时序逻辑电路的设计与测试

1．实验目的 ①掌握触发器和时序逻辑电路的特点。 ②熟悉常用触发器的逻辑功能，熟悉常用集成计数器及寄存器的逻辑功能。 ③掌握用集成触发器、计数器及寄存器和门电路设计时序逻辑电路的方法。 ④熟悉触摸开关的应用，了解编码电子锁的工作原理。 ⑤掌握各种时序逻辑电路的测试方法。 2．实验原理 使用中、小规模集成时序逻辑电路来设计实际时序逻辑电路是最常见的逻辑电路设计方法。 (1)用集成触发器与小规模集成逻辑门设计时序逻辑电路 触发器是构成时序逻辑电路的最基本存储单元，是最简单的时序逻辑电路。理论上可以用触发器和逻辑门电路设计任何时序逻辑电路，实际中，经常设计一些简单的应用电路。要求画出逻辑图，构成逻辑电路，用实验来验证设讣的正确性。最常用的是边沿D和JK触发器，详细设计方法，理论课程已有介绍。 (2)用中规模集成计数器、寄存器及集成逻辑门设计时序逻辑电路 集成计数器、寄存器是常见的中规模集成时序逻辑电路。其中，集成计数器主要用于计数、定时和分频，例如可编程分频器就是利用程序控制预置数端的数据变化实现可编程计数，从而实现可编程分频的。 集成移位寄存器具有寄存数据、左移、右移、保持等功能，可以构成移位寄存型计数器，可以进行串、并行数据转换，还可以设计成一些实用电路，例如彩灯控制电路等。 用集成计数器、寄存器及集成逻辑门构成一些实用电路更加方便、快捷，因此在电路实际中应用广泛。 3．实验内容 ①总线数据锁存器的设计。 数据传输与锁存在计算机和数字通信中被广泛应用，总线数据传输利用门电路的一些特殊功能按实际要求进行传送；而数据锁存利用触发器记忆功能实现寄存，并利用控制电路实施定时寄存和输出，供整个系统电路使用。 设计一个四路数据锁存器，用4个二输入与门中的一端作为数据输入端，另一端作为数据选通控制端；用触发器寄存数据，并用三态门缓冲器作隔离用。 要求：电路能完成数据输入、锁存和输出等功能。 ②简易编码电子锁的设计。 触摸式编码电子锁不需要钥匙，只要记住SCX6B21AOD/V0.html" target="_blank" title="SCX6B21AOD/V0">SCX6B21AOD/V0一组十进制数字组成的密码（一般为四位数），顺着数字的先后从高位数到低位，用手指逐个触及相应的触摸按钮，锁便自动打开。若操作顺序不对，锁就打不开。 设计题目：设计一个四位触摸式编码电子锁。 设计提示：用两个芯片(74LS74.html" target="_blank" title="74LS74">74LS74)设置四位密码，开锁信号可用发光二极管代替三极管和继电器。 ③自定指标要求；用集成触发器和门电路组成一个自动冷饮售货机。 ④自定指标要求，用计数器(74LS192.html" target="_blank" title="74LS192">74LS192)和门电路组成一个可调分频电路。 ⑤自定指标要求，利用双向移位寄存器组成一个彩灯控制电路。 4．实验报告要求 ①设计实验电路，画出电路原理图，确定元器件及参数。 ③组装电路并测试，记录实验结果。 ③总结时序逻辑电路的特点及设计方法。 5．实验预习与问题思考 ①复习触发器、计数器及移位寄存器的有关知识。 ②准备实验设计电路和测试表格。 ③时序电路的设计有何特点？