实验1、简单组合电路的VHDL设计

2012-2013学年第2学期

1.1 实验目的

1. 学会工具软件Quartus II的使用流程和VHDL输入设计基本方法。

2. 掌握基本组合逻辑电路二选一多路选择器mux21a的设计方法。

3. 了解EDA实验箱的结构、组成和基本使用方法。

1.2 实验条件（仪器与材料）

1．EDA开发软件Quartus II 一套

2．微机一台

3．EDA实验箱一套

1.3 实验内容说明

本实验内容是实现２选１多路选择器mux21a。多路选择器作为基本的组合电路，其描述方法有多种，既可以在进程中使用if_then_else语句，也可以使用when_else语句。逻辑功能描述方法也多样。但无论使用哪一种描述方法，综合后的结果是相同的。注意参看教材相关内容并在实验中加以验证、比较。

实验前要求认真复习教材内容，写好实验预习报告，并带教材、实验报告及记录笔进入实验室。

本次实验结果的硬件测试留待下次完成。在此预先说明，mux21a可以以高低电平开关作为输入，发光二极管作为输出。具体管脚安排可自行定义。

1.4 实验要求

1．建立自己的工程文件夹（建议在D盘或E盘），实验结束自己保留设计文件；

2．用VHDL语言描述mux21a（至少1种），并保存在自己的工程文件夹中。

3．对设计进行编译和时序仿真验证，并记录操作过程和仿真时序图。

4．有余力同学可选用多种描述方法进行设计和比较，体会VHDL设计特点。

1.5 实验报告要求

1．画出多路选择器mux21a的实体图、结构原理图、真值表，写出其VHDL源文件。

2．画出I/O时序图，分析mux21a电路设计的正确性作为实验结论。

3．利用相关理论对实验中的特殊现象进行分析、解释，记录有关心得、建议。

实验步骤（两个触发器的操作过程一样如下，但是要分别存在不同的文件夹中）：

1、先在某个位置（不要在C盘下或根目录下）新建一个文件夹并取名（用英文），比如：

D:\EDA\mux

2、打开软件quartus Ⅱ软件;

3、File----new-----device design-----vhdl file;

4、输入程序

5、保存，保存在你的文件夹中，此时一定注意文件名与实体名一致

File—save---输入名字---

6、保存时会提醒你：do you want create……..，单击‘是’------next----在这个过程里会

出现如下对话框1

图1新建工程路径、名称、顶层实体对话框

1）在图1中，第一栏用于指定工程所在的工作库文件夹；第二栏用于指定工程名，也可以直接用顶层文件的实体名作为工程名（建议使用）；第三栏用于指定顶层文件实体名。

2）接着在图1中单击Next进入图2所示的添加文件对话框。此时可以通过…打开下拉菜单(……)，

找到你的文件，双击文件名即可。

图2 添加文件对话框

3）在图2中单击Next进入图3所示指定目标器件对话框。在此我们选择的是核心板上的ACEX1K

系列的FPGA EP1K100QC208-3。我们可以利用右边的过滤器栏(Filters)快速选择。

图3 指定目标器件对话框

4)选定以后，在图3中单击Next进入图4所示的指定EDA工具对话框。本实验只使用Quartus II的

集成环境进行开发，不使用第三方EDA工具，所以不需要修改，直接点“Next”。

图4 指定EDA工具对话框图5 工程信息报告对话框

5)在图4中单击Next进入图5工程信息报告对话框。可以看到工程配置信息报告。单击Finish,完成新建工程的建立。

7、编译:（用快捷按钮也行）

Processing---start compilation

若编译通过，则会出现如下界面：

若编译未通过，会出现如下界面：

红色的部分会提醒你的错误，双击错误行，进行修改，反复修改，直到编译成功。

8、新建波形文件：file---new—other files---vector waveform file

9、插入节点：右单击左面空白窗口----insert node or bus---node finder----list--->>---ok---ok（在这里注意端口是否完全）

1）edit----end time：此时填时间可为：30us----ok

2）选中输入端口a----单击左面的时钟（或右单击a 端口---value--clock ）---period ：填20ns

2）选中输入端口b---单击左面的时钟（或右单击b端口---value--clock）---period：填50ns 2）选中输入端口c----单击左面的时钟（或右单击c端口---value--clock）---period：填200ns

单击，并在有波形的地方按鼠标左右键，可以进行缩放。

11、保存（注意还是与实体名一样）

12、assingments----settings----cotegory---simulator settings---- simulator mode---functional---ok

按图所示步骤进行选择和设置

然后生成功能网表文件的命令也可以：processing----generate function simulation enlist

14、仿真：用快捷按钮或processing----start simulation （或按以上框图里的start 按钮）

观察波形并记录。

可以移动蓝色的对应方块便于观察

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。 A i B i C i S i C i+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 10 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。

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：

实验六 组合逻辑电路的设计与测试

实验六组合逻辑电路的设计与测试 1．实验目的 (1)掌握组合逻辑电路的设计方法； (2)熟悉基本门电路的使用方法。 (3)通过实验，论证所设计的组合逻辑电路的正确性。 2．实验设备与器材 1)数字逻辑电路实验箱，2)万用表，3)集成芯片74LS00二片。 3．预习要求 (1)熟悉组合逻辑电路的设计方法； (2)根据具体实验任务，进行实验电路的设计，写出设计过程，并根据给定的标准器件画出逻辑电路图，准备实验； (3)使用器件的各管脚排列及使用方法。 4．实验原理 数字电路中，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门；时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器。 (1)组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。设计组合逻辑电路的一般步骤是： 1)根据逻辑要求，列出真值表； 2)从真值表中写出逻辑表达式； 3)化简逻辑表达式至最简，并选用适当的器件； 4)根据选用的器件，画出逻辑电路图。 逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简。由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本。 (2)与非门74LS00芯片介绍 与非门74LS00一块芯片内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有二个输入端。其逻辑表达式为Y=AB，逻辑符号及引脚排列如图6-1(a)、(b)所示。 (a)逻辑符号(b)引脚排列 图6-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (3)异或运算的逻辑功能 当某种逻辑关系满足：输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，这种逻辑关系称为“异或”逻辑关系。 (4)半加器的逻辑功能 在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。 5．实验内容 (1)用1片74LS00与非门芯片设计实现两输入变量异或运算的异或门电路 要求：设计逻辑电路，按设计电路连接后，接通电源，验证运算逻辑。输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”；电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮红色为逻辑“1”，亮绿色为逻辑“0”。接线后检查无误，通电，用万用表直流电压20V档测量输入、输出的对地电压，并观察输出的LED颜色，填入表6-1。

数电实验报告 实验二 利用MSI设计组合逻辑电路

数电实验报告 实验二 利用MSI设计组合逻辑电路 姓名： 学号： 班级： 院系： 指导老师： 2016年 目录 实验目的：错误!未定义书签。

实验器件与仪器：错误!未定义书签。 实验原理：错误!未定义书签。 实验内容：错误!未定义书签。 实验过程：错误!未定义书签。 实验总结：错误!未定义书签。 实验： 实验目的： 熟悉编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。 掌握用MSI设计的组合逻辑电路的方法。 实验器件与仪器： 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 虚拟器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151 实验原理： 中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。 用译码器实现组合逻辑电路 译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。如3线-8线译码器。当附加控制门Gs的输入为高电平（S = 1）的时

候，可由逻辑图写出。 从上式可看出。-同时又是S2、S1、S0这三个变量的全部最小项的译码输出。所以这种译码器也叫最小项译码器。如果将S2、S1、S0当作逻辑函数的输入变量，则可利用附加的门电路将这些最小项适当的组合起来，便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。 用逻辑选择器实现组合逻辑电路 数据选择器的功能是从一组输入数据中选出某一个信号输出。或称为多路开关。如双四选一数据选择器74LS153

Y1和Y2为两个独立的输出端，和为附加控制端用于控制电路工作状态和扩展功能。A1、A0为地址输入端。D10、D11、D12、D13或D20、D21、D22、D23为数据输入端。通过选定不同的地址代码即可从4个数据输入端选出要的一个，并送到输出端Y。输出逻辑式可写成 其简化真值表如下表所示。 S1A1A0Y1 1X X0 000D10 001D11 010D12 011D13 从上述可知，如果将A1A0作为两个输入变量，同时令D10、D11、D12、D13为第三个输入变量的适当状态（包括原变量、反变量、0和1），就可以在数据选择器的输出端产生任何形式的三变量组合逻辑电路。 实验内容： 数据分配器与数据选择器功能正好相反。它是将一路信号送到地址选择信号指定的输出。如输入为D，地址信号为A、B、C，可将D按地址分配到八路输出F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7。其真值表如下

实验二 组合逻辑电路的VHDL实现

实验二组合逻辑电路的VHDL实现 一、实验目的 掌握使用VHDL语言进行时序逻辑电路设计的方法。 二、实验设备及器件 IBM PC机一台 三、实验内容 （1）用VHDL 语言设计一个D触发器，对程序进行编译和仿真，并记录仿真波形。 CLK接收到上升沿信号时，输入端D的信号被传送到输 出端Q输出，否则输出端Q维持原来的状态不变。 实验代码： D触发器LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY DFF1 IS PORT (CLK : IN STD_LOGIC ; D : IN STD_LOGIC ; Q : OUT STD_LOGIC ); END ; ARCHITECTURE bhv OF DFF1 IS SIGNAL Q1 : STD_LOGIC ; --类似于在芯片内部定义一个数据的暂存节点 BEGIN PROCESS (CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND CLK = '1' THEN Q1 <= D ; END IF;

Q <= Q1 ; --将内部的暂存数据向端口输出 END PROCESS ; END bhv; （2）用VHDL语言设计一个十进制加法计数器，对程序进行编译和仿真，并记录仿真波形。 提示：十进制加法计数器的电路如下图所示，在时钟信号的驱动下，计数器进行累加，每次加1，其输出状态由0000变化到1001，加满回零。当复位输入端reset为低电平时，计数器复位，输出状态回到0000。 十进制加法计数器电路图 实验代码： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY jsq10 IS PORT(CLK,RESET:IN STD_LOGIC; Q:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END jsq10; ARCHITECTURE ONE OF jsq10 IS BEGIN PROCESS(CLK,RESET) BEGIN IF(RESET='0') THEN Q<="0000"; ELSIF(CLK' EVENT AND CLK='1') THEN

组合逻辑电路实验

实验一基本门电路的功能和特性及组合逻辑电路实验（2学时） 实验目的及要求：掌握常用的集成门电路的逻辑功能与特性；掌握各种门电路的逻辑符号；了解集成电路的外引线排列及其使用方法；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。 实验题目：部分TTL门电路逻辑功能验证及组合逻辑电路设计之全加器或全减器。 实验二数值比较器、数据选择器（3学时） 实验目的及要求：掌握数值比较器和数据选择器的逻辑功能；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。用7486和7400、7404搭出一位数值比较器，画出其设计逻辑电路图，并验证它的运算；用74153选择器实现多数据表决器，要求3个输入中有2个或3个为1时，输出Y为高电平，否则Y为低电平。画出电路图并简述实现原理。用7400、7404、7432实现该多数表决器。 实验题目：组合逻辑电路设计之数值比较器和数据选择器 实验三计数器的应用（3学时） 实验目的及要求：掌握集成二进制同步计数器74161的逻辑功能；掌握任意进制计数器的构成方法；学习时序逻辑电路的设计及测试方法。用74161搭建一个60进制计数器电路，并将结果输出到7段数码管显示出来，画出其设计逻辑电路图并验证它的功能。 实验题目：时序逻辑电路设计之计数器的应用 74LS00: QUAD 2-INPUT NAND GATE

74LS04: HEX INVERTER 74LS32:Quad 2-Input OR Gates

74LS74: Dual Positive-Edge-Triggered D Flip-Flops with Preset, Clear and Complementary Outputs 74LS153: Dual 4-Input Multiplexer with common select inputs and individual enable inputs 74LS161: Synchronous 4-Bit Binary Counters

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

组合逻辑电路的设计实验报告

广西大学实验报告纸 _______________________________________________________________________________ 实验内容___________________________________________指导老师 【实验名称】 组合逻辑电路的设计 【实验目的】 学习组合逻辑电路的设计与测试方法。 【设计任务】 用四-二输入与非门设计一个4人无弃权表决电路（多数赞成则提案通过）。要求：采用四-二输入与非门74LS00实现；使用的集成电路芯片种类尽可能的少。 【实验用仪器、仪表】 数字电路实验箱、万用表、74LS00。 【设计过程】 设输入为A、B、C、D，输出为L，根据要求列出真值表如下 真值表

根据真值表画卡若图如下 由卡若图得逻辑表达式 B D C

BD AC CD AB BD AC CD AB BD AC CD AB BD AC CD BD AC AB D BCD C ACD B ABD A ABC ACD BCD ABD ABC L ???=???=++=+++=?+?+?+?=+++=))(()()( 用四二输入与非门实现 A B C D L 实验逻辑电路图

Y 实验线路图

【实验步骤】 1.打开数字电路实验箱，按下总电源开关按钮。 2.观察实验箱，看本实验所用的芯片、电压接口、接地接口的位置。 3.检查芯片是否正常。芯片内的每个与非门都必须一个个地测试，以保证芯片 能正常工作。 4.检查所需导线是否正常。将单根导线一端接发光二极管，另一端接高电平。 若发光二极管亮，说明导线是正常的；若发光二极管不亮时，说明导线不导通。不导通的导线不应用于实验。 5.按实验线路图所示线路接线。 6.接好线后，按真值表的输入依次输入A、B、C、D四个信号，“1”代表输入高 电平，“0”代表输入低电平。输出端接发光二极管，若输出端发光二极管亮则说明输出高电平，对应记录输出结果为“1”；发光二极管不亮则说明输出低电平，对应记录输出结果为“0”。本实验有四个输入端则对应的组合情况有16种，将每种情况测得的实验结果记录在实验数据表格中。 测量结果见下表： 实验数据表格

组合逻辑电路的VHDL设计

组合逻辑电路的VHDL设计 学院及班级：信工院电子信息工程一班 学号： 2010550428 姓名：王尧 完成时间： 2012年10月11日

(1)实验目的： 熟悉QuartusⅡ的VHDL文本设计流程全过程，学习简单组合电路的设计、多层次电路设计、仿真和硬件测试。 (2)实验内容1：用VHDL语言设计2选1多路选择器。 提示：参考例3-1。 要求：首先利用QuartusⅡ完成2选1多路选择器的文本编辑输入和编译、仿真测试等步骤，给出时序仿真波形。选择目标器件EP1C3，建议选实验电路模式5，如附图1所示。用键1(PIO0，引脚号为1)控制s；a和b分别接clock0(引脚号为93)和clock2(引脚号为17)；输出信号y接扬声器speaker(引脚号为129)。通过短路帽选择clock0接256Hz信号，clock2接8Hz信号。引脚锁定后进行编译、下载和硬件测试实验，通过键1控制s，可使扬声器输出不同音调。 (3)实验内容2：将此二选一多路选择器看成是一个元件mux21a，利用元件例 化语句描述图2所示电路，并将此文件放在同一目录中。 图2 双2选1多路选择器 要求：首先利用QuartusⅡ完成2选1多路选择器的文本编辑输入和编译、仿真测试等步骤，给出时序仿真波形。然后进行引脚锁定以及硬件下载测试。选择目标器件EP1C3，建议选实验电路模式5（附图1），用键1(PIO0，引脚号为1)控制s0；用键2(PIO1，引脚号为2)控制s1；a3、a2和a1分别接clock5(引脚号为16)、clock0(引脚号为93)和clock2(引脚号为17)；输出信号outy仍接扬声器spker(引脚号为129)。通过短路帽选择clock0接256Hz信号，clock5接1024Hz，clock2接8Hz信号。通过选择键1、键2，控制s0、s1，可使扬声器输出不同音调。 (4)程序设计 程序示例1： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; entity mux21a is

组合逻辑电路设计实验报告

组合逻辑电路设计实验报告 1.实验题目 组合电路逻辑设计一： ①用卡诺图设计8421码转换为格雷码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③记录输入输出所有信号的波形。 组合电路逻辑设计二： ①用卡诺图设计BCD码转换为显示七段码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③把转换后的七段码送入共阴极数码管，记录显示的效果。 2.实验目的 （1）学习熟练运用卡诺图由真值表化简得出表达式 （2）熟悉了解74LS197元件的性质及其使用 3.程序设计 格雷码转化： 真值表如下：

卡诺图： 1 010100D D D D D D G ⊕=+= 2 121211D D D D D D G ⊕=+=

3232322D D D D D D G ⊕=+= 33D G = 电路原理图如下： 七段码显示： 真值表如下： 卡诺图：

2031020231a D D D D D D D D D D S ⊕++=+++= 10210102b D D D D D D D D S ⊕+=++= 201c D D D S ++= 2020101213d D D D D D D D D D D S ++++= 2001e D D D D S +=

2021013f D D D D D D D S +++= 2101213g D D D D D D D S +++= 01213g D D D D D S +⊕+= 电路原理图如下：

4.程序运行与测试 格雷码转化： 逻辑分析仪显示波形：

组合逻辑电路-实验报告

电子通信与软件工程系2013-2014学年第2学期 《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 班级：姓名：学号：成绩： 同组成员：姓名：学号： --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、实验名称：组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算） 二、实验目的：1、掌握组合逻辑电路的功能调试 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、实验内容： 1．组合逻辑电路功能测试。 （1）．用2片74LS00组成图所示逻辑电路。为便于接线和检查．在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 （2）．图中A、B、C接电平开关，YI，Y2接发光管电平显示． （3）。按表4。1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1，Y2逻辑表达式． （4）．将运算结果与实验比较．

2．测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能．根据半加器的逻辑表达式可知．半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图． （1）．在学习机上用异或门和与门接成以上电路．接电平开关S．Y、Z接电平显示．（2）．按表4．2要求改变A、B状态，填表． 3．测试全加器的逻辑功能。 （1）．写出图4．3电路的逻辑表达式。 （2）．根据逻辑表达式列真值表． （3）．根据真值表画逻辑函数S i 、Ci的卡诺图． （4）．填写表4．3各点状态 （5）．按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表4．4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致．

实验一 组合逻辑电路的VHDL实现

实验一组合逻辑电路的VHDL实现 一、实验目的 掌握使用VHDL语言进行组合逻辑电路设计的方法。 二、实验设备及器件 IBM PC机一台 三、实验内容 按照Quartus II 软件的使用说明进行Quartus II 集成开发环境的仿真调试练习，然后按照以下内容建立文件并编译仿真调试。 （1）用VHDL 语言设计一个2选1多路选择器，对程序进行编译和仿真，并记录仿真波形。 提示：如右图所示，a和b分别为两个数据输入端，s 为通道选择控制信号输入端。当s为低电平时，a输入端的信号传送至y；当s为高电平时，b输入端的信号传送至y。 实验代码： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux21a IS PORT( a, b : IN BIT ; s : IN BIT; y : OUT BIT) ; END ENTITY mux21a ; ARCHITECTURE one OF mux21a IS BEGIN y <= a WHEN s = '0' ELSE b ; END ARCHITECTURE one ;

（2）用VHDL 语言设计一个1位半 加器，对程序进行编译和仿真，并 记录仿真波形。 提示：半加器真值表如右所示。 实验代码： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use ieee.std_logic_arith.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; ENTITY h_adder IS PORT(a,b:IN STD_LOGIC; so,co:OUT STD_LOGIC); END h_adder; ARCHITECTURE example2 OF h_adder IS BEGIN so<=a XOR b; co<=a AND b; END example2; （3）用VHDL 语言设计一个三态缓冲器，对程序进行编译和仿真，并记录仿真波形。 提示：三态缓冲器电路如右图所示，如果 缓冲器的使能端en 为1，缓冲器的输入端 in1的信号值被复制到输出端；如果使能端 en 为其它数值，缓冲器的输出为高阻态。 实验代码： LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY Threestategate IS PORT(IN1,EN:IN STD_LOGIC; 半加器真值表

组合逻辑电路实验报告

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。

组合逻辑电路实验报告

实验名称：组合逻辑电路 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法； 2、了解组合逻辑电路的冒险现象及消除方法。 二、实验器材 需要与非门CC4011×3，异或门CC4030×1，或门CC4071×1。 CC4011引脚图CC4030引脚图 CC4071引脚图 三、实验内容及实验电路 1、分析、测试用与非门CC4011组成的半加器的逻辑功能。列出真值表并画出卡诺图判断是否可以简化。 图1由与非门组成的半加器电路

A B S C 2、分析、测试用异或门CC4030与与非门CC4011组成的半加器逻辑电路。 图2由异或门和与非门组成的半加器电路 A B S C 3、分析、测试全加器的逻辑电路。写出实验电路的逻辑表达式，根据实验结果列出真值表与全加器的逻辑功能对比，并画出i S和i C的卡诺图。 图3由与非门组成的全加器电路 A B1 i C i S i C

4、设计、测试用异或门、与非门和或门组成的全加器逻辑电路。 全加和：()1 -⊕⊕=i i i i C B A S 进位：()i i i i i i B A C B A C ?+?⊕=-1将全加器的逻辑表达式，变换成由两个异或门，四个与非门，一个或门组成；画出全加器电路图，按所画的原理图选择器件并在实验板上连线；进行功能测试并自拟表格填写测试结果。电路图：A B 1-i C i S i C 5、观察冒险现象。按图4接线，当1==C B 时，A 输入矩形波（MHz f 1=以上），用示波器观察输出波形，并用添加冗余项的方法消除冒险现象。 图4观察冒险现象实验电路

四、实验预习要求 1、复习组合逻辑电路的分析方法。 2、复习组合逻辑电路的设计方法。 3、复习用与非门和异或门等构成半加器和全加器的工作原理。 4、复习组合电路冒险现象的种类、产生原因和如何防止。 5、根据试验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。 五、实验报告 1、整理实验数据、图表，并对实验结果进行分析讨论。 2、总结组合逻辑电路的分析与测试方法。 3、对冒险现象进行讨论。

实验一 用VHDL语言设计组合逻辑电路

实验一用VHDL语言设计组合逻辑电路 一、实验目的：掌握用VHDL语言设计组合逻辑电路的方法。熟悉QuartusⅡ的 操作。 二、实验仪器：PC机一台 三、实验内容： 1.用VHDL语言设计4选1数据选择器。 2.用文本输入法输入 3.建立工程，编译，改错，直至编译通过 4.仿真，验证所设计电路的正确性 四、操作步骤： 1、在所使用的计算机数据盘里建立自己的文件夹 2、打开QuartusII 3、单击工具栏中的new，在出现的对话框中选择VHDL File，点击OK。 4、输入设计程序。 输入结束后，将程序保存在自己的文件夹中。注意：存盘的文件名应该跟实体名相同。 5、创建工程。创建工程有两种方法：第一种方法是在保存文件后出现的对话框 中点击‘是’，按提 示进行操作；

第二种方法是在出现的对话框点击‘否’。 第一种方法的具体过程： 点击‘是’，出项下面的框 点击‘Next’，出项 不需要任何修改，继续点击‘Next’，出项

继续点击‘Next’，在后面出现的框图中继续点击‘Next’，直到没有‘Next’选项，点击‘Finish’，这样就完成工程的创建。 第二种方法的具体过程：点击‘否’ 此时要创建工程，点击菜单File下的“New Preject Wizard”。出现框图： 点击‘Next’，出项

名，点击打开（或双击要创建工程的文件名），出现 项目名称和文件名称相同。点击‘Next’，出现

点击，在出现的对话框点击文件名，点击‘打开’，出现 点击右边的‘add’，出现

点击‘Next’，在后面出现的框图中继续点击‘Next’，直到没有‘Next’选项，点击‘Finish’，这样就完成工程的创建。 6、观察QUARTUS 界面 点击箭头所指图标，观察箭头上方的变化，点击+号，双击出项的文件

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

数字电路组合逻辑电路设计实验报告

实验三组合逻辑电路设计（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 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动

态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 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。实验时，可将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74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。

仿真示意 2.门电路的动态逻辑功能测试 动态测试用于数字系统运行中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字信号，用示波器比较输入与输出信号波形，以此来确定电路的功能。实验时，与非门输入端A加一频率为

实验三组合逻辑电路

实验三组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器) 一、实验目的 1．掌握组合逻辑电路的设计方法 2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法 3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法 4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、实验原理及实验资料 （一）组合电路的一般设计方法 1．设计步骤 根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。组合逻辑电路的一般设计步骤如图所示。 图组合逻辑电路的一般设计步骤 设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。 2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20） （二）常用组合逻辑器件 1．四二输入与非门74LS00 74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。 图 74LS00引脚排列及内部逻辑结构 2．二四输入与非门74LS20

74LS20为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有两个独立的四输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。 图 74LS20引脚排列及内部逻辑结构 3．四二输入异或门74LS86 74LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有四个独立的二输入“异或”门，每个门的构造和逻辑功能相同。 图 74LS86引脚排列及内部逻辑结构 3．3线－8线译码器74LS138 74LS138是集成3线－8线译码器，其功能表见表。它的输出表达式为 i A B i Y G G G m 122（i ＝0，1，…7；m i 是最小项），与基本门电路配合使用，它能够实现任何三变量的逻辑函数。74LS138为双列直插16脚塑料封装，外部引脚排列如图所示。

组合逻辑电路的设计实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除组合逻辑电路的设计实验报告 篇一：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Ai、bi、ci分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；si、ci+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。

组合逻辑电路的设计实验报告

中国石油大学现代远程教育 电工电子学课程实验报告 所属教学站：青岛直属学习中心 姓名：杜广志学号： 年级专业层次：网络16秋专升本学期： 实验时间：2016-11-05实验名称：组合逻辑电路的设计 小组合作：是○否●小组成员：杜广志 1、实验目的： 学习用门电路实现组合逻辑电路的设计和调试方法。 2、实验设备及材料： 仪器：实验箱 元件：74LS00 74LS10 3、实验原理： 1．概述 组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路过去状态无关。因此，组合电路的特点是无“记忆性”。在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。 组合逻辑电路的输入信号和输出信号往往不止一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等几种。 组合逻辑电路的分析与设计方法，是立足于小规模集成电路分析和设计的基本方法之一。 2．组合逻辑电路的分析方法 分析的任务是：对给定的电路求解其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的逻辑关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。 分析的步骤： （1）逐级写出逻辑表达式，最后得到输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的逻辑函数式。 （2）化简。 （3）列出真值表。 （4）文字说明 上述四个步骤不是一成不变的。除第一步外，其它三步根据实际情况的要求而采用。 3．组合逻辑电路的设计方法 设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。 设计的步骤； （1）通过对给定问题的分析，获得真值表。 在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个输出变量之间的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而获得真值表或简化

常用组合逻辑电路设计

实 验 报 告 实验日期： 学 号： 姓 名： 实验名称： 常用组合逻辑电路设计 总 分： 一、实验目的 学习常用组合逻辑电路的可中和代码编写，学习并熟悉VHDL 编程思想与调试方法，掌握LPM 元件实现逻辑设计，从而完成电路设计的仿真验证和硬件验证，记录结果。 二、实验原理 VHDL 设计采用层次化的设计方法，自上向下划分系统功能并逐层细化逻辑描述。层次关系中的没一个模块可以是VHDL 描述的实体，上层VHDL 代码中实例化出各个下层子模块。 利用VHDL 语言和LPM 元件设计这两种方法方法实现两个二位数大小比较的电路，根据A 数是否大于、小于、等于B 数，相应输出端F1、F2、F3为1，设A=A2A1，B=B2B1(A2A1、B2B1表示两位二进制数)，当A2A1>B2B1时，F1为1；A2A1

port(a2,a1:in STD_LOGIC; b2,b1:in STD_LOGIC; f1,f2:buffer STD_LOGIC; f3:out STD_LOGIC); end bijiao; architecture bijiao_arch of bijiao is begin f1<=(a2 and(not b2))or(a1 and (not b1)and a2)or(a1 and (not b1)and(not b2)); f2<=((not a2)and b2)or((not a2)and(not a1)and b1)or((not a1)and b1 and b2); f3<=not(f1 or f2); end bijiao_arch; (2)波形仿真 网格大小 100ns 结束时间 2μs 功能仿真：时序仿真：输入信号00， 01，10，11 输入信号00， 01，10，11 输出信号001， 010，100 信号均为二 进制表达 输入信号00， 01，10，11