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实验一原理图输入方式设计数字逻辑电路

一、实验目的：

1、了解基本组合逻辑电路的原理及利用Quartus II 软件进行设计的一般方法。

2、熟悉Quartus II 原理图输入法的设计流程，掌握编辑、编译和仿真的方法。

3、掌握原理图的层次化设计方法。

4、了解Quartus II 软件的编程下载及引脚锁定的方法。

5、了解Quartus II宏功能模块的使用方法。

二、实验的硬件要求：

1、EDA/SOPC实验箱。

2、计算机。

三、实验原理

见附件《Quartus设计的一般步骤》、《元件例化和调用的操作步骤》、《QuartusII基于宏功能模块的设计》

四、实验内容：

1、用原理图方式设计1位二进制半加器半加器。

新建一个工程“HalfAdder”，选择芯片“Cyclone III EP3C16Q240C8”，建立原理图如图1-1，保存为“HalfAdder.BDF”。

图1-1 半加器电路图

编译工程。

建立波形文件，对半加器电路分别进行时序仿真和功能仿真，其波形如下：

图1-2半加器时序仿真波形，注意观察输出延时，以及毛刺的产生原因

图1-3半加器功能仿真波形

2、原理图层次化设计。

新建一工程，取名“FullAdder”；将上面设计的半加器“HalfAdder.BDF”复制到当前工程目录，并生成“符号元件”HalfAdder.BSF。

建立一个原理图文件，取名“FullAdder.BDF”，利用“符号元件”HalfAdder.BSF及其它元件设计全加器电路如下图：

用功能仿真测试全加器的逻辑功能。

图1-5 全加器功能仿真波形

图1-6是输入输出信号与FPGA连接示意图，图中用到了“拨档开关”作为输入，“LED

显示模块”显示输出值。表1-1是本实验连接的FPGA管脚编号。

图1-6 输入输出信号与FPGA管脚连接示意图

将sof文件下载到FPGA中进行测试。

3、 QuartusII 宏功能模块实现ROM 存储器模块。 ② 建一个原理图文件。 ②使用“MegaWizard Plug-In Manager ”向导，按图1-7的步骤定制一个32×8bit 的ROM 模块。

③建立内存初始化文件

QuartusII 能接受的LPM_ROM 中的初始化数据文件的格式有 2 种：Memory Initialization File （.mif ）格式和Hexadecimal （Intel-Format ）File （.hex ）格式。内存初始化文件可以手工编写，也可以用其它软件生成。本例数据量较小，可以在QuartusII 中直接file →new →……Memory File →Memory Initialization File ，然后填写每个存储单元的数据（如：0~31依次递增）即可。实验中要求初始化数据为学号开始连续递增的32个数字（如学号为15，则内存数据为15～44）

图1-7 使用“MegaWizard Plug-In Manager ”定制

ROM

选择ROM 模块

内存初始化文件

④生成图1-8所示的ROM模块添加管脚，编译并仿真测试。

图1-8 测试ROM模块

4、用ROM作为流水灯数据输入，并测试

用16个LED灯可以显示出各种奇妙的显示效果，实际上是在每个时钟节拍输出16位的数据显示在LED上。需要显示的数据预先写好存储在ROM中，设置ROM中的数据就可以显示任意的图案。

按图1-7设计一个ROM存储器和一个计数器。ROM存储器位宽：16bit，容量：256个字，用LED.MIF作为初始化文件。计数器（counter）也可以用宏功能模块（在“Arithmetic”中的“LPM_COUNTER”），采用“q”为8位输出的默认设置，即可得到一个0～255的加法计数器。计数器输出作为ROM地址输入，这样可以按时钟节拍依次输出0～255各个地址的数据。

将图1-9的原理图作为顶层文件编译，按照表1-2绑定管脚，重新编译后下载到实验箱。时钟频率使用10HZ，输出端连接16个LED灯。

图1-9 ROM作为流水灯的输入测试电路

五、实验步骤：

1．首先打开Quartus II软件，新建工程。

2．按照自己的想法，编写原理图或VHDL文件程序。

3．对自己的设计进行编译并仿真。

4．仿真无误后，根据附录一的引脚对照表，对实验中用到的拨挡开关及LED进行管脚绑定，然后再重新编译一次。

5．用下载电缆通过JTAG接口将对应的sof文件下载到FPGA中。

6．观察实验结果是否与自己的预期想法相吻合。

7．二进制半加器半加器要求分别用时序仿真“Timing”和功能仿真“Function”观察仿真波形，说明“毛刺”出现的原因。其它实验只需进行功能仿真。

六、实验报告要求

1．总结原理图输入法的设计流程。

2．分析“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。

3.总结层次化设计的步骤和方法。

4．Altera提供的宏功能模块与LPM函数有哪些种类？

数字电路与数字逻辑实验指导书

目录实验一：Quartus II软件操作 (3) 实验二：数据选择器和译码器功能验证 (14) 实验三：数据选择器和译码器应用 (17) 实验四：触发器的应用 (19) 实验五：计数器的功能验证 (21) 实验六：计数器的应用 (22) 实验七：寄存器的功能验证 (23) 附录： (24)

实验一：Quartus II软件操作实验目的和要求： 1、了解并掌握QuartusII软件的使用方法。 2、了解并掌握仿真（功能仿真及时序仿真）方法及验证设计正确性。 3、了解并掌握EDA QuartusII中的原理图设计方法。实验内容：本实验通过简单的例子介绍FPGA开发软件QuartusII的使用流程，包括图形输入法的设计步骤和仿真验证的使用以及最后的编程下载。图形编辑输入法也称为原理图输入设计法。用Quartus II的原理图输入设计法进行数字系统设计时，不需要了解任何硬件描述语言知识，只要掌握数字逻辑电路基本知识，就能使用QuartusII提供的EDA平台设计数字电路或系统。 QuartusII的原理图输入设计法可以与传统的数字电路设计法接轨，即把传统方法得到的设计电路的原理图，用EDA平台完成设计电路的输入、仿真验证和综合，最后编程下载到可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)或专用集成电路(ASIC)中。实验步骤：在QuartusII中通过原理图的方法，使用与门和异或门实现半加器。第1步：打开QuartusII软件。第2步：新建一个空项目。选择菜单File->New Project Wizard，进入新建项目向导。如下图所示，填入项目的名称“hadder”，默认项目保存路径在Quartus安装下，也可修改为其他地址，视具体情况而定。

数字钟电路pcb设计

￥摘要本设计针对数字钟PCB板设计较为复杂的问题，利用国内知名度较高、应用最广泛的电路辅助设计软件protel99se进行了电路板的设计。本设计介绍了各部分电路的构成及准确完成了数字钟PCB电路板的设计。本设计数字钟原理图分析入手，说明了在平台中完成原理图设计，电气检测，网络表生成，PCB设计的基本操作程序。数字钟的主要电路是由电源电路、显示电路、校时电路、晶体振荡电路组成。PCB是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。PCB的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。关键词：数字钟；PCB；原理图；芯片 — 【

目录前言 (1) 第一章@ 第二章绪论 (2) 数字钟的研究背景和意义 (2) 数字钟的发展和趋势 (2) 第二章系统电路的绘制 (3) 电路组成方框图 (3) 电路原理图制作 (3) 原理图环境设置 (4) 绘制原理图 (5) $ 电气规则检查及网络表输出 (7) 原理图分析 (10) 晶体振荡器 (10) 分频器 (11) 计数器电路 (12) 显示和译码电路 (12) 电源电路 (13) 第三章电路板PCB设计 (14) , PCB设计规范 (14) PCB设计流程 (17) 输出光绘文件 (21) PCB制件作 (23)

心得体会 (25) 参考文献 (26) 附图 (27) 附表 (28) "

前言 PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 Protel系列电子设计软件是在EDA行业中，特别是在PCB设计领域具有多年发展历史的设计界软件，由于其功能强大，操作简单实用，近年来成为国内发展最快。 Protel 99已不是单纯的PCB（印制电路板）设计工具，而是由多个模块组成的系统工具，分别是SCH（原理图）设计、SCH（原理图）仿真、PCB（印制电路板）设计、Auto Router（自动布线器）和FPGA设计等，覆盖了以PCB为核心的整个物理设计。该软件将项目管理方式、原理图和PCB图的双向同步技术、多通道设计、拓朴自动布线以及电路仿真等技术结合在一起，为电路设计提供了强大的支持。随着计算机事业的发展，在信息化时代，电路设计中的很多工作都可以用计算机来完成。这样就大大减轻了设计人员的体力劳动强度，并且保证了设计的规范性准确性。而Protel99SE技术已越来越为人们所关注,人们利用protel99SE绘制各种原理图，进而制作出各种各样的科技产品已经成为当今世界的一个不可或缺的组成部分，所以说Protel99SE技术已越来越显得重要。

16学时数字逻辑实验要求及芯片引脚图

16学时数字逻辑实验内容及要求（附录：实验用IC器件引脚图）实验一组合逻辑及应用电路实验 1．实验目的：（1）了解并掌握基本逻辑门电路及常用组合逻辑部件的逻辑功能；（2）熟悉基本逻辑门及常用组合逻辑部件的应用；（3）学习并掌握数字逻辑实验台的使用方法。 2．实验所用器件：四二输入端与非门，型号为：74LS00 四异或门，型号为：74LS86 双2-4线译码器74LS139 等（根据实际使用填写） 3．实验内容及要求（1）用实验验证74LS86的逻辑功能并填写真值表。（2）用一片74LS00实现一2输入端异或门的功能。（3）将74LS139扩展成3-8线译码器的功能。（4）在第（3）步的基础上再加上与非门构成一位全加器。实验二触发器功能及应用电路实验 1．实验目的（1）熟悉常用触发器的功能及功能互换；（2）熟悉时序逻辑电路的状态分析方法；（3）触发器的简单应用电路实验分析；（4）实验观察时序逻辑电路的初始状态对电路工作的影响；（5）了解时序逻辑电路自启动的意义。 2．实验所用器件 D触发器二片，型号为：74LS74 与非门一片，型号为：74LS00 等（根据实际使用填写） 3．实验内容及要求（1）验证74LS74的逻辑功能，填写功能表，注意观察上升沿触发方式；（2）用D触发器和门电路模拟实现JK触发器功能并填写其功能表；（3）用D触发器和门电路模拟实现T触发器功能并填写其功能表；（4）由D触发器及门电路构成有用的四位环型计数器，实验观察并记录电路运行状态。

实验三时序电路功能组件及应用电路实验 1．实验目的（1）熟悉中规模集成移位寄存器74LS194的逻辑功能及简单应用；（2）熟悉中规模集成计数器74LS161功能及简单应用；（3）学会使用七段字形译码器及共阴极七段LED数字显示器。 2．实验所用器件四位二进制加法计数器1片，型号为：74LS161 寄存器1片，型号为：74LS194 等（根据实际使用填写） 3．实验内容及要求（1）验证寄存器（74LS194）、计数器（74LS161）的逻辑功能，通过实验填写功能表；（2）用74LS161及门电路分别采用复位法和置数法构成一位8421BCD码计数显示电路；（3）用74LS194及门电路构成有用的四位环型计数器。实验四串行加法器的设计 1．实验目的较复杂数字逻辑电路的设计方法及实验分析。 2．实验所用器件 4位移位寄存器组件2片，型号为：74LS194 D触发器1片，型号为：74LS74 等（根据实际使用填写） 3．实验内容及要求（1）按如下串行加法器框图设计电路图实现四位二进制的加法； 4位被加数移位寄存器为了清楚地看到逐位相加情况，时钟脉冲应采用单脉冲，注意电路清“0”作用。（2）任意给定X，Y，给电路加入4个单脉冲，逐一观察并记录电路工作情况；（3）4个脉冲后，X+Y的和存放在A中，X+Y的最高位即进位存放在何处。串行加法器的加法速度如何计算。

组合逻辑电路实验设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 组合逻辑电路实验设计血型匹配情况判断电路一、实验题目：人的血型有A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表A、01代表 B、10代表AB、11代表O。）图1 二、电路设计：方案一：解： 1、题目分析

根据题意，确定有4个输入变量，设为X、Y、M、N；输出变量为P。其中，用两个逻辑变量X、Y的四中取值表示输血者的血型：00代表A型、01代表B型、10代表AB型、11代表O型。用另外两个逻辑变量M、N的四种取值表示受血者的血型：00代表A型、01代表B型、10代表AB型、11代表O型。逻辑输出变量P代表输血者与受血者的血型符合情况：1代表血型符合，0代表血型不符合。题目中要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现电路设计。 2、列写输入与输出变量真值表：真值表如下图所示 3、逻辑表达式：根据真值表画出卡诺图：

卡诺图如右图所示：用八选一数据选择器（74LS151），所以输出逻辑表达式写成最小项和的形式：设X 、Y 、M 为选择变量，X 为高位。逻辑函数P 的与或标注型表达式： P (X ,Y ,M ,N ) X Y M N X Y M N X Y M N X Y M N X Y M N =+++++ 4、比较表达式：与标准表达式比较得：267P Nm N m(0,1,3,5)m m =+∑++ 所以，数据选择器中EN=0，0135D D D D N ==== D 2=N ，D 4=0, D 6=D 7=1， 5、逻辑电路图：

数字逻辑电路实验报告

数字逻辑电路实验报告指导老师: 班级: 学号: 姓名：时间：第一次试验一、实验名称：组合逻辑电路设计

二、试验目的： 1、掌握组合逻辑电路的功能测试。 2、验证半加器和全加器的逻辑功能。 3、、学会二进制数的运算规律。三、试验所用的器件和组件：二输入四“与非”门组件3片，型号74LS00 四输入二“与非”门组件1片，型号74LS20 二输入四“异或”门组件1片，型号74LS86 四、实验设计方案及逻辑图： 1、设计一位全加/全减法器，如图所示：电路做加法还是做减法是由M决定的，当M=0时做加法运算，当M=1时做减法运算。当作为全加法器时输入信号A、B和Cin分别为加数、被加数和低位来的进位，S 为和数，Co为向上的进位；当作为全减法时输入信号A、B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上位的借位。（1）输入/输出观察表如下：（2）求逻辑函数的最简表达式函数S的卡诺图如下：函数Co的卡诺如下：化简后函数S的最简表达式为： Co的最简表达式为：

（3）逻辑电路图如下所示： 2、舍入与检测电路的设计：用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。当电路检测到输入的代码大于或等于5是，电路的输出F1=1;其他情况F1=0。当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1，其他情况F2=0。该电路的框图如图所示：（1）输入/输出观察表如下： B8 B4 B2 B1 F2 F1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1

数字钟设计报告——数字电路实验报告

. 数字钟设计实验报告专业:通信工程 :王婧班级:111041B 学号:111041226 .

数字钟的设计目录一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １

一、前言此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。２

二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。三、设计任务设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成）四、设计方案一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生器、“时、３

数字逻辑电路实验

1.1 数电实验仪器的使用及门电路逻辑功能的测试 1.1.1 实验目的（1）掌握数字电路实验仪器的使用方法。（2）掌握门电路逻辑功能的测试方法。 1.1.2 实验设备双踪示波器一台数字电路实验箱一台万用表一块集成芯片：74LS00、74LS20 1.1.3 实验原理图1.1是TTL系列74LS00（四2输入端与非门）的引脚排列图。 Y A B 其逻辑表达式为：=? 图1.2是TTL系列74LS20（双4输入端与非门）的引脚排列图。 Y A B C D 其逻辑表达式为：=??? 与非门的输入中任一个为低电平“0”时，输出便为高电平“1”。只有当所有输入都为高电平“1”时，输出才为低电平“0”。对于TTL逻辑电路，输入端如果悬空可看作逻辑“1”，但为防止干扰信号引入，一般不悬空。对于MOS逻辑电路，输入端绝对不允许悬空，因为MOS电路输入阻抗很高，受外界电磁场干扰的影响大，悬空会破坏正常的逻辑功能，因此使用时一定要注意。一般把多余的输入端接高电平或者和一个有用输入端连在一起。 1.1.4 实验内容及步骤（1）测量逻辑开关及电平指示功能用导线把一个数据开关的输出端与一个电平指示的输入端相连接，将数据开关置“0”位，电平指示灯应该不亮。将数据开关置“1”位，电平指示灯应该亮。以此类推，检测所有的数据开关及电平指示功能是否正常。

（2）检测脉冲信号源给示波器输入脉冲信号，调节频率旋钮，可观察到脉冲信号的波形。改变脉冲信号的频率，示波器上的波形也应随之发生变化。（3）检测译码显示器用导线将四个数据开关分别与一位译码显示器的四个输入端相连接，按8421码进位规律拨动数据开关，可观察到译码显示器上显示0～9十个数字。（4）与非门逻辑功能测试 ①逻辑功能测试将芯片74LS20中一个4输入与非门的四个输入端A、B、C、D分别与四个数据开关相连接，输出端Y与一个电平指示相连接。电平指示的灯亮为1，灯不亮为0。根据表1.1中输入的不同状态组合，分别测出输出端的相应状态，并将结果填入表中。表1.2 ②与非门对脉冲信号的反相传输及控制功能的测试将芯片74LS00中一个2输入与非门的A输入端接频率为1kHz脉冲信号，B输入端接数据开关，输出端Y接示波器。用双踪示波器同时观察A输入端的脉冲波形和输出端Y的波形，并注意两者之间的关系。按表1.2中的不同输入方式测试，将结果填入表中。 1.1.5 预习要求与思考题（1）阅读实验原理、内容及步骤。（2）了解集成芯片引脚的排列规律。（3）TTL集成电路使用的电源电压是多少？（4）TTL与非门输入端悬空相当于输入什么电平？为什么？（5）如何处理各种门电路的多余输入端。 1.1.6 实验报告及要求（1）画出规范的测试电路图及各个表格。

数字电子技术实验指导书

数字电子技术实验指导书（韶关学院自动化专业用）自动化系 2014年1月10日实验室：信工405

数字电子技术实验必读本实验指导书是根据本科教学大纲安排的，共计14学时。第一个实验为基础性实验，第二和第七个实验为设计性实验，其余为综合性实验。本实验采取一人一组，实验以班级为单位统一安排。 1．学生在每次实验前应认真预习，用自己的语言简要的写明实验目的、实验原理，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。教师要检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。 2．学生上实验课不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。 3．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。 4．实验时应听从教师指导。实验线路应简洁合理，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。 5．数据记录记录实验的原始数据，实验期间当场提交。拒绝抄袭。 6．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。 7．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师签名后，才能离开实验室。

目录实验1 TTL基本逻辑门功能测试实验2 组合逻辑电路的设计实验3 译码器及其应用实验4 数码管显示电路及应用实验5 数据选择器及其应用实验6 同步时序逻辑电路分析实验7 计数器及其应用

实验1 TTL基本逻辑门功能测试一、实验目的 1、熟悉数字电路试验箱各部分电路的基本功能和使用方法 2、熟悉TTL集成逻辑门电路实验芯片的外形和引脚排列 3、掌握实验芯片门电路的逻辑功能二、实验设备及材料数字逻辑电路实验箱，集成芯片74LS00（四2输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08(四2输入与门)、74LS10（三3输入与非门）、74LS20（二4输入与非门）和导线若干。三、实验原理 1、数字电路基本逻辑单元的工作原理数字电路工作过程是数字信号，而数字信号是一种在时间和数量上不连续的信号。（1）反映事物逻辑关系的变量称为逻辑变量，通常用“0”和“1”两个基本符号表示两个对立的离散状态，反映电路上的高电平和低电平，称为二值信息。（2）数字电路中的二极管有导通和截止两种对立工作状态。三极管有饱和、截止两种对立的工作状态。它们都工作在开、关状态，分别用“1”和“0”来表示导通和断开的情况。（3）在数字电路中，以逻辑代数作为数学工具，采用逻辑分析和设计的方法来研究电路输入状态和输出状态之间的逻辑关系，而不必关心具体的大小。 2、TTL集成与非门电路的逻辑功能的测试 TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门。实验采用二4输入与非门74LS20芯片，其内部有2个互相独立的与非门，每个与非门有4个输入端和1个输出端。74LS20芯片引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。

数字钟的电路设计

题目_________数字钟的设计___________ 班级_______机设12（4）班____________ 学号___________201210310422_________ 姓名___________卞旺武_______________ 指导____________鲁老师______________ 时间__________2014.6.16--2014.6.19____ 景德镇陶瓷学院

电工电子技术课程设计任务书

目录 1、数字钟的总体方案与原理说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2、555定时器构成的多谐振荡器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . .a 3、秒、时计数器电路图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .b 4、译码器芯片与逻辑符号图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .c 5、秒、分、时校时电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .d 6、总体电路原理相关说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .e 7、总体电路原理图. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .f 8、元件清单；. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .g 9、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .h 10、设计心得体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

实验一组合逻辑电路设计

实验一组合逻辑电路的设计一、实验目的： 1、掌握组合逻辑电路的设计方法。 2、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 3、加深FPGA 设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。 4、理解“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。 5、理解组合逻辑电路的特点。二、实验的硬件要求： 1、 EDA/SOPC 实验箱。 2、计算机。三、实验原理 1、组合逻辑电路的定义数字逻辑电路可分为两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路中不包含记忆单元（触发器、锁存器等），主要由逻辑门电路构成，电路在任何时刻的输出只和当前时刻的输入有关，而与以前的输入无关。时序电路则是指包含了记忆单元的逻辑电路，其输出不仅跟当前电路的输入有关，还和输入信号作用前电路的状态有关。通常组合逻辑电路可以用图1.1所示结构来描述。其中，X0、X1、…、Xn 为输入信号， L0、L1、…、Lm 为输出信号。输入和输出之间的逻辑函数关系可用式1.1表示： 2、组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计任务是根据给定的逻辑功能，求出可实现该逻辑功能的最合理组合电路。理解组合逻辑电路的设计概念应该分两个层次：（1）设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；（2）考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的，设计最优化是设计人员必须努力达到的目标。在设计组合逻辑电路时，首先需要对实际问题进行逻辑抽象，列出真值表，建立起逻辑模型；然后利用代数法或卡诺图法简化逻辑函数，找到最简或最合理的函数表达式；根据简化的逻辑函数画出逻辑图，并验证电路的功能完整性。设计过程中还应该考虑到一些实际的工程问题，如被选门电路的驱动能力、扇出系数是否足够，信号传递延时是否合乎要求等。组合电路的基本设计步骤可用图1.2来表示。 3、组合逻辑电路的特点及设计时的注意事项 ①组合逻辑电路的输出具有立即性，即输入发生变化时，输出立即变化。（实际电路中图 1.1 组合逻辑电路框图 L0=F0(X0,X1,···Xn) · · · Lm=F0(X0,X1,···Xn) （1.1）图 1.2 组合电路设计步骤示意图图

10级《数字逻辑电路》实验指导书

课程名称：数字逻辑电路实验指导书课时：8学时

集成电路芯片一、简介数字电路实验中所用到的集成芯片都是双列直插式的，其引脚排列规则如图1－1所示。识别方法是：正对集成电路型号（如74LS20）或看标记（左边的缺口或小圆点标记），从左下角开始按逆时针方向以1，2，3，…依次排列到最后一脚（在左上角）。在标准形TTL集成电路中，电源端V 一般排在左上端，接地 CC ，7脚为GND。若集端GND一般排在右下端。如74LS20为14脚芯片，14脚为V CC 成芯片引脚上的功能标号为NC，则表示该引脚为空脚，与内部电路不连接。二、TTL集成电路使用规则 1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 2、电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实验中要求使用Vcc＝＋5V。电源极性绝对不允许接错。 3、闲置输入端处理方法 (1) 悬空，相当于正逻辑“1”，对于一般小规模集成电路的数据输入端，实验时允许悬空处理。但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正常。因此，对于接有长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。（也可以串入一只1～10KΩ的固定电阻）或接至某一 (2) 直接接电源电压V CC 固定电压(＋2.4≤V≤4.5V)的电源上，或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。 (3) 若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。 4、输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。当R ≤680Ω时，输入端相当于逻辑“0”；当R≥4.7 KΩ时，输入端相当于逻辑“1”。对于不同系列的器件，要求的阻值不同。 5、输出端不允许并联使用（集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外）。否则不仅会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。 6、输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否则将损坏器件，有时为了使后级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至V ，一般取R＝3～ cc 5.1 KΩ。

数电实验报告实验二组合逻辑电路的设计

实验二组合逻辑电路的设计一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。三、预习要求及思考题 1．预习要求： 1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？四、实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： 1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图； 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。五、实验内容 1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。

3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）实现的表达式。 4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。按图选择需要的集成块及门电路连线，将A i、B i、C i接逻辑开关，输出Si、Ci+1接发光二极管。改变输入信号的状态验证真值表。 2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（B），一枪打兔子（C）。规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。（请按照设计步骤独立完成之）五、实验报告要求： 1．画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2．设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3．总结中规模集成电路的使用方法及功能。

数字逻辑电路实验报告

. .. 数字逻辑电路设计 --多功能数字钟学院：计算机科学与通信工程专业：：学号：指导老师：

多功能数字钟一、设计任务及要求（1）拥有正常的时、分、秒计时功能。（2）能利用实验板上的按键实现校时、校分及清零功能。（3）能利用实验板上的扬声器做整点报时。（4）闹钟功能（5）在MAXPLUS II 中采用层次化设计方法进行设计。（6）在完成全部电路设计后在实验板上下载，验证设计课题的正确性。二、多功能数字钟的总体设计和顶层原理图作为根据总体设计框图，可以将整个系统分为六个模块来实现，分别是计时模块、校时模块、整点报时模块、分频模块、动态显示模块及闹钟模块。

（1）计时模块该模块使用74LS160构成的一个二十四进制和两个六十进制计数器级联，构成数字钟的基本框架。二十四进制计数器用于计时，六十进制计数器用于计分和秒。只要给秒计数器一个1HZ的时钟脉冲，则可以进行正常计时。分计数器以秒计数器的进位作为计数脉冲。用两个74160连成24进制的计数器，原图及生成的器件如下：生成的二十四进制计数器注：利用使能端，时钟信号，清零以及预置数功能连成24进制。

用两个74160连成的60进制计数器，原图及生成的器件如下：生成的六十进制计数器（2）校时模块校时模块设计要求实现校时，校分以及清零功能。 *按下校时键，小时计数器迅速递增以调至所需要的小时位。 *按下校分键，分计数器迅速递增以调至所需要的分位。 *按下清零键，将秒计数器清零。注意事项：①在校分时，分计数器的计数不应对小时位产生影响，因而需要屏蔽此时分计数器的进位信号以防止小时计数器计数。 ②利用D触发器进行按键抖动的消除，因为D触发器是边沿触发，在除去时钟边沿到来前一瞬间之外的绝大部分时间都不接受输入，

多功能数字钟电路设计

多功能数字钟电路设计一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图附录B:元器件清单

一、数字电子钟设计摘要数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。二、数字电子钟方案框图图1 数字电子钟方案框图

三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。图2

2. 10进制电路设计图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。

组合逻辑电路实验报告

图6-1：O型静态险象如图6-1所示电路其输出函数Z=A+A，在电路达到稳定时，即静态时，输出F 总是1。然而在输入A变化时（动态时）从图6-1（b）可见，在输出Z的某些瞬间会出现O，即当A经历1→0的变化时，Z出现窄脉冲，即电路存在静态O型险象。进一步研究得知，对于任何复杂的按“与或”或“或与”函数式构成的组合电路中，只要能成为A+A或AA的形式，必然存在险象。为了消除此险象，可以增加校正项，前者的校正项为被赋值各变量的“乘积项”，后者的校正项为被赋值各变量的“和项”。还可以用卡诺图的方法来判断组合电路是否存在静态险象，以及找出校正项来消除静态险象。实验设备与器件 1．+5V直流电源 2．双踪示波器 3．连续脉冲源 4．逻辑电平开关 5．0-1指示器

（3）根据真值表画出逻辑函数Si、Ci的卡诺图（4）按图6-5要求，选择与非门并接线，进行测试，将测试结果填入下表，并与上面真值表进行比较逻辑功能是否一致。 4．分析、测试用异或门、或非门和非门组成的全加器逻辑电路。根据全加器的逻辑表达式

全加和Di =（Ai⊕Bi）⊕Di-1 进位Gi =（Ai⊕Bi）·Di-1+Ai·Bi 可知一位全加器可以用两个异或门和两个与门一个或门组成。（1）画出用上述门电路实现的全加器逻辑电路。（2）按所画的原理图，选择器件，并在实验箱上接线。（3）进行逻辑功能测试，将结果填入自拟表格中，判断测试是否正确。 5．观察冒险现象按图6-6接线，当B=1，C=1时，A输入矩形波（f=1MHZ 以上），用示波器观察Z输出波形。并用添加校正项方法消除险象。

多功能数字钟电路设计

课程设计任务书学生姓名： XXX 专业班级：指导教师：工作单位：题目: 多功能数字钟电路设计初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。时间安排：第20周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

多功能数字钟电路设计摘要 (1) Abstract (2) 1系统原理框图 (3) 2方案设计与论证 (4) 2.1时间脉冲产生电路 (4) 2.2分频器电路 (6) 2.3时间计数器电路 (7) 2.4译码驱动及显示单元电路 (8) 2.5校时电路 (8) 2.6报时电路 (10) 3单元电路的设计 (12) 3.1时间脉冲产生电路的设计 (12) 3.2计数电路的设计 (12) 3.2.1 60进制计数器的设计 (12) 3.2.2 24进制计数器的设计 (13) 3.3译码及驱动显示电路 (14) 3.4 校时电路的设计 (14) 3.5 报时电路 (16) 3.6电路总图 (17) 4仿真结果及分析 (18) 4.1时钟结果仿真 (18) 4.2 秒钟个位时序图 (18) 4.3报时电路时序图 (19) 4.4测试结果分析 (19) 5心得与体会 (20) 6参考文献 (21) 附录1原件清单 (22) 附录2部分芯片引脚图与功能表 (23) 74HC390引脚图与功能表 (23)

实验一组合逻辑电路设计

电子信息工程晓旭 2011117147 实验一组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）一．实验目的 1掌握常用门电路的逻辑功能。 2掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 3掌握组合逻辑电路的功能测试方法。二．实验设备与器材数字电路实验箱一个双踪示波器一部稳压电源一部数字多用表一个 74LS20 二4 输入与非门一片 74LS00 四2 输入与非门一片 74LS10 三3 输入与非门一片三 .实验任务 1对74LS00,74LS20逻辑门进行功能测试。静态测试列出真值表，动态测试画出波形图，并说明测试的门电路功能是否正常。 2分析测试1.7中各个电路逻辑功能并根据测试结果写出它们的逻辑表达式。 3设计控制楼梯电灯的开关控制器。设楼上，楼下各装一个开关，要求两个开关均可以控制楼梯电灯。 4某公司设计一个优先级区分器。该公司收到有A,B,C，三类，A,类的优先级最高，B 类次之，C类最低。到达时，其对应的指示灯亮起，提醒工作人员及时处理。当不同类的同时到达时，对优先级最高的先做处理，其对应的指示灯亮，优先级低的暂不理会。按组合逻辑电路的一般设计步骤设计电路完成此功能，输入输出高低电平代表到

实验一：（1）74LS00的静态逻辑功能测试实验器材：直流电压源，电阻，发光二极管，74LS00，与非门，开关，三极管实验目的：静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否实验过程：将74LS00中的一个与非门的输入端A,B分别作为输入逻辑变量，加高低电平，观测输出电平是否符合真值表描述功能。电路如图1：图1 真值表1.1：实验问题：与非门的引脚要连接正确，注意接地线及直流电源实验结果：由二极管的发光情况可判断出74LS00 实现二输入与非门的功能（2）71LS00的动态逻辑功能测试实验器材：函数发生器，示波器，74LS00，与非门，开关，直流电压源实验目的：测试74LS00与非门的逻辑功能实验容：动态测试适合用于数字系统中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字

数电逻辑门电路实验报告doc

数电逻辑门电路实验报告篇一：组合逻辑电路实验报告课程名称：数字电子技术基础实验指导老师：樊伟敏实验名称：组合逻辑电路实验实验类型：设计类同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得一．实验目的 1.加深理解全加器和奇偶位判断电路等典型组合逻辑电路的工作原理。 2.熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。 3.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。 4.掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。二、主要仪器设备 74LS00（与非门） 74LS55（与或非门） 74LS11（与门）导线电源数电综合实验箱三、实验内容和原理及结果四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）

实验报告 (一) 一位全加器 1.1 实验原理：全加器实现一位二进制数的加法，输入有被加数、加数和来自相邻低位的进位；输出有全加和与向高位的进位。 1.2 实验内容：用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计一个一位全加器电路，并进行功能测试。 1.3 设计过程：首先列出真值表，画卡诺图，然后写出全加器的逻辑函数，函数如下： Si = Ai ?Bi?Ci-1 ；Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 异或门可通过Ai ?Bi?AB?AB,即一个与非门；（74LS00），一个与或非门（74LS55）来实现。Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C 再取非，即一个非门（ i-1 ?Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 ，通过一个与或非门Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1 ，

单片机数字钟电路图

数字钟设计一、设计目的 1. 熟悉集成电路的引脚安排。 2. 掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。 3. 了解面包板结构及其接线方法。 4. 了解数字钟的组成及工作原理。 5. 熟悉数字钟的设计与制作。二、设计要求 1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。

2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试； PCB文件生成与打印输出。 3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。三、设计原理及其框图 1．数字钟的构成数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图3-1所示为数字钟的一般构成框图。图3-1 数字钟的组成框图

⑴晶体振荡器电路晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 ⑵分频器电路分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 ⑶时间计数器电路时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为12进制计数器。

实验一 原理图输入方式设计数字逻辑电路

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