顺序脉冲发生器设计与格雷码计数器实验

本实验是兰州大学信息科学与工程学院的数字逻辑实验，针对2017级计算机基地班的学生杨添宝进行。实验内容主要包括设计并调试两个类型的计数器：自然二进制码异步八进制计数器和格雷码异步八进制计数器。实验中使用的关键组件是74LS109双JK触发器和74LS138译码器。 实验的核心目标是（1）理解顺序脉冲发生器的设计方法，它在数字系统中起到指令执行顺序的控制作用；（2）识别并解决时序逻辑电路中的竞争冒险现象，这是通过实际操作来体验的；（3）掌握异步计数器的工作原理和应用，特别是异步设计的优点和挑战，如速度相对较慢但连接简单。 在实验步骤中，首先设计并装配自然二进制码异步八进制计数器，通过状态转换真值表分析得知，需要设置辅助级实现4分频，再配合2分频，确保计数的准确性。接着，设计格雷码异步八进制计数器，格雷码的特点在于每次只有一个位发生跳变，这有助于减少错误和干扰。实验过程中还涉及到尖峰脉冲的产生及其消除方法，例如通过滤波电容和引入选通脉冲来改善输出信号质量。 实验报告要求包括原理图绘制、实际连线图、测试结果以及对异步计数器优点的解释，如易于实现和控制，以及格雷码计数器选择的原因，即减少跳变次数，提高系统的稳定性和可靠性。此外，还要求学生思考异步计数器的工作方式和格雷码计数在实际应用中的优势。 通过本次实验，学生将深入理解数字逻辑设计的实践技巧，提升时序电路分析能力，并对电路故障排除有初步的认识。同时，这个项目也有助于培养学生的实验技能和问题解决能力，为后续的理论学习和专业发展打下坚实基础。