) 写出设计过程，画出设计的逻辑电路图，按图搭接电路 (2) 将单脉冲加到系统时钟端，静态验证实验电路

(3) 将 TTL 连续脉冲信号加到系统时钟端，用示波器观察并记录时钟脉冲 CP、触发器的输出端 Q2、Q1、 Q0 和 8 个 LED 上的波形。

2、 序列发生器（第 10 周课内实物验收计数器方案） 分别用 MSI 计数器和移位寄存器设计一个具有自启动功能的 01011 序列信号发生器 (1) 写出设计过程，画出电路逻辑图

(2) 搭接电路，并用单脉冲静态验证实验结果

(3) 加入 TTL 连续脉冲，用示波器观察观察并记录时钟脉冲 CLK、序列输出端的波形。 3、4 位并行输入-串行输出曼切斯特编码电路（第10周课内验收，基础要求占70%，扩展要求占30%）

在电信与数据存储中, 曼彻斯特编码（Manchester coding），又称自同步码、相位编码（phase encoding，PE），它能够用信号的变化来保持发送设备和接收设备之间的同步，在以太网中，被物理层使用来编码一个 同步位流的时钟和数据。曼彻斯特编码用电压的变化来分辨 0 和 1，从高电平到低电平的跳变代表 0，而从 低电平到高电平的跳变代表 1。信号的保持不会超过一个比特位的时间间隔。即使是 0 或 1 的序列，信号也 将在每个时间间隔的中间发生跳变。这种跳变将允许接收设备的时钟与发送设备的时钟保持一致，图 3.1 为曼切斯特编码的例子。

设计一个电路，它能自动加载 4 位并行数据，并将这4位数据逐个串行输出（高位在前），每个串行输 出位都被编码成曼切斯特码，当 4 位数据全部传输完成后，重新加载新数据，继续传输，如图 3.2 所示。

(1) 写出设计过程，画出电路逻辑图，设计不允许手动加载数据。

(2) 加入 TTL 连续脉冲，用示波器观察观察并记录时钟脉冲 CLK、串行数据输出端的波形。

(3) 给串行数据增加起始位和结束位，其中起始位为“0”，结束位为“1”，起始和结束位同样要编码 成曼切斯特码，波形图参看图 3.3（扩展部分，选作）

实验内容： 1.广告流水灯 设计过程

八个流水灯，工作时始终为1暗7亮，一个循环总共8个状态。由此可以得出结论，选用3个D触发器构成三个状态，再由一个74138实现八个流水灯1暗7亮的工作状态。 8个循环过程分别为：

000→001→010→011→100→101→110→111→000； 真值表：

????????0??1??2 ??+1??0 000 001 010 011 100 0 0 0 1 1 ??+1??1 0 ??+1??2 1 ??0 0 0 0 1 1 ??1 0 1 1 0 0 ??2 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1

101 110 111 卡诺图：

???????????????????最简与或表达式：??0= ?????? + ??????+ ?????? 0120102

1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 化简结果：??0= ???? ????????? 012

????????????最简与或表达式：??1= ???? + ?????? 1212

化简结果：??1= ???? ????? 21

化简结果：??2= ???? 2

逻辑电路图

首先组合三个D触发器，并将其封装成一个元件。如下图所示

使用三个D触发器封装的元件，连接??2，??1，??1。如下图所示

使用74138数据选择器，实现八个状态的显示。如下图所示

实物连接图：

示波器观察结果：