基于Logisim的时序逻辑电路仿真实验设计.pdf
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1、:./.基于 的时序逻辑电路仿真实验设计侯静云 赵 静 骆昱天淮南师范学院计算机学院 安徽淮南 摘 要:针对目前数字电路实验中存在的费用高、易损坏、扩展难等问题提出了将 可视化仿真工具应用于实验中的教学方法 本文以计数器为例从 触发器入手借助 仿真工具提供的、等模块库进行设计和仿真实验 经实践测试运用 进行电路仿真设计会使繁杂的电路分析设计变得直观、生动有利于调动学生学习的积极性增强学生自由设计电路的能力关键词:数字电路实验设计 :.:近年来互联网的高速发展使得教学方法和手段也在不断更新 然而目前在理工类院校的教学过程中数字电路的实验课程大多采用试验开发板或实验箱来完成这种实验方式存在着一些弊
2、端:()器材的购买费用较高且需要进行器材维护()受实验器材的影响实验项目较为有限()实验较难验证及扩展等采用这种传统的实验箱方式来完成课程的实验部分学生也仅仅只是按照老师的操作“照葫芦画瓢”并不能锻炼学生的电路分析与创新的能力 还有少部分院校则是通过在 上使用 编程语言来完成数字电路实验这种教学方式虽然能够解决实验箱实验项目有限的缺点但却要求学生具有 编程能力使数字电路实验变得更为抽象、复杂 为解决上述两种数字电路实验教学模式的问题本文提出将 软件应用于实验教学中 是一款免费开源、操作简单的教育工具软件提供了包括、/和 等丰富的组件库可用于数字电路、计算机组成原理等逻辑电路设计类实验 数字电路
3、是电子信息、计算机等工科专业的学科基础课为后续课程如计算机组成原理、单片机原理等专业课程的学习奠定基础 该课程知识点众多其中时序逻辑电路是由组合逻辑电路和存储电路组成相比于组合电路结构更为复杂学生难于理解一直是数字电路这门课程的教学重难点因此本文用 取代当前普遍使用的数字电路实验箱以计数器为例对时序逻辑电路中的加/减法计数器进行建模仿真研究以提高数字电路课程的实验效果便于培养并提高数字电路课程学习者的设计能力 触发器图 触发器结构图 触发器包括以下五部分:输入端、时钟脉冲上升沿触发有效清零端置 端互补输出端、其仿真电路如图 所示 而表 展示了 触发器的功能可以看出当 时触发器的下一个状态将被置
4、当 科技风 年 月电子信息 时将被置 当 时触发器状态保持不变当 时状态翻转其变化波形如图 所示表 触发器功能表图 触发器随输入端变化的波形图对表 触发器的功能表中的数据进行卡诺图化简便可得到 触发器的特征方程:()设计时序逻辑电路的一般步骤为:()根据给定的逻辑功能确定输入输出变量并建立原始状态图以及状态表()为简化电路组成对原始状态图以及状态表进行化简去除多余状态过程()根据公式 确定触发器的个数 其中 为状态数()选择触发器类型根据状态表利用卡诺图化简方式求出激励方程组和输出方程组()根据求出的方程画出逻辑电路图并检查是否具有自启动能力如图 所示图 时序逻辑电路设计一般步骤 基于 的时序
5、逻辑电路仿真实验实例.带进位输出的七进制加法计数器通过 触发器设计带进位输出的七进制加法计数器首先可根据题意画出七进制加法计数器的状态图并根据状态数可确定需要 个 触发器通过系统的状态转换图可以分析得出:在第 个 脉冲的上升沿到来的时候触发器从 变为 在第 个 上升沿触发器又从 变到 随后电路在时钟脉冲的作用下依次加 逐步实现了七进制加计数器的功能 根据此状态图可画出如图 所示的次态卡诺图其中 为无关项图 七进制加法计数器次态卡诺图对次态卡诺图进行卡诺图化简可求得触发器的状态方程:()()将上述求得的状态方程与 触发器的状态方程 进行比对即可得到驱动方程:?()输出方程为:()根据 触发器的驱
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