哈工大数电实验
哈工大数电自主设计实验实验报告
姓名班级学号实验日期节次5-6 教师签字成绩实验名称简易数字钟的设计1.实验目的〔1〕用计数器相关知识设计一个简易的数字钟，分和秒为六十进制。
〔2〕了解中规模计数器的应用，通过独立设计和实践掌握74LS00和74LS161等芯片的功能。
〔3〕锻炼动手能力，通过实际操作稳固所学知识，培养学习兴趣。
本实验旨在以计数器为核心，设计和调试出六十进制计数器，并进行两个六十进制计数器的级联。
选用了74LS161芯片来设计一个六十进制计数器，然后和74LS90构成的六十进制计数器进行级联，得到数字时钟。
74LS161芯片为集成同步加法计数器，具有清零、置数、保持等功能，其引脚图如下：74LS00芯片的管脚图如下：用74LS161实现异步进位级联六十进制计数器，高位芯片的时钟端来自低位芯片的输出端Q3，低位芯片采用异步清零法实现十进制计数器，高位芯片也采用同样的方法实现六进制计数器，级联后得到六十进制计数器。
当74LS161所构成六十进制计数器的高位芯片为六进制计数器，当输出为0110时控制清零端进行清零，由0110变为0000，Q3会产生一个下降沿，将Q3端通过一个与非门连到74LS161的CP端，经过与非门后的下降沿变为上升沿，触发74LS161芯计数。
用实验板上输出周期为1s的方波信号，加到低位74LS161芯片计数器的输入端，即可带动整个时钟开始跳动。
分和秒为六十进制，循环计时。
用Multisim13.0绘制实验电路图如下：4. 仪器设备名称、型号数字电子技术实验箱直流稳压电源数字万用表74LS161、74LS00芯片导线假设干接通电源后，秒个位显示0到9，秒十位显示0到5，分个位显示0到9，分十位显示0到5。
最大输出为59分59秒，之后回0，循环计数。
仿真结果如下列图，左上为秒低位，右上为秒高位，左下为分低位，右下为分高位。
6.详细实验步骤及实验结果数据记录〔包括各仪器、仪表量程及内阻的记录〕〔1〕检查导线是否完好〔2〕按电路图所示连好电路。
哈工大数字逻辑电路与系统实验报告
哈工大数字逻辑电路与系统实验报告引言本实验旨在通过对数字逻辑电路与系统的学习与实践，加深对数字逻辑电路原理和应用的理解，掌握数字逻辑电路实验的设计与调试方法。
本报告将详细介绍实验步骤、实验结果以及实验心得体会。
实验目的1.掌握基本的数字逻辑电路设计方法；2.熟悉数字逻辑电路的布线和调试方法；3.学会使用EDA软件进行数字逻辑电路的仿真和验证。
实验器材•FPGA开发板•EDA软件实验过程实验一：逻辑门的基本控制本实验采用FPGA开发板进行实验，以下是逻辑门的基本控制步骤：1.打开EDA软件，新建工程；2.选择FPGA开发板型号，并进行相应配置；3.在原理图设计界面上，依次放置与门、或门、非门和异或门，并连接输入输出引脚；4.面向测试向量实现逻辑门的控制和数据输入；5.运行仿真并进行调试。
实验二：数字逻辑电路实现本实验以4位全加器为例，进行数字逻辑电路的实现，以下是实验步骤：1.打开EDA软件，新建工程；2.选择FPGA开发板型号，并进行相应配置；3.在原理图设计界面上，放置输入引脚、逻辑门和输出引脚，并进行连接；4.根据全加器的真值表，设置输入信号，实现加法运算；5.运行仿真并进行调试。
实验三：数字逻辑电路的串联与并联本实验旨在通过对数字逻辑电路的串联与并联实现，加深对逻辑门的理解与应用。
以下是实验步骤：1.打开EDA软件，新建工程；2.选择FPGA开发板型号，并进行相应配置；3.在原理图设计界面上，放置多个逻辑门，并设置输入输出引脚；4.进行逻辑门的串联与并联连接；5.根据逻辑门的真值表，设置输入信号，进行运算；6.运行仿真并进行调试。
实验结果经过实验测试，实验结果如下：1.实验一：逻辑门的基本控制–与门的功能得到实现；–或门的功能得到实现；–非门的功能得到实现；–异或门的功能得到实现。
2.实验二：数字逻辑电路实现–4位全加器的功能得到实现；–正确进行了加法运算。
3.实验三：数字逻辑电路的串联与并联–逻辑门的串联与并联功能得到实现；–通过逻辑门的串联与并联，实现了复杂的逻辑运算。
哈工大数电自主设计实验报告
姓名班级学号实验日期2014.11. 节次教师签字成绩实验名称出租车计价表的简单逻辑设计1.实验目的（1）掌握并熟练运用集成同步加法计数器74LS160芯片的清零、置数和级联功能的接法，并能综合运用这些接法实现进制改变等功能。
（2）掌握并熟练运用中规模4位二进制码比较器74LS85芯片的数码比较功能。
（3）用若干集成同步加法计数器74LS160芯片和中规模4位二进制码比较器74LS85芯片组合设计出租车计价表电路，使之实现如下功能：起步价为3公里内8元，超过3公里每公里收2元，停车不计费，将最后的钱数通过数码管显示。
2.总体设计方案或技术路线（1）行车距离的模拟：在车轮上安装传感器，获得车轮转动信息，即获得行车距离信息，将出租车行驶距离转换成与之成正比的脉冲个数。
本实验设定每100m产生一个脉冲，脉冲频率反应行车速度，脉冲源由示波器的信号发生器提供。
（2）基本计数电路：，将该脉冲作为74LS160（I）的时钟，通过同步每100米产生一个脉冲CP置数对该脉冲进行5分频，那么得到的脉冲CP为每500m（1里）产生一次。
1作为距离计数单位以便距离累加电路进行距离累加。
CP1作为价格计数单位则为1元/里，以便计价电路进行价格累加；CP1（3）距离累加电路：将74LS160（II）和74LS160（III）通过级联构成一个0～99的加法计数器，作为他们的时钟。
然后分别把对行驶距离进行累计（距离单位：里），其中CP1两个芯片和数码管连接显示行驶距离。
因此该计价表行驶距离最大值为99里，即49.5公里。
（4）比较判断电路：将CP1作为74LS160（IV）的时钟，实现距离累加功能，与（3）不同的是它的输出端QD QCQBQA与74LS85的A3A2A1A相连,而B3B2B1B为0110，意味着6个500m即3公里，当74LS160（IV）输出小于或等于3公里时，A>B端为低电平，当输出大于3公里时，A>B端为高电平。
哈工大-数电自主设计实验-投币电话控制器
姓名班级学号实验日期2013/11/28节次7-8 教师签字成绩实验名称投币电话控制器设计1.实验目的设计一个简易的投币电话控制器。
控制要求：1：通话时间规定为1min。
在实际的投币电话中，通话时间一般设定为3min，在这里考虑到电路的简洁性，和处理问题的方便，设定为1min。
实际上，会设定1min，3min的设定已经十分容易，只需要把74ls192部分的电路重复一下。
2：在通话开始后，系统以绿灯提示。
3：通话结束前20s，系统开始以红灯提醒通话者注意时间，并开始用数字显示通话剩余时间，每通话1s，数字自动减1.显示使用数码管。
4：数字显示为0之前，如不再投币vi，电话将自动切断；如继续投币，通话时间退回60s，开始重新计时。
在电路中，投币以单脉冲输入代替。
2.总体设计方案或技术路线555定时器组成的多谐振荡器作为秒脉冲发生器，作为系统的计时信号，输入74ls192的CP-端口。
当使用者按下单脉冲输入按钮，输入一个单脉冲后（相当于投币后），74ls74的D触发器锁存高电平信号，Q输出端为高电平，点亮绿灯。
同时，单脉冲输入经过反相器后，接到192的LD端。
192芯片共有两个，一个为低位I，一个为高位II，I的置数端DCBA 为0000（0），II的置数端DCBA为0110（6），单脉冲输入后，192被置数，开始减计数。
两个192的输出端分别接到74ls48/47的输入端，来控制数码管的显示。
ls48的~BI端接到译码电路的输出端。
译码电路的作用是在192计数低于20以后，使能ls48驱动数码管显示。
同时，译码电路的输出端接一个红色LED，并通过一个非门接到ls74的D端，控制绿灯灭，来提醒使用者注意时间。
当ls192计数减到0之后，~BO端输出一个负脉冲，该脉冲通过D触发器锁存为低电平，控制三极管来控制整个电路的供电。
3.实验电路图74ls74的管脚图和功能表74ls192的管脚图和功能表74ls48的管脚图和功能表功能表见数字电子技术基础课本，因为较长，在此不列出。
哈工大数电自主设计实验
姓名班级学号实验日期节次教师签字成绩百秒内倒计时器设计1.实验目的1. 培养分析、设计逻辑电路的基本能力。
2. 进一步熟悉常用芯片的基本使用。
3. 熟悉仿真软件Multisim 11.0的基本操作。
2.总体设计方案或技术路线倒计时系统的原理框图如下所示：a.振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生f=1Hz的信号，即秒脉冲。
计数控制环节是指减1计数器状态为00（即倒计时结束）时，使计数器停止计数。
这时只要使秒脉冲不再持续即可。
这里将判零信号与多谐振荡器输出信号通过与门连接，即可实现该功能。
b.赋初值控制、减1计数器环节和译码显示环节这里用两片双时钟加/减计数器74LS192级联即可实现该部分功能。
将计数器输出端接到LED显示管，即可以实现译码显示功能。
c.判零电路和报警控制通过集成或门将计数器各输出连接起来，只有当计数器状态为00（两片74LS90的输出端QDQCQBQA=0000,此时倒计时输出结束），或门输出结果才为0。
将或门输出信号作为判零信号。
则倒计时结束时，秒脉冲停止，计数器不再计数。
将判零连接至非门后，将非门输出信号连接至小喇叭，这样，倒计时结束后，小喇叭发出声响，实现倒计时结束报警功能。
具体实现过程参见原理分析部分。
3.实验电路图图 1 秒脉冲产生及计数控制电路图 2赋初值、减1计数及判零报警电路图3完整电路4. 仪器设备名称、型号实验箱、子板1台双踪示波器1台数字万用表1台555定时器1片74LS90 1片74LS00 1片74LS192 2片74LS32 2片LED数码管2组（实验箱上集成）小喇叭1个（实验箱上集成）电容、电阻、导线等若干5.理论分析或仿真分析结果a.振荡环节和分频/计数控制环节用555电路组成多谐振荡器，产生f=1Hz的信号，即秒脉冲。
由555定时器构建多谐振荡器的基本原理，多谐振荡器的振荡周期为：这里采用Multisim 11.0对电路进行仿真。
最新哈工程数字电子技术基础实验课件之三
▪ 用开关或按键进行定时设置 ▪ 倒计时计数状态用数码管显示 ▪ 计时结束时用彩灯或声响作为提示
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第163页 10. ❖5. 用硬件描述语言设计时序逻辑电路
▪ 从教程中所列的9个设计选题中选择一个，用VHDL 或Verilog HDL完成选题的逻辑设计
▪ 完成对逻辑设计的波形仿真 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试 ▪ 难度等级与所选题目一致
功能测试
❖要求
▪ 计数状态用四位发光二极管显示 ▪ 计数器频率为1Hz
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第162页 8.
❖4. 定时器（难度等级1）
▪ 用适当的中小规模集成电路设计一个定时器 ▪ 实现60s以内的定时功能，可以设置60s以内任何时
间作为倒计时的起点 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试
黄信湘息松与通信潘工大程鹏
结束语
谢谢大家聆听！！！
14
实验说明
❖ 以下给出若干参考设计选题，题目的详细要 求参见《数字电子技术实践教程》
❖ 难度分3个等级，加权系数分别为1，0.9和 0.8
❖ 采用Quartus II 7.1以上版本和“数字电路教 学实验箱ZXS-1”实现电路设计
❖ 从以下选题中任选2个完成，或自拟难度不 低于以上选题的题目完成
实验内容
❖参见《数字电子技术实践教程》第161页 1.
❖1. 循环码计数器（难度等级0.8）
▪ 用D触发器或JK触发器和适当的门电路设计一个三位 循环码计数器
▪ 完成对逻辑设计的波形仿真 ▪ 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试
❖要求
▪ 用1Hz连续脉冲作为计数器的时钟输入 ▪ 计数状态用一位数码管显示 ▪ 用数码管上的小数点显示进位输出
哈工大数电自主实验-数字流水灯
Harbin Institute of Technology数字电路自主设计实验院系：航天学院班级：姓名：学号：指导教师：哈尔滨工业大学一、实验目的1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．数电课程实验为我们提供了动手实践的机会，增强动手实践的能力。
二、实验要求设计流水灯，即一排灯按一定的顺序逐次点亮，且可调频、暂停、步进。
三、实验步骤1．设计电路实现题目要求，电路在功能相当的情况下设计越简单越好；2. 画出电路原理图（或仿真电路图）；3.元器件及参数选择；4.电路仿真与调试；5.到实验时进行电路的连接与功能验证，注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉，注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片；6.找指导教师进行实验的检查与验收；7.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，心得体会。
四、实验原理设计流水灯的方法有很多种，我的设计思路是：利用555定时器产生秒脉冲信号，74LS161组成8进制计数器，74LS138进行译码，点亮电平指示灯。
并通过调节555的电阻，实现频率可调。
通过两与非门，实现暂停、步进功能。
1.秒信号发生器（1）555定时器结构（2）555定时器引脚图（3）555定时器功能表（4）555定时器仿真图2. 74LS161实现8进制加计数74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活地运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。
（1）74LS161同步加法器引脚图管脚图介绍:始终CP和四个数据输入端P0-P3清零CLR使能EP,ET置数PE数据输出端Q0-Q3进位输出TC（2）74LS161功能表（5）74LS161仿真图对74LS161进行八进制计数改组，需要一个与非门，即芯片74LS00,也就是将74LS161的输出端通过与非门，当输出为8时将输出为高电平的端口与非后接到74LS161的清零段。
哈工大电大数字电子技术基础大作业
哈工大电大数字电子技术基础大作业
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
数字电子技术基础大作业
课程名称：数字电子技术基础
设计题目：血型与状态机
院系：
班级：
设计者：
学号：
哈尔滨工业大学
血型逻辑电路设计
一实验目的
1.掌握采用可编程逻辑器件实现数字电路与系统
的方法。
2.掌握采用Xilinx_ISE软件开发可编程逻辑器件
的过程。
3.学会设计血型能否输血的数字电路。
4.掌握Verilog HDL描述数字逻辑电路与系统的方
法。
二设计要求
1.采用BASYS2开发板开关，LED，数码管等制作验
证能否输血的电路。
2.采用Xilinx_ISE软件进行编程、仿真与下载设
计到BASYS2开发板。
三电路图
1.电路模块图（简化）
应用：
2.内部电路组成（简化）。
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姓名班级学号
实验日期节次教师签字成绩
可调频双花型彩灯控制器
1.实验目的
在许多场合可以看到LED彩灯。
LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用。
为了将数字电路的知识灵活的运用到实际应用中，现设计一个能够控制闪烁频率并且能变换花型的LED彩灯的控制电路。
2.总体设计方案或技术路线
由该控制电路的功能可知，该控制器的电路由三部分构成，第一部分是时钟脉冲发生电路，第二部分是花型选择电路，第三部分是花型产生电路。
首先，要做变频，可以通过给定不同频率的时钟脉冲来控制，而555定时器构成的多谐振荡电路恰好有输出不同频率波形的功能，通过改变外接电阻阻值即可轻松改变输出波形的频率，所以这一部分用555定时器来产生不同频率的脉冲，再用2/8分频器分频；受到实验室的实验箱的限制，本次实验仅产生两种花型做演示，选择电路由74LS138译码器完成；花型彩灯的花型需要序列脉冲发生器产生，移位寄存器74LS194组成的脉冲发生器可以实现此功能。
3.实验电路图
4.仪器设备名称、型号和技术指标
实验箱、555定时器*1、74LS138*1、74LS93*1、74LS194*2、74LS20*1、74LS32、5kΩ电阻*1、10kΩ滑动变阻器*1、1μF电容*2
5.理论分析或仿真分析结果
电路接通后，555定时器输出端开始产生脉冲信号，由于此时频率较高，不便于观察，所以需降频，经过2/8分频器之后，频率有明显下降，将此信号接到译码器的G1端，译码器B、C端接低电平，A端手动控制，Y0、Y1端分别接到两个74LS194芯片的CP端，当A接低电平时，Y0有效，此时第一个194芯片被选中，A接高电平，第二个194芯片被选中。
下表为要实现的花型，按此表画卡诺图并化简，得到花型1的
D SR=~(Q A Q B Q C Q D)，花型1的D SR=~Q D，并由此连接电路。
两片194芯片的输出通过或门
9 10000001
6.详细实验步骤及实验测量数据记录
（1）选择好芯片，电阻电容等原件，并测试导线的通断。
（2）按照电路图在实验箱上连接电路图。
（3）打开电源进行实验，观察彩灯花形变化。
（4）调整R B观察彩灯变化频率是否改变
（5）改变74LS138芯片的A端电平，观察花型变化
7.实验结论
8.实验中出现的问题及解决对策
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
10.参考文献
【1】王淑娟主编.数字电路技术基础.高等教育出版社,2011.6.
【2】廉玉欣主编.电子技术基础实验教程.机械工业出版社，2010.2.。