哈工大电信学院数电实验：时序逻辑电路设计与仿真

"该资源是哈尔滨工业大学电信学院通信工程系的一份实验讲义，主题为‘实验二时序逻辑电路的设计与仿真’，涉及到MaxplusII环境下的时序逻辑电路设计与仿真，包括同步计数器、时序电路分析、移位寄存器、三人抢答器、串并转换电路和奇数分频电路等多个实验内容。实验重点在于理解和应用计数器，如74LS161集成同步4位二进制加法计数器，设计N分频电路。" 本文将详细解析时序逻辑电路的设计与仿真这一主题，首先，时序逻辑电路是一种基于内部状态变化的电路，其输出不仅取决于当前的输入，还取决于电路之前的状态。它们通常用于计数、存储数据等应用场景。 同步计数器实验是基础，目标是通过计数器设计简单的时序电路并熟悉仿真流程。例如，74LS161是一种4位二进制同步计数器，它能够实现二进制加法计数，具备清零（CLR）、预置数（LDN）、使能（ENP/ENT）等功能。设计N分频电路时，利用74LS161可以实现输入时钟信号频率的N分频，其中N根据学号后两位计算得出。功能表显示了不同输入条件下的状态转换。 实验步骤通常包括在MaxplusII中创建新原理图文件，根据要求设计电路，添加所需的逻辑门和计数器元件，并连接输入和输出。随后，建立波形仿真文件，设定输入信号（如时钟CP）和期望的输出信号（如CPO），进行电路行为级别的验证。 时序电路分析实验旨在理解时序电路的工作原理，通过分析电路的时序特性，如触发器的状态转换和时钟周期。移位寄存器实验则涉及数据的移位操作，数据可以在寄存器内部向左或向右移动，用于串行到并行或并行到串行的转换。 三人抢答器实验是实际应用的实例，它可能使用D触发器和其他逻辑门构建，实现三位选手的抢答信号同步和优先级判断。串并转换电路实验则涉及数据的串行输入和并行输出，或反之，这在数据传输和存储中非常常见。最后，奇数分频电路实验则挑战设计一个电路，它的输出频率是输入频率的奇数分之一，可能需要更复杂的计数和分频逻辑。 这个实验系列涵盖了时序逻辑电路设计的基本概念和实践技能，对于理解数字逻辑电路和系统的工作原理至关重要，同时对提高电子设计自动化工具的使用能力有明显帮助。通过这些实验，学生能够深化对数字逻辑的理解，为未来在硬件设计领域的工作打下坚实的基础。