D触发器构成的余3码计数器数电课设报告 23

D触发器构成的余3码计数器 1.绪论

随着当代电子信息技术的发展，计数器被广泛运用于各个系统。在我的生活当中随处可以接触到有关的电子类产品，例如简单的计数系统，传呼系统与通讯系统。数字电子技术课程设计作为集中实践性教学环节，是在“模拟电子技术”课程之后集中安排的重要实践性教学环节。我们运用所学到的知识，动手又动脑，在老师的指导下，通过某一专题独立的开展电子电路的设计与实验，培养我们分析，动手解决实际电路问题的能力。它是我们电类专业的学生必须进行的一种综合性训练。

本次课程设计加深了我们对所学理论知识的理解，并能将其熟练运用，做到理论与实际相结合。通过对电路的分析与实现，培养了我们学生的自主学习与分析能力，相信每个同学都会在这个课程设计之后都会为将来的学习，毕业设计以及工作打下坚实的基础。

从课程设计出发，通过各个设计环节的工作达到以下的要求: 第一， 让学生初步掌握电子线路的实验，设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，

查阅文献资料，并收集，分析类似电路性能，并通过组装调试等实践活动，是电路达到性能指标。

第二， 课程设计为以后的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实验，而课

程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析，定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法。

第三， 培养勤于思考的习惯，通过设计与制作类似电子产品，增强学生对于这方面的

学习兴趣与自信心。

本次课程设计以数字电子技术为基本理论基础，着重掌握电路的设计调试方法。本课程设计应满足以下要求：

（1） 综合运用数字电子技术课程中所学的理论知识独立完成一个实际应用电路的设

计。

（2） 通过查阅各个参考文献资料，培养独立分析与解决问题的能力。 （3） 熟悉常用元器件的类型与特性，并掌握合理选用原则。 （4） 掌握在软件中电子电路的安装与调试。 （5） 学会撰写课程设计论文。

（6） 培养严肃认真的工作学习作风与严谨的科学态度。

（7） 由于课程实验是分组完成，所以培养团队协作能力尤为重要。 2设计目的及要求 2.1设计目的

本次课程设计题目为用D触发器设计出一个余3码计数器，通过在课堂的学习我们可以知道，余3码为几种常用的BCD码的编码方式，是一种四位二进制数，它是每个8421BCD码的每个码组加3（0011）形成的。在设计过程中，首先需要对数字电路概念有清晰的了解，并清楚的明白所做课程设计的最终目的，即完成电路设计。

此课程设计的最终目的即为，用D触发器设计余3码计数器，期间，也要达到以下目的，熟悉时序逻辑电路的设计方法，用D触发器与各个门电路组成余3码计数器，学会在Multisim11.0软件中进行电路模拟与仿真。 2.2设计要求

（1）通过查阅资料，了解D触发器的主要作用与各个性能，对各个元器件的作用有初步了解。

（2）了解各个门电路的作用和连接方法，对所计算的真值表，状态图进行处理，写出

各个输入端的激励方程，画出逻辑图，检查是否具有自启动功能，在确定各个输入端输入方程后即可以连线完成。

（3）设计电路应满足最基本设计要求，可以完成计数功能，并满足余3码显示规则。 （4）在Mulsitim软件中进行元件连接，并对连接好的电路进行仿真模拟，观察连接的晶体管的数据显示。设计出的电路完成模拟即可以完成实验。 3设计电路

设计电路是这次课程设计的主要任务，对电路的理解与分析是此次课程设计的重中之重，对于电路的整体思想把握是能否成功的关键。 3.1电路分析

这次需要设计的是D触发器构成的余3码计数器，所以我们需要对D触发器有基本的了解和认识，并且对余3码也需要熟悉。因为余3码为基本四位二进制的码，而且每个D触发器只能储存一位二进制数，所以我们综合需要采用四个基本D触发器进行电路设计，对于每个D触发器的输入端，我们要进行确切计算。首先，我们要将正确的真值表写出来，其次根据真值表把卡诺图表达出来，通过卡诺图画出卡诺圈，然后就可以写出电路的激励方程，最后根据激励方程可以计算出不描述的多余的状态，可见其电路具有自启动功能。我们可通过激励方程确定D触发器输入端的输入源，而后就可以进行电路的初步连接了。

下面是我们的具体计算过程：

（1） 做出相应的余3码BCD计数器状态转移图（图 1）： Q3 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 Q2 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 Q1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 Q0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Q3n+1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 Q2n+1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 Q1n+1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 Q0n+1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 图 1

（2） 根据图 1的状态转移图，我们即可以的出各个卡诺图（图 2）：

Q1Q0 Q3Q 2 00 01 11 10 （Q3n+1） Q1Q0 Q3Q 2 00 01 11 10(Q2n+1) 00 * 0 0 1 00 * 1 0 0 01 * 0 * 1 01 * 1 * 0 11 0 1 * 1 11 1 0 * 1 10 * 0 * 1 10 * 1 * 0

Q1Q0Q3Q 2 00 01 11 10（Q1n+1） Q1Q0Q3Q 2 00 01 11 10（Q0n+1） 00 * 0 1 0 00 * 1 1 1 01 * 1 * 1 01 * 0 * 0 11 0 0 * 0 11 0 0 * 0 10 * 1 * 1 10 * 1 * 1 图 2

图2 即为所有卡诺图 ，根据卡诺图我们可以画出卡诺圈，而后便能写出整个电路的激励方程，D0=Q0，D1=Q3Q2Q1+Q1Q0+Q1Q0，D2=Q3Q2Q1+Q2Q1Q0+Q2Q1Q0，D3=Q3Q2+Q2Q1Q0。

通过电路的激励方程我们便可以求出其他的多余六种状态（图 3）： Q3 1 1 1 0 0 0 Q2 1 1 1 0 0 0 Q1 0 1 1 0 0 1 Q0 1 0 1 0 1 0 Q3n+1 0 0 0 0 0 0 Q2n+1 0 0 0 0 0 0 Q1n+1 1 1 0 0 1 1 Q0n+1 0 1 0 1 0 1 图 3

由图3我们可以看到状态表可以构成循环，即电路具有自启动功能。所以通过我们的各个计算得出的激励方程，能够确定电路的输入端接口。

在对电路完成整体分析之后，我们接下来就可进行电路图的基本设计。 3.2电路图设计

在以上的计算中，我们得出了各个输入端口的激励方程，在知道激励方程后我们就可以进行电路软件模拟实验。在软件中通过各个门电路，我们就可以完成连线，选好四个D触发器后我们能通过激励方程连好以下的基本电路（图 4）：

图 4

在连接完基本电路后，我们需要对电路进行完整性设计，cp端接入时钟控制信号，并接地，将输出端接出连接到一个晶体管上，这样就可以观察到输出信号，得到一个完整的D触发器构成的余3码计数器（图 5）：

图 5

以上即为整个电路的原理和设计过程，在Mulsitis11.0的软件中进行电路仿真与模拟可以对设计好的电路完成检验。电路设计整体完成。 4结论总结

通过两周的数字电路课程设计，我们将上课没有搞明白的各个方面都已经熟记于心，对于数字电路设计的核心思想也都有了深刻体会。开始对D触发器的各个功能都没有熟练操作与了解，在这次设计之后不仅对D触发器有了更深的认识，同时对于余3码的技术方式也有了深刻的了解。通过我们设计的电路完成了题目的要求，用四片D触发器构成了一个余3码计数器。

在Mulsitim11.0软件中，对电路的连接也是很考察动手操作能力的，对电路的各个元件的了解也是十分重要的，对元器件的性能掌握可以让我们更加快速并且准确的完成电路的设计与连接。与此同时，之前的计算，对于状态表的完成，激励方程的计算都是十分重要的。整体来说这一次的数字电路课程设计对我们的作用与意义是十分重要的，不仅锻炼了我们的思维能力还锻炼了我们亲自动手解决问题的能力，学到了很多东西。 5收获心得

在本次课程设计过程中，经常会遇到这样或那样的状况，就是心里老想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路总是实现不了，因此在这上面用去的时间用去很多。我觉得做课程设计同时也是对课本知识的巩固与加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好地理解并运用各个元器件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元器件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。平时看课本时，很多问题老是弄不清楚，做完课程设计，很多问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。比如一些芯片的功能，通过自己亲自动手实践我们对各个元件印象深刻。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，所以期末之后的这次课程设计对我们的作用是非常大的。

经过两个星期的学习与实践，过程曲折可谓一语难尽。在此期间我们也失落过，也曾一度激情高涨。从开始满腹盛情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。劳动是生活永恒不变的话题。

通过这次课程设计，我才真正领略到了“艰苦奋斗”这个词的真正含义，我才意识到老一辈电子设计者为我们社会的付出。我想说，设计确实辛苦，但也苦中有乐，在如今单一

的理论学习中，很少有实践的机会，通过这次团队的课程设计我和同学的距离更近了一步，我们相互帮助，默契配合，有说有笑，一起努力。但我们看到所作出的结果时，心中也免不了产生兴奋。也许有人不喜欢这种工作，但我们认为无论做什么只要有意义就是好的。

社会需要我们，我们也可以为社会而工作。既然如此，那还有什么必要失落呢？于是我们决定沿着自己的路，执着的走下去。同时我们的工作是一个团队的工作，所以这次课设离不开个人，更离不开团队，团队协作是我们做出结果，走向成功的重要保证。这次课程设计对我们来说是非常宝贵的，不仅只是收获很多，而且精神收获更多，对我们的大学生活是非常宝贵的，而且是我们每个人的一份美好回忆。

通过这次课程设计我懂得了理论与实际相结合是非常重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把理论知识与实际相结合，从理论中得出结论才能真正为社会做出贡献，从而来提高自己的动手能力和独立思考的能力。这次设计可以说是困难重重，难免遇到各种各样的问题，同时也发现了自己的种种不足，对以前学习的知识理解的不够深刻，掌握的不够牢固。这课程设计终于顺利的完成了，在设计上遇到很多专业的知识，最后在老师的指导与同学的帮助之下所有问题迎刃而解了。在此对老师和帮助过我的同学表示衷心的感谢！

此次课程设计，学到了很多课本里学不到的知识，比如独立思考解决问题，出现差错随机应变，与人合作共同提高，都受益匪浅。在此，再次感谢老师的帮助与其他各组同学的无私帮助！ 6参考文献

[1] 彭介怀，电子技术课程设计，高等教育出版社，2003。

[2]王公望，现代电子电路应用基础，西安电子科技大学出版社，2005。 [3]刘培植，数字电路设计与数字系统，北京邮电大学出版社，2005。 [4]阎石，数字电子技术基础，高等教育出版社，2006。 [5]Blach.M，完整的数字设计，清华大学出版社，2006。

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