实验：使用序列信号发生器的步骤与注意事项

1.实验目的

学习序列信号发生器原理。

2.实验内容

设计并实现巴克码（1110010）发生器。

3.实验仪器

1）计算机（预装QuartusⅡ软件）。

2）EDA技术实验箱。

4.实验原理

在数字系统中经常需要一些串行周期性信号，在每个循环周期中，1和0数码按一定的规则顺序排列，称为序列信号。序列信号可以用来作为数字系统的同步信号，也可以作为地址码等。因此在通信、雷达、遥控、遥测等领域都有广泛的应用。产生序列信号的电路称为序列信号发生器，我们在这里设计一个通信中常用的巴克码发生器。

（1）数据选择器实现

由于巴克码的代码序列已经确定，因此可用8选1数据选择器74151实现，其实验原理如图6-55所示。将74151的8个数据输入端D0～D7分别按巴克码序列状态连接为1110010，D7悬空。用第一全局时钟GCLK1作为码产生时钟，经过一个七进制计数器（可用十进制计数器74160/十六进制计数器74161接成），产生000～110三位地址选择信号连接在74151数据选择端A、B、C。另外，为了便于观察代码产生结果，顺便将七进制计数器的计数结果接一个数码管。即当数码管显示0时，七进制计数器技术结果为000，数据选择器地址输入000，LED显示第一位代码1。当数码管显示1时，LED显示第二位代码1，依此类推，当数码管显示6时，LED显示第七位代码。如此循环输出7位巴克码。

图6-55 数据选择器实现的巴克码发生器(www.xing528.com)

（2）触发器实现

N位触发器构成的计数器可产生M个（M≤2^N）代码。巴克码共7个代码，用3位触发器来实现，如图6-56所示。

图6-56 触发器实现的巴克码（1110010）发生器

原理说明：对巴克码列出的状态转移量Q₃Q₂Q₁见表6-4。从序号0～6～0的转移过程中，无论哪位（Q₃或Q₂或Q₁）输出，最终输出都是巴克码，只是开始的输出量不同。我们要从状态转移表中得出激励信号Y，从而循环输出巴克码。Y作为第一个触发器的输入，Q₁与Y相关联，考虑到从0～6～0的转移过程Q₁变为1时前一个状态即Y的状态为1，得出Q₃Q₂Q₁为100、010、101、011时Y为1。3个触发器共有8种状态，巴克码没有000状态，共有7个有效状态量，为了循环输出不产生偏移状态000，就要求激励信号Y具有消除状态000的自启动特性，即一旦为000时马上转移到001，从而得出在000时Y为1，根据上面分析可用卡诺图化简得，从而完成了激励信号源Y的设计。其他任意长度的信号序列发生器的设计方法类似。

表6-4 巴克码的状态转移量Q₃Q₂Q₁表

5.实验步骤

1）在QuartusⅡ软件中新建原理图文件，输入自己设计的原理图，编译、仿真、锁定引脚并下载到目标芯片。

2）将信号源模块第一全局时钟GCLK1跳线器接1Hz，第二全局时钟GCLK2跳线器接32768Hz。观察LED是否按照要求输出巴克码。

3）总结序列信号发生器的设计方法。