1、課程設計任務書學院信息科學與技術專業自動化學生姓名陳泉學號0903010607設計題目數字電子設計題目：(1)3位二進制同步加法計數器（無效態：000、111）；(2)串行序列信號檢測器（檢測序列0111）。模擬電子設計題目：(1)單管放大電路 （2）比例求和運算放大電路內容及要求：1 數字電子部分1 利用觸發器和邏輯門電路，設計實現3位二進制同步減法計數器、串行序列信號檢測器；2 根據設計電路圖進行連線進行驗證；3 完成課程設計報告。2 模擬電子部分1 采用multisim 仿真軟件建立電路模型；2 對電路進行理論分析、計算；在multisim環境下分析仿真結果，給出仿真波形圖。進度安排：第

2、一周：數字電子設計第1天： 1.指導教師布置課程設計題目及任務 2.課程設計指導教師就相關問題單獨進行指導 3.查找相關資料并且進行電路的初步設計第24天： 1.根據具體設計題目進行最后總體設計2.課程設計指導教師就相關問題單獨進行指導 3.利用實驗平臺進行課程設計的具體實驗4.指導教師進行驗收第5天： 1.完成課程設計報告2.指導教師針對課程設計進行答辯第二周：模擬電子設計第1天：1. 布置課程設計題目及任務。2. 查找文獻、資料，確立設計方案。第23天：1. 安裝multisim軟件，熟悉multisim軟件仿真環境。2. 在multisim環境下建立電路模型，學會建立元件庫。第4天：1.

3、 對設計電路進行理論分析、計算。2. 在multisim環境下仿真電路功能，修改相應參數，分析結果的變化情況。第5天：1. 課程設計結果驗收。2. 針對課程設計題目進行答辯。3. 完成課程設計報告。指導教師（簽字）： 年 月 日分院院長（簽字）：年 月 日目錄1 數字電路課程設計11.1 Multisim軟件介紹部分1設計任務、及所用multisim軟件環境介紹11.2 三位二進制同步減法計數器（100,001）2一課程設計的目的2二設計的總體框圖3三設計過程31.3 設計一個串行序列信號檢測器（序列為0111）6一課程設計的目的：6二設計一個串行序列信號檢測器（序列為0111）6三設計的邏輯

4、電路71.4 設計的電路原理91.5 實驗結論：91.6 課程設計心得體會91.7 參考文獻92 模擬電子設計部分102.1 課程設計的目的與作用102.2 設計任務、及所用Multisim軟件環境介紹102.3 電路模型的建立112.4 理論分析及計算112.5 仿真結果分析112.6 設計總結和體會112.7 參考文獻121數字電路課程設計1.1 Multisim軟件介紹部分設計任務、及所用multisim軟件環境介紹Multisim軟件環境介紹：Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖

5、的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 10 啟動畫面工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。 NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借NI Multisi

6、m，您可以立即創建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術的設計流程，從而能夠比較具有模擬數據的實現建模測量。一、 Multisim的主窗口界面。啟動Multisim 10后，將出現如圖所示的界面。二、 菜單欄菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對Multisim的所有功能進行操作。不難看出菜單中有一些與大多數Windows平臺上的應用軟件一致的功能選項，如File，Edit，View，

7、Options，Help。此外，還有一些EDA軟件專用的選項，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。三、 工具欄Multisim 2001提供了多種工具欄，并以層次化的模式加以管理，用戶可以通過View菜單中的選項方便地將頂層的工具欄打開或關閉，再通過頂層工具欄中的按鈕來管理和控制下層的工具欄。通過工具欄，用戶可以方便直接地使用軟件的各項功能。頂層的工具欄有：Standard工具欄、Design工具欄、Zoom工具欄，Simulation工具欄。1.2 三位二進制同步減法計數器（100,001）一課程設計的目的1） 掌握數字電子技術在實際生活中的應用；2） 更加深

8、刻了解數字電子知識體系；3） 通過本次設計熟悉軟件平臺、圖形和文本輸入、編輯、及仿真4） 掌握計數器電路的分析，設計方法及應用；設計任務：題目一 3位二進制同步減法計數器（約束項為100,001）題目二 序列信號發生器（發生序列101001）二設計的總體框圖1) 設計一個3位二進制同步加法計數器三位二進制同步加法計數器CP 輸出圖1-2.1 3位二進制同步加法計數器設計框圖序列信號檢測器2) 設計一個序列信號發生器 檢測序列 Y輸出圖1-2.2 串行序列信號檢測器設計框圖3 設計過程3位二進制同步加法計數器1） 由于要求設計一個三位二進制的計數器所以選用3個時鐘下降沿的JK觸發器。2） 時鐘方

9、程：CP0=CP1=CP2=CP3） 3位二進制加法計數器的狀態圖：（無效狀態是：100,001）排列：Q2Q1Q0 /Y 圖1-2.3 3位二進制狀態圖4） 真值表CP Q2 Q1Q0 000 1101 020 1 13 10 0 41 0 15 1 1 0圖1-2.4 3位二進制真值表5) 求狀態方程加法器次態卡諾圖：圖1-2.5 次態卡諾圖Q2+1的卡諾圖:圖1-2.6 Q2+1的卡諾圖Q1+1的卡諾圖： .圖1-2.7Q1+1的卡諾圖Q0+1的卡諾圖：圖1-2.8 Q0+1的卡諾圖由卡諾圖可以寫出狀態方程: ；由特性方程：比較可得驅動方程： ； ； ； ； ；6) 檢查能否自啟動（無效

10、態：000、111）：能夠自啟動.1.3 設計一個串行序列信號檢測器（序列為0111）一課程設計的目的： 1 了解串行序列信號檢測器的工作原理和邏輯功能2 掌握串行序列信號檢測器電路的分析，設計方法及應用。 3 學會正確使用JK觸發器。2 設計一個串行序列信號檢測器（序列為0111） 1) 狀態圖。圖1-3.1 串行序列信號檢測器狀態圖2） 選擇觸發器，求時鐘方程、輸出方程、狀態方程a) 選用兩個CP下降沿觸發的邊緣JK觸發器。b) 采用同步方案，即取CP0=CP1=CPc) 求輸出方程，畫出輸出信號Y的卡諾圖圖1-3.2 Y的卡諾圖 由卡諾圖得：d) 求狀態方程，依次畫出次態卡諾圖，與各個觸

11、發器的卡諾圖。次態卡諾圖： 圖1-3.3 次態卡諾圖圖1-3.4 的卡諾圖 圖1-3.5 的卡諾圖由圖可得狀態方程：3 設計的邏輯電路三位二進制同步加法計數器（無效態：000、111）1） 邏輯電路圖圖1-3.6 三位二進制同步加法計數器邏輯電路圖 2）串行序列信號檢測器（檢測序列為0111） 圖1-3.7 串行序列信號檢測器邏輯電路圖1.4 設計的電路原理JK觸發器的工作原理:由電路可得到S=JQ,R=KQ。代入主從RS觸發器的特征方程得到: 當 J=1，K=0時，1；J=0，K=1時，=0； J=K=0時，=; J=K=1時，=； 由以上分析，主從JK觸發器沒有約束條件。在J=K=1時,每

12、輸入一個時鐘脈沖，觸發器翻轉一次。觸發器的這種工作狀態稱為計數狀態，由觸發器翻轉的次數可以計算出輸入時鐘脈沖的個數。1.5 實驗結論：經過實驗可知，滿足時序圖的變化，且無效態可以自啟動。實驗過程順利，沒有出現問題。1.6 課程設計心得體會通過這次對三位二進制同步加法計數器和串行序列信號檢測器的設計，我學會了電路設計的基本步驟，也讓我了解了關于電路設計的原理與設計方法。我深刻的體會到了理論與實際的差別，在設計時應考慮兩者的差異，并找出適合的設計方案。1.7 參考文獻1 余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程.第三版.北京：高等教育出版社，2010年12月2 張利萍.王向磊.數字邏輯實驗指導書.沈陽：信

13、息學院數字邏輯實驗室，2010年11月3 蘇志平. 數字電子技術基礎簡明教程同步輔導及習題全解.北京：中國水利水電出版社，2010年2月4標準集成電路數據手冊TTL電路、電子工業出版社，20005 朱彩蓮、Multisim電子電路仿真教程、西安電子科技大學出版社，20072 模擬電子設計部分2.1 課程設計的目的與作用模擬電子技術的課程設計目的是為了讓學生能夠全面了解獨立設計一個電路的全過程，培養學生們的獨立完成設計的能力，并以此進一步了解整個課程的知識體系，逐步掌握mulitisim軟件的有關運用。通過本課程設計，有助于鍛煉學生運用本學科知識、方法解決更為復雜的實際問題的能力，為今后的學習，

14、畢業設計以及實際工作打好堅實的基礎。2.2 設計任務、及所用Multisim軟件環境介設計任務：設計一個同相輸入求和電路，使用Multisim進行仿真分析。Multisim軟件環境介紹：Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具，適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。Multisim 10 啟動畫面工程師們可以使用Multisim交互式地搭建電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim提煉了SPICE仿真的復雜內容，這樣工程師無需懂得深入的SPICE技術就可以很快地進行

15、捕獲、仿真和分析新的設計，這也使其更適合電子學教育。通過Multisim和虛擬儀器技術，PCB設計工程師和電子學教育工作者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程。NI Multisim軟件結合了直觀的捕捉和功能強大的仿真，能夠快速、輕松、高效地對電路進行設計和驗證。憑借NI Multisim，您可以立即創建具有完整組件庫的電路圖，并利用工業標準SPICE模擬器模仿電路行為。借助專業的高級SPICE分析和虛擬儀器，您能在設計流程中提早對電路設計進行的迅速驗證，從而縮短建模循環。與NI LabVIEW和SignalExpress軟件的集成，完善了具有強大技術的

16、設計流程，從而能夠比較具有模擬數據的實現建模測量。2.3 電路模型的建立1 .比例求和放大電路仿真在Multisim中構建比例求和運算電路，如下圖電路，其中,，,，。 求。圖2-2.1 比例求和放大電路圖2 .單管共射放大電路仿真在Multisim中構建單管共射放大電路如下圖，電路中三極管的，。 圖2-2.2 單管共射放大電路仿真圖（1） 測量靜態工作點 可在仿真電路中接三個虛擬數字萬用表，分別設置為直流電流表或直流電壓表，以便測量,和，如下圖所示。圖2-2.3 測量靜態工作點仿真圖（2） 觀察輸入輸出波形（3） 測量，和2.4 理論分析及計算1 .比例求和放大電路2 .單管共射放大電路d) 由三極管的基極回路可得靜態分析:, , (2) 動態分析2.5 仿真結果分析1 .比例求和放大電路由虛擬儀表測得。2 .單管共射放大電路(1)靜態工作點可測得=40.19，=2.007，=5.979V.（2） 輸入輸出波形（3） 圖2-2.4 輸入輸出波形圖由圖可見輸出波形（紅）無明顯失真，輸入（黃）輸出波形波形相位相反。（4） 動態分析2.6 設計總結和體會通過這次課程設計，使我對求和放大電路與單管共射放大電路有了更加深刻的理解，更重要的是我學會了Multisim仿真軟件和