华科大集成D触发器实现流水灯电路设计与实验

本篇文章主要介绍了集成D触发器与时序逻辑电路的设计与应用，通过华中科技大学人工智能与自动化学院学生的实践项目——U201914634——来展开讨论。实验的主要目标包括理解时序逻辑电路的功能测试、触发器器件的应用、CMOS逻辑电路芯片的使用以及计数器的多波形测量。 首先，实验者需要掌握如何通过拨码器设置（如reset置零和mode模式选择）来控制D触发器的工作状态，如当reset拨码器置1时，实现置零操作，而mode拨码器置0则使得两个灯按00,01,10,11的顺序循环点亮。实验中使用的具体触发器是74HC74，它具有特定的功能表和引脚图，这些是构建时序逻辑电路的基础。 设计的核心内容围绕着流水灯电路，其中包括异步可逆模4计数器的设计和2-4线译码器的组装。计数器用于控制灯的切换周期，1Hz的时钟信号驱动计数器的计数过程，当计数达到4时返回初始状态。2-4线译码器将计数器的输出映射到不同的发光二极管上，确保每次只有一个灯亮，从而实现流水灯效果。 选做实验部分提到了基于FPGA的可逆0-3模4计数电路，这是一个进阶内容，使用了现场可编程门阵列(FPGA)技术，这不仅要求学生具备高级的硬件设计技能，还涉及数字逻辑设计的高级应用。 实验的最终成果是流水灯的实际运行，通过电路设计、组装和测试，观察并分析计数器与译码器协同工作时的灯点亮模式，以验证设计的有效性和正确性。整个过程中，学生不仅锻炼了理论知识的应用能力，也提升了动手实践和问题解决的技巧。 总结来说，这篇文章重点在于通过集成D触发器和简单的时序逻辑设计，让学生深化理解触发器的逻辑功能、转换方法，以及如何设计和实现复杂的时序电路，如流水灯，这在电子工程和计算机科学领域具有重要的实际意义。