广工数字逻辑实验八
数字逻辑实验报告实验
一、实验目的1. 理解数字逻辑的基本概念和基本原理。
2. 掌握数字逻辑电路的基本分析方法，如真值表、逻辑表达式等。
3. 熟悉常用数字逻辑门电路的功能和应用。
4. 提高数字电路实验技能，培养动手能力和团队协作精神。
二、实验原理数字逻辑电路是现代电子技术的基础，它主要研究如何用数字逻辑门电路实现各种逻辑功能。
数字逻辑电路的基本元件包括与门、或门、非门、异或门等，这些元件可以通过组合和连接实现复杂的逻辑功能。
1. 与门：当所有输入端都为高电平时，输出端才为高电平。
2. 或门：当至少有一个输入端为高电平时，输出端为高电平。
3. 非门：将输入端的高电平变为低电平，低电平变为高电平。
4. 异或门：当输入端两个高电平或两个低电平时，输出端为低电平，否则输出端为高电平。
三、实验内容1. 实验一：基本逻辑门电路的识别与测试（1）认识实验仪器：数字电路实验箱、逻辑笔、示波器等。
（2）识别与测试与门、或门、非门、异或门。
（3）观察并记录实验现象，分析实验结果。
2. 实验二：组合逻辑电路的设计与分析（1）设计一个简单的组合逻辑电路，如加法器、减法器等。
（2）根据真值表列出输入输出关系，画出逻辑电路图。
（3）利用逻辑门电路搭建电路，进行实验验证。
（4）观察并记录实验现象，分析实验结果。
3. 实验三：时序逻辑电路的设计与分析（1）设计一个简单的时序逻辑电路，如触发器、计数器等。
（2）根据电路功能，列出状态表和状态方程。
（3）利用触发器搭建电路，进行实验验证。
（4）观察并记录实验现象，分析实验结果。
四、实验步骤1. 实验一：（1）打开实验箱，检查各电路元件是否完好。
（2）根据电路图连接实验电路，包括与门、或门、非门、异或门等。
（3）使用逻辑笔和示波器测试各逻辑门电路的输出，观察并记录实验现象。
2. 实验二：（1）根据实验要求，设计组合逻辑电路。
（2）列出真值表，画出逻辑电路图。
（3）根据逻辑电路图连接实验电路，包括所需逻辑门电路等。
数字逻辑实验
数字逻辑实验指导书实验者须知一、明确实验目的实验是为了验证理论，巩固所学理论知识，同时学习工程技术中许多书本上学不到的东西，学生在实验过程中可以运用已学过的理论去分析解决问题。
再者为了训练学生的科学作风及不断提高实验技能等。
二、实验前的准备实验前学生必须仔细阅读本次实验的内容，弄清楚实验的目的、任务、及进行实验的步骤，复习有关的理论，以便提高实验效率。
三、实验要求1、遵守实验室规则，养成良好的实验作风；2、实验时学生根据书中要求，在指定的仪器上进行连线，连线后应自己首先认真地检查一遍无误后，经指导老师检查，方可通电进行实验，否则，造成仪器及元件的损坏由本人负责；3、在连线后出现一些故障这是难免的，学生此时要头脑冷静地检查原因，认真思考、判断，尽量独立地解决。
因为排除故障是学生综合运用所学理论，训练自己分析问题，解决问题的能力的好机会。
总之，不但要会分析正常线路的各点电位或波形，而且还要学会根据不正确的现象估计故障的可能性，通过对比进行观察，必要时可另行设置实验条件，判断问题所在，排除故障，以达到设计要求，提高实验能力；4、实验中如果发生异常现象，应立即断电，保留现场，请指导教师检查原因。
待教师允许继续进行实验时方可继续，不可私自处理；5、实验完毕整理好仪器、导线、芯片。
四、实验报告内容1、实验题目、任务、要求。
2、实验前进行理论分析、计算。
3、实验步骤，实验线路、实验记录。
4、电平及波形的分析、讨论。
5、结论(出现了故障如何排除的，通过实验有何体会与收获)写实验报告是一个综合运用所学理论解决实际问题的过程，它不仅可以对所学的理论加深理解，还可以培养学生分析问题，解决问题的能力，实验报告应当写的简明扼要，有事实，有分析，有结论。
成为一份科学实践的总结，不要写成实验指导书的复制品，更不要抄袭和伪造实验内容。
目录实验一门电路实验 ...................................................................... - 1 - 实验二全加器............................................................................... - 3 - 实验三组合逻辑电路的设计与测试 ........................................ - 6 - 实验四译码器及其应用.............................................................. - 8 - 实验五触发器及其应用............................................................ - 11 - 实验六计数器及其应用............................................................ - 17 - 实验七移位寄存器及其应用 ................................................... - 23 - 实验八时序逻辑电路的设计及其应用 .................................. - 28 - 实验九脉冲信号产生电路的研究........................................... - 31 - 实验十555时基电路及其应用 ................................................ - 34 - 实验十一数一模、模一数转换............................................... - 41 - 附录 .............................................................................................. - 46 -实验一门电路实验一、实验目的1、熟悉数字逻辑实验台的使用方法及注意事项。
数字逻辑实验报告
肇庆学院计算机学院软件学院数字逻辑实验报告专业班级学号学生姓名指导教师连晋平完成时间目录实验一基本门电路实验 (1)1．1预习内容 (1)1．2目的要求 (1)1．3实验仪器及材料 (1)1．4实验内容 (1)1．5实验体会及问题解答 (3)实验二组合逻辑电路实验 (3)2．1预习内容 (3)2．2目的要求 (4)2．3实验仪器及材料 (4)2．4实验内容 (4)2．5实验体会及问题解答 (5)实验三基本RS触发器和D触发器 (5)3．1预习内容 (5)3．2目的要求 (5)3．3实验仪器及材料 (5)3．4实验内容 (6)3．5实验体会及问题解答 (6)实验四计数器及其应用 (7)4．1预习内容 (7)4．2目的要求 (7)4．3实验仪器及材料 (7)4．4实验内容 (7)4．5实验体会及问题解答 (9)实验一基本门电路实验1．1预习内容1．复习门电路工作原理及相应逻辑表达式2．熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途1．2目的要求1．熟悉门电路逻辑功能2．熟悉数字电路教学实验系统板1．3实验仪器及材料1．数字电路教学实验系统板2．器件74LS00 二输入端四与非门 1 片74LS32 二输入端四或门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片3．导线若干1．4实验内容实验前按数字电路教学实验系统板使用说明先检查实验系统板电源是否正常。
然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意Vcc及地线不能接错。
线接好后经实验指导教师检查无误方可通电实验。
1．测试或门电路的逻辑功能（１）．选用二输入端四或门74LS32一只，插入面包板，按图1.1接线，输入端接D1、D2(电平开关输入插口)，输出端接电平显示发光二极管L1。
（２）．将电平开关按表1.1置位，分别测出电压及逻辑状态。
（3）．将表中结果和“或门”的真值表对比，判断是否实现了“或”逻辑功能。
2.异或门逻辑功能测试 （1）．选二输入四异或门电路74LS86一只，插入面包板，按图1.2接线，输入端接D1、D2(电平开关输入插口)，输出端接 电平显示发光二极管L1。
数字逻辑试验指导书
数字逻辑实验要求随着大规模集成电路的迅速发展，数字电路技术已非常广泛地应用到各行各业之中。
数字系统的设计方法也发生了根本的变化由原来的标准集成电路，如从开始的TTL集成电路，到后来的GAL 编程芯片，再到现在迅速普及使用的ASIC专用集成电路和VHDL硬件描述语言的出现及系统级仿真和综合技术，成为电子设计自动化（EDA）技术向更高层次发展的重要因素，采用EDA技术可以极大的提高设计效率和设计精度。
其特点主要包括两个方面：1，采用可编程逻辑器件后对系统硬件的改造。
在各种大规模的高速数据采集和处理系统中，可编程逻辑部件可以高速、准确的完成一些控制算法，并且简化了系统结构。
2，改进了系统设计方案。
EDA环境下的系统设计一般都采用自上而下的设计方法，它采用概念输入模式，突破破了具体工艺的束缚。
对于模拟电路和数字电路的设计，EDA提供了丰富的参数优化工具及模型库和建模工具，其硬件描述语言（HDL）不依赖于特定的工艺和固定的设计方法。
并且能够提供统一的防真环境，使模拟电路、数字电路和硬件描述语言动态的连接起来，同步协调地运行。
系统的软硬、件还可以同时设计，从而有效解决设计中的瓶颈问题，缩短了设计时间。
同时，EDA技术可以对系统产生测试向量，进行故障仿真，从而可以大大降低实际系统的故障率。
因此，在我们的数字逻辑实验设计内容中，将按照上述几种典型的常用芯片进行设计，如TTL电路用EDA进行设计方法，GAL芯片使用方法，又必须了解掌握和使用新的数字系统的设计方法，如FPGA芯片的使用方法及用VHDL等硬件描述语言进行编程等。
目的就是让我校计算机系的本科学生了解掌握和使用先进的电路设计方法。
《数字逻辑电路设计》是计算机专业硬件设计必修基础课，是一门理论与实践紧密结合的课程，其目的在于切实加强学生数字电路技术的分析和应用。
与《数字逻辑电路设计》相配套的数字逻辑实验是一门实验性较强的课程，是教学中的一个非常重要环节，通过实验不仅可以使学生在消化、巩固、加深理解开拓课堂教学内容，培养学生严谨认真求实的科学态度，培养学生实际动手的实践技能，提高学生分析和解决问题的能力，还可以帮助学生了解多种常用芯片的特性，及使用方法，掌握计算机局部逻辑的设计和调试和验证过程。
广工数字逻辑及系统设计实验
实验报告课程名称_数字逻辑及系统设计实验学生学院____计算机____________ 专业班级 _ 学号学生姓名指导教师年月日一、 实验目的1. 熟练掌握基本门电路的主要用途以及验证它们的逻辑功能。
2. 熟练掌握常用组合逻辑电路的基本原理及其逻辑电路功能。
3. 熟练掌握常用时序逻辑电路的基本原理及其逻辑电路功能。
4. 掌握Libero IDE 基于FPGA 的设计流程。
5. 熟悉FPGA 的设计与开发流程。
熟悉芯片烧录的流程及步骤。
二、 实验要求1. 要求每人能独立完成实验。
严禁抄袭。
2. 能独立搭建Libero IDE 软件基础环境，掌握FPGA 的开发流程。
3. 按照实验指导书中P56-69的实验步骤进行设计，每一步骤均需要截图显示。
4. 完成3次仿真（综合前，综合后，布局布线后），并将仿真波形截图显示。
5. 将程序烧录到Actel Proasic3 A3P030 FPGA 核心板，在数字逻辑及系统实验箱上完成连线，验证代码的正确性。
6. 纸制版的封面单面打印，其他页面必须双面打印。
全班刻一张光盘。
三、 实验内容1. 设计题目：用3-8译码器74HC138实现举重比赛的裁判表决电路的组合逻辑函数，写出模块代码和测试平台代码。
2. 74HC138功能表参照教材中P53表2-9，引脚图参照实验指导书中P30图2-16。
3. 把每一个步骤的实验结果截图，按实验指导书中P6图1-7中所列FPGA 引脚，手工分配引脚，最后通过烧录器烧录至FPGA 核心板上。
4. 按分配的引脚连线，实测相应功能并记录结果。
四、 实验结果与截图1. 模块及测试平台代码清单。
AC BC AB Y ++=2. 第一次仿真结果。
（将波形窗口背景设为白色．．，调整窗口至合适大小，使波形能完整显示，对窗口截图．．。
）3. 综合结果（截图．．）。
（将相关窗口调至合适大小，使RTL图能完整显示，对窗口截图。
）．．）。
回答输出信号是否有延迟，延迟时间约为多少答：有延迟, 延迟时间约为400ps5.第三次仿真结果（布局布线后）（截图．．）。
广工EDA数字逻辑课后习题答案(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】习题答案第1章一、单选题（1）B （2）C （3）B （4）C （5）D （6）B （7）C （8）D （9）C （10）C （11）D （12）D （13）A （14）D二、判断题（1）√（2）√（3）×（4）×（5）×（6）×（7）√（8）×三、填空题（1）10000111.101、207.5、87.A（2）185.75（3）1001 0100（4）BA+、ABA+BBA⋅、BA+、B A（5）C B A+AB+ABCC（6）C AAD⋅（7）B AA+B（8）2n（9）1（10）1四、综合题（1）①B AB AADB BAADDEBBAADC A ACDECBBDC A ACBDECBBBDCAAY+ =+ +=+ +=++++=+++++=+++++=) 1()()() () (②BAB AB ADDBABA ADBDBABAB BADBADBABABAABY+ =+ ++ =++++ =+++++=+++++=)1)(())( () )() (() )((③DBCBADCDBCBDEBBACADBDCCBDEBCBCADBCADBDCCBDEBACBA ACDEBADBCACBADCDBCBACY++=+++++=+++++++=+++++++ =+++++++ =) 1()1()()()(（2）①BCDCBDBABADCBAY++++=函数卡诺图如下：化简结果为：BDDADCY++=②F(A,B,C,D)=Σm(0,2,4,5,6,7,8,10,12,14) 函数卡诺图如下：化简结果为：D B A D C B A F +=),,,(③ F(A,B,C,D)=Σm(1,2,6,7,10,11)+Σd(3,4,5,13,15) 函数卡诺图如下：化简结果为：⎪⎩⎪⎨⎧=++=∑0)15,13,5,4,3(),,,(CB D AC AD C B A F （3）该逻辑图所对应的逻辑表达式如下 AC C B B A Y +⊕++=)(真值表如下ABC C AB C B A C B A C B A C B A Y +++++=（4）根据表达式画出逻辑图如下A BCY第2章一、单选题（1）B （2）CDA （3）D （4）C （5）C （6）B （7）D （8）B （9）A （10）B二、判断题（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√（6）×（7）√（8）×（9）×（10）√（11）√三、综合题1．解：由于0110 + 1011 + 1 = 1 0010，因此Cout 输出1，S3~ S1输出00102．解：（1）分析设计要求……（2）列真值表……（3）写逻辑表达式776655443322110001270126012501240123012201210120m D m D m D m D m D m D m D m D S S S D S S S D S S S D S S S D S S S D S S S D S S S D S S S D Y +++++++=+++++++=（4）画逻辑图D 0D 1D 2D 3SS YD 4D 5D 6D 7S3．解：（1）分析设计要求 …… （2）列编码表 ……（3）写逻辑表达式864200874301943212987653I I I I I Y I I I I I Y I I I I I Y I I I I I Y ++++=++++=++++=++++= （4）画逻辑图1Y 2Y I 2I 0I 1I 3I 4I 5I 6I 7I 8I 9Y3Y 04．解：（1）分析设计要求 …… （2）列真值表130********S DS Y S DS Y S S D Y S S D Y ====（4）画逻辑图DY 0Y 1Y 2Y 35．解：根据乘法原理显然，电路的输入输出信号有： 输入信号：被乘数A （A 2A 1A 0），乘数B （B 1B 0） 输出信号：乘积P （P 4P 3P 2P 1P 0） 由乘法原理可见，此乘法器需要6个与门及一个4位加法器，故选择2片74HC08及1片74HC283。
数字逻辑和数字系统实验
数字逻辑和数字系统实验实验一 基本逻辑门逻辑实验一、 实验目的1． 掌握TTL 与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。
2． 熟悉TTL 中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。
二、 实验所用器件和仪表 1. 二输入四与非门74LS00 1片 2. 二输入四或非门74LS28 1片 3. 二输入四异或门74LS86 1片 三、 实验内容1．测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。
2．测试二输入四或非门74LS28一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。
3．测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。
四、 实验提示1．将被测器件插入实验台上的14芯插座中。
2．将器件的引脚7与实验台的“地（GND ）”连接，将器件的引脚14与实验台的+5V连接。
3．用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。
拨动开关，则改变器件的输入电平。
4．将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯连接。
指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0。
五、 实验接线图及实验结果74LS00中包含4个二与非门，74LS28中包含4个二或非门，74LS86中包含4个异或门，下面各画出测试第一个逻辑门逻辑关系的接线图及测试结果。
测试其他逻辑门时的接线图与之类似。
测试时各器件的引脚7接地，引脚14接+5V 。
图中的K1、K2是电平开关输出，LED0是电平指示灯。
1．测试74LS00逻辑关系接线图及测试结果图4.1.1 测试74LS00逻辑关系接线图 表4.1.1 74LS00真值表2．测试74LS28逻辑关系接线图及测试结果图4.1.2 测试74LS28逻辑关系接线图表4.1.2 74LS28真值表3．测试74LS86逻辑关系接线图及测试结果图4.1.3 测试74LS86逻辑关系接线图表4.1.3 74LS68真值表实验二 TTL、HC和HCT器件的电压传输特性一、实验目的1．掌握TTL、HCT和HC器件的传输特性。
安徽工业大学数字逻辑课程设计
数字逻辑课程设计姓名：张振华班级：网124学号：129074422一、设计任务要求数字时钟是由振荡器、分频器、计秒电路、计分电路、计时电路组成。
计时采用24h和12h两种。
当接通电源或数字钟走时出现误差，都需要对数字钟作时、分、秒时间校正。
本次设计的具体要求如下：1、显示时、分、秒的十进制显示，采用24小时制。
2、校时功能。
3、整点报时。
二、设计思路1、数字钟的组成原理图数字式电子钟实际上是一个对标准1Hz进行计数的计数电路！秒计数器满60后向分计数器进位，，分计数器满60后向时计数器进位,时计数器按24翻1 规律计数，计数输出经译码器送LED显示器，由于计数的起始时间不可能与标准时间一致，故需要在电路上加上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，如下图所示为数字式电子钟的构成原理框图。
2、数字钟设计方案为完成上述功能，可以把数字钟系统划分为三部分：时针源（即标准秒钟的产生电路）主体电路，扩展电路。
主体电路EDA设计又可划分为计时电路、校时电路、译码显示电路3部分。
3、底层电路设计时针源一一晶体振荡器电路给数字式电子钟提供一个频率稳定、准确的32768Hz 的方波信号，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，实现该分频功能的计数器相当于 15级二进制 计数器。
计时电路一一时间计数器电路由秒个位、秒十位计数器，分个位、分十位计数及时个位、时十位计数电路构成。
其中，秒个位和秒十位计数器，分个位和 分十位计数为六十进制计数器，而根据设计要求时个位和时十位构成的为二十四 进制计数器，时间计数单元共有：时计数，分计数和秒计数3部分，根据设计要求时计数单元为一个二十四进制计数器，共输出为两位 8421BCD 码形式；分计 数和秒计数单元为六十进制计数器！，共输出也为两位8421BCD 码。
图1和图2分 别给出了 60进制计数器和24进制逻辑图。
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__计算机__学院__软件工程__专业__班__组、学号__ 姓名_______协作者______________教师评定_________________
实验题目__第八次实验——基于Libero的数字逻辑设计仿真及验证实验__
1、熟悉SmartDesign工具的使用
2、综合实验的设计、仿真、程序烧录及验证
实验报告
一、实验目的
1、了解基于Verilog的组合逻辑电路的设计及其验证。
2、熟悉利用EDA工具（特别是SmartDesign）进行设计及仿真的流程。
3、学习利用SmartDesign对全加器进行VerilogHDL设计的方法。
4、熟悉实验箱的使用和程序下载（烧录）及测试的方法。
二、实验环境
1、Libero仿真软件。
2、DIGILOGIC-2011数字逻辑及系统实验箱。
3、Actel Proasic3 A3P030 FPGA核心板及Flash Pro4烧录器。
三、实验内容
1、跑马灯设计
设计要求：
共8个LED灯连成一排，用以下3种模式来显示，模式选择使用两个按键进行控制。
（1）模式1：先点亮奇数灯，即1、3、5、7灯亮，然后偶数灯，即2、4、6、8灯亮，依次循环，灯亮的时间按时钟信号的二分频设计。
（2）模式2：按照1、2、3、4、5、6、7、8的顺序依次点亮所有灯；然后再按1、2、3、4、5、6、7、8的顺序依次熄灭所有灯，间隔时间按时钟信号的八分频设计。
（3）模式3：按照1/8、2/7、3/6、4/5的顺序依次点亮所有灯，每次同时点亮两个灯；然后再按1/8、2/7、3/6、4/5的顺序熄灭相应灯，每次同时熄灭两个灯，灯亮的时间按时钟信号的四分频设计。
（4）模式4：自定义。
2、四位数码管扫描显示电路的设计
设计要求：
共4个数码管，连成一排，要求可以显示其中任意一个数码管。
具体要求如下：（1）依次选通4个数码管，并让每个数码管显示相应的值，其结果由相应输入决定。
（2）要求能在实验箱上演示出数码管的动态显示过程。
必须使得4个选通信号DIG1、DIG2、DIG3、DIG4轮流被单独选通，同时，在段信号输入口加上本人学号的后四位数据，这样随着选通信号的变化，才能实现扫描显示的目的（经验数据为扫描频率大于等于50Hz）。
四、实验结果和数据处理
1、跑马灯设计
（1）SmartDesign的连线图
（2）自定义模式部分的代码
2'b10:
begin
if(!dir)
begin
if(cnt2==0)
begin
led_r=8'b00000001;
led<=led_r;
end
else
led<=led<<1;
if(cnt2==7)
dir<=~dir;
cnt2<=cnt2+1;
end
else
begin
if(cnt2==0)
begin
led_r=8'b10000000;
led<=led_r;
end
else
led<=led>>1;
if(cnt2==7)
dir<=~dir;
cnt2<=cnt2+1;
end
end
（3）功能仿真波形图
（4）综合结果RTL图
（5）引脚分配I/O Attribute Editor截图
（6）记录实测结果
表5-9跑马灯实验记录表
2、四位数码管扫描显示电路的设计
（1）SmartDesign的连线图
（2）功能仿真波形图
（3）综合结果RTL图
（4）引脚分配I/O Attribute Editor截图
（5）数码管显示效果照片。