一种csmc0.5umcmos的具有清零功能计数器的设计(附件)【字数：5787】
摘 要随着集成电路技术的发展，计数器的运用范围也越来越广泛。如今，集成电路设计以CMOS集成电路设计为主流。所以，本次毕业设计是设计一种基于CSMC 0.5um CMOS的具有清零功能的计数器。该论文分析了不同进制计数器的工作原理，根据其特点采用了异步二进制计数器的结构，在Cadence平台上设计了该计数器。计数器由4个D触发器接成的T，触发器组成的，其端口1个CP脉冲端口，1个清零端口R，4个输出端口Q1、Q2、Q3、Q4。本课题绘制了计数器的CMOS电路图，对电路图进行仿真，根据CSMC 0.5um CMOS工艺规则绘制了版图，经仿真验证，达到设计要求，实现了带清零的计数功能。
目 录
第一章 前言 1
第二章 不同进制的计数器的比较 2
2.1 同步二进制计数器原理及分析 2
2.2同步十进制计数器原理及分析 3
第三章 CMOS异步二进制4位计数器的原理图设计 6
3.1 CMOS下降沿D触发器电路原理及逻辑功能 6
3.2 CMOS异步二进制4位计数器工作原理 7
3.3 CMOS异步二进制4位计数器电路图 10
3.3.1 CMOS下降沿D触发器电路图 10
3.3.2 用D触发器组成计数器 12
第四章 CMOS电路仿真及分析 13
4.1 CMOS D触发器的仿真及分析 13
4.2 CMOS 4位二进制计数器的仿真 14
第五章 版图设计 16
5.1 版图设计的规则及注意事项 16
5.1.1 版图设计用到的一些原则 16
5.1.2 设计规则的一些注意事项 17
5.2 D触发器版图设计 17
5.2.1工艺面板的介绍 17
5.2.2 版图设计 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附 录 22
附录A 计数器电路图 22
附录B 计数器仿真波形图 23
附录C D触发器版图 24
第一章 前言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 集成电路是依据半导体制作工艺，在一块硅片上制作晶体硅，电阻，电容等元器件。并且按照多层布线或者隧道布线的方法将里面集成的元器件连接成一个完整的电路。随着科学技术的发展，集成电路的制作工艺越来越成熟，集成电路的发展规律符合摩尔定律，即集成电路的集成度的提高是以指数规律上升的。
集成电路的分类分为：小规模集成电路（SSI），中规模集成电路（MSI），大规模集成电路（LSI），超大规模集成电路（VLSI）。
本次设计是用Cadence设计一个具有清零功能的CMOS计数器，Cadence是一种从事电子设计自动化（EDA）比较常用的软件，由SDA Systems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(Electronic Design Technologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。 其总部位于美国加州圣何塞（San Jose），在全球各地设有销售办事处、设计及研发中心。
计数器是比较常用的一种时序逻辑电路，它们不仅可以用来进行脉冲的计数，还能进行分频、用作定时、产生节拍脉冲以及其他的时序信号。计时器的种类非常多，如果按照触发器动作分类，可分为同步计数器和异步计数器；按编码数值增减分类，也可分为递增计数器、递减计数器和可逆计数器；按编码分类，又可分为二进制码计数器、BCD计数器、循环码计数器等。计数器运行时，从某一状态开始依次遍历不重复的各个状态后完成一次循环，所经历的状态总数称为计数器的模，并用M表示。若某个计数器在n个状态下循环计数，通常称之为模n计数器，或M=n计数器。例如一个在60个不同状态中循环转换的计数器，就可称为模60，或M=60计数器。有时也把模n计数器称为n进制计数器。
第二章 不同进制的计数器的比较
本章主要分析同步二进制计数器的原理和同步十进制计数器的原理。
2.1 同步二进制计数器原理及分析
图21所示为由JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器，JK触发器为下降沿触发方式。分析其工作原理[1]。
/
图21 4位同步二进制加法计数器结构图
（1）写方程
输出方程 CO=Qn3Qn2Qn1Qn0 式（21）
驱动方程 J0=K0=1 式（22）
J1=K1=Qn0
J2=K2=Qn1Qn0
J3=K3=Qn2Qn1Qn0
状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程中去，得到其状态方程。
/ 式（23）
/
/
列状态转换真值表
设计数器的现态为/，代人式（21）和式（23）中去，计算后得到结果。
CO=0， /。这结果表明在输入的第一个CP计数脉冲的作用下，电路的状态由0000变到0001的情况。接着再将0001作为新的一个状态代人以上的两个式中进行计算得到下个状态，以此类推，可以得到表21所示的状态转换真值表。
表21 二进制计数器状态转换真值表
计数脉冲的序号
现态
次态
输出
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目 录
第一章 前言 1
第二章 不同进制的计数器的比较 2
2.1 同步二进制计数器原理及分析 2
2.2同步十进制计数器原理及分析 3
第三章 CMOS异步二进制4位计数器的原理图设计 6
3.1 CMOS下降沿D触发器电路原理及逻辑功能 6
3.2 CMOS异步二进制4位计数器工作原理 7
3.3 CMOS异步二进制4位计数器电路图 10
3.3.1 CMOS下降沿D触发器电路图 10
3.3.2 用D触发器组成计数器 12
第四章 CMOS电路仿真及分析 13
4.1 CMOS D触发器的仿真及分析 13
4.2 CMOS 4位二进制计数器的仿真 14
第五章 版图设计 16
5.1 版图设计的规则及注意事项 16
5.1.1 版图设计用到的一些原则 16
5.1.2 设计规则的一些注意事项 17
5.2 D触发器版图设计 17
5.2.1工艺面板的介绍 17
5.2.2 版图设计 18
结束语 19
致 谢 20
参考文献 21
附 录 22
附录A 计数器电路图 22
附录B 计数器仿真波形图 23
附录C D触发器版图 24
第一章 前言
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
/> 集成电路是依据半导体制作工艺，在一块硅片上制作晶体硅，电阻，电容等元器件。并且按照多层布线或者隧道布线的方法将里面集成的元器件连接成一个完整的电路。随着科学技术的发展，集成电路的制作工艺越来越成熟，集成电路的发展规律符合摩尔定律，即集成电路的集成度的提高是以指数规律上升的。
集成电路的分类分为：小规模集成电路（SSI），中规模集成电路（MSI），大规模集成电路（LSI），超大规模集成电路（VLSI）。
本次设计是用Cadence设计一个具有清零功能的CMOS计数器，Cadence是一种从事电子设计自动化（EDA）比较常用的软件，由SDA Systems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(Electronic Design Technologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其解决方案旨在提升和监控半导体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计，功能验证，IC综合及布局布线，模拟、混合信号及射频IC设计，全定制集成电路设计，IC物理验证，PCB设计和硬件仿真建模等。 其总部位于美国加州圣何塞（San Jose），在全球各地设有销售办事处、设计及研发中心。
计数器是比较常用的一种时序逻辑电路，它们不仅可以用来进行脉冲的计数，还能进行分频、用作定时、产生节拍脉冲以及其他的时序信号。计时器的种类非常多，如果按照触发器动作分类，可分为同步计数器和异步计数器；按编码数值增减分类，也可分为递增计数器、递减计数器和可逆计数器；按编码分类，又可分为二进制码计数器、BCD计数器、循环码计数器等。计数器运行时，从某一状态开始依次遍历不重复的各个状态后完成一次循环，所经历的状态总数称为计数器的模，并用M表示。若某个计数器在n个状态下循环计数，通常称之为模n计数器，或M=n计数器。例如一个在60个不同状态中循环转换的计数器，就可称为模60，或M=60计数器。有时也把模n计数器称为n进制计数器。
第二章 不同进制的计数器的比较
本章主要分析同步二进制计数器的原理和同步十进制计数器的原理。
2.1 同步二进制计数器原理及分析
图21所示为由JK触发器组成的4位同步二进制加法计数器，JK触发器为下降沿触发方式。分析其工作原理[1]。
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图21 4位同步二进制加法计数器结构图
（1）写方程
输出方程 CO=Qn3Qn2Qn1Qn0 式（21）
驱动方程 J0=K0=1 式（22）
J1=K1=Qn0
J2=K2=Qn1Qn0
J3=K3=Qn2Qn1Qn0
状态方程 将驱动方程代入JK触发器的特性方程中去，得到其状态方程。
/ 式（23）
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列状态转换真值表
设计数器的现态为/，代人式（21）和式（23）中去，计算后得到结果。
CO=0， /。这结果表明在输入的第一个CP计数脉冲的作用下，电路的状态由0000变到0001的情况。接着再将0001作为新的一个状态代人以上的两个式中进行计算得到下个状态，以此类推，可以得到表21所示的状态转换真值表。
表21 二进制计数器状态转换真值表
计数脉冲的序号
现态
次态
输出
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