可控计数器电路设计
一、实验目的
1.掌握D触发器的应用；
2.掌握时序逻辑电路的设计方法；
3.熟悉可控计数器的实现方法。
二、实验器材
1.2输入与门
2.2输入或非门
3.非门
4.上升沿触发D触发器
5.数字时钟信号源
6.数字常量
7.四输入七段数码管
8.Ground
三、设计要求
用D触发器设计一个可控计数器。当X=0时，计数顺序为4→5→1→3→2→6→4；X=1时，计数顺序为4→6→2→3→1→5→4。组合电路采用与门、或非门及非门实现。
四、设计流程
1.逻辑抽象，得到电路的状态转移图
根据设计要求作出状态转移图，如图1所示。
图1 可控计数器状态转移图
2.可控计数器的状态转移表
由可控计数器的状态转移图可知，计数共有6个状态，因此采用3个触发器，其状态转移表如表1所示。
表1 可控计数器状态转换表
|
X |
PS |
NS |
||||
|
Q2n |
Q1n |
Q0n |
Q2n+1 |
Q1n+1 |
Q0n+1 |
|
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0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
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0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
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0 |
0 |
0 |
1 |
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1 |
1 |
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0 |
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1 |
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1 |
0 |
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1 |
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1 |
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0 |
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1 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
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1 |
1 |
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0 |
1 |
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1 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
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1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
3.确定表达式
根据表1得到Q2n+1、Q1n+1、Q0n+1的状态卡诺图，如图2所示，并由卡诺图得出状态方程，如式(1)所示。
图2 可控计数器状态卡诺图
4.表达式化简
根据式(1)以及D触发器的特性方程Qn+1=D，化简得到该电路的状态方程和激励方程，如式(2)所示。
5.确定逻辑电路图
根据式(2)，采用D触发器、与门、或非门以及非门方式得到可控计数器的电路原理图，如图3所示：
图3 基于D触发器的可控计数器原理图