8421码转循环码电路设计与仿真：解决延时与毛刺问题

本实验报告是关于组合逻辑电路分析与设计的实践，由学生孙肖冉于2017年10月21日在数据科学与计算机学院教务三班完成。实验目标主要在于掌握四位8421编码到四位循环码的转换电路设计，通过理论与实际操作来加深对逻辑函数理解和逻辑门应用的理解。 实验的核心内容涉及设计一个代码转换电路，该电路的输入为四位8421码（一种二进制编码方式，每个二进制位代表一位十进制数，高位优先，低位无效），输出则需要转换为四位循环码。为了实现这个功能，实验者利用了74LS00、74LS86、74LS197等数字逻辑器件，其中74LS197被用于构建异步十六进制计数器，作为输入信号源。 真值表和逻辑表达式是设计过程的关键步骤，通过卡诺图化简，得出G3等于Q3，G2等于(Q3)/Q2+Q3/(Q2)，G1等于(Q2)/Q1+Q1/(Q2)，G0等于(Q1)/Q0+(Q0)/Q1。这些逻辑表达式指导了电路的具体连接，如将Q3直接输出，Q2和Q3通过异或门，Q1和Q2也通过异或门，以此类推。 在实验中，学生通过模拟二进制输入，并使用示波器观察输出，以确保电路功能正常。然而，实验过程中遇到了电线接触不良的问题，导致电路连接不畅。在仿真部分，学生设计了一个使用74LS197异步计数器的电路，将计数器的输出作为8421码输入，并通过10KHz方波作为计数器脉冲。通过观察示波器的波形，可以检测电路的工作状态，但发现仿真图和实验图中存在毛刺现象，这主要是由于信号传输过程中的延迟、器件特性、工作环境等因素导致的。 本实验不仅锻炼了学生的逻辑设计能力，还让他们了解了实际电路操作中的问题及其解决策略，提升了他们对数字电路工作原理和实验设备使用的熟练度。通过这个过程，学生巩固了组合逻辑电路的分析与设计技巧，为后续的专业学习和实践打下了坚实的基础。