实验七 小规模 SSI 计数器及其应用
一、实验目的
1. 熟悉触发器的逻辑功能。
2. 掌握小规模时序逻辑电路的设计方法、安装及调试。
3. 学会用状态转换表、状态转换图和时序图来描述时序逻辑电路的逻辑功能。
二、实验器件
1. 数字信源状态分析实验箱。
2. 74LS00、 74LS20、 74LS74、 74LS112。 3. 双踪示波器、 数字万用表。
三、实验原理
1、 SSI 时序逻辑电路设计原则和步骤：
SSI 时序逻辑电路设计原则是:当选用小规模集成电路时,所用的触发器和逻辑门电路的数目应最少,而且触发器和逻辑门电路输入端数目也应为最少,所设计出的逻辑电路应力求最简,并尽量采用同步系统。
同步时序电路设计步骤如下:
(1) 根据设计要求， 画出状态图和状态表。
(2) 状态编码。 把状态表中各个字符表示的状态规定一个二进制代码， 并使代码与各触发器的状态相对应。
(3) 选定触发器的类型。 不同逻辑功能的触发器驱动方式不同， 所以用不同类型触发器设计出的电路也不同。 因此， 在设计具体电路前必须根据需要选定触发器的类型。
(4) 根据代码形式的状态表和所选用的触发器直接写出输出方程。 或者根据状态表画出每个输出的卡诺图， 写出输出方程。
(5) 对照所选触发器的状态方程， 画出逻辑电路图。 (6) 检查设计的电路能否自启动。
四、实验内容
1. 试用 D 触发器和门电路设计一个四位扭环形计数器， 并能自启动。 状态转换图如图 10 所示：
图 10四位扭环形计数器状态转换图
状态转移表为：
表 9 四位扭环形计数器状态转移表
根据状态转移表画出卡诺图，并确定状态转移方程：
图11 四位扭环形计数器卡诺图
据此逻辑电路图如下：
U4AVCC5.0V7408NU3A7432NXLA11F4~1PR21D1QU1A5122D10~2PR2QU1B921D4~1PR1QU2A5122D10~2PR2QU2B9CQT31CLK~1Q6112CLK~2Q831CLK~1Q6112CLK~2Q8~1CLR1~2CLR~1CLR~2CLR74LS74N1374LS74N174LS74N1374LS74NV110kHz 5V 图 12 四位扭环形计数器逻辑电路图
由图12四位扭环形计数器逻辑电路图可得仿真结果如下图：
图13 四位扭环形计数器仿真结果
由图12四位扭环形计数器逻辑电路图和图13四位扭环形计数器仿真结果可
得：电路可以自启动。
五、实验总结
在设计时序逻辑电路时置“0”端接地，置“1”理论上放空，实际上，要接VCC端或者接输入端。
设计的时序电路不能自启动，说明工作中循环状态少于全状态，要进行破环设计，把剩余状态都引导到循环内，即让剩余状态的新状态为循环中的某一个状态，然后重新确定状态转移方程，画出新的状态转移图，验证自启动性。
通过实验，熟悉了触发器的逻辑功能。掌握了小规模时序逻辑电路的设计方法、安装及调试。并且学会用状态转换表、状态转换图和时序图来描述时序逻辑电路的逻辑功能。
实验七 小规模 SSI 计数器及其应用
