数字逻辑课程设计
数字逻辑电路与系统设计课程设计
数字逻辑电路与系统设计课程设计课程设计目的通过本课程设计的学习，学生应能够掌握数字逻辑电路基本概念、设计方法以及应用技巧。
学生应该能够使用Verilog HDL或者其他硬件描述语言（HDL）设计数字逻辑电路和系统，并能够基于FPGA平台设计和实现数字电路系统。
课程设计内容本次课程设计主要包含以下内容：1.数字电路基础知识：数字逻辑基本理论、逻辑门的特点、数字电路的抽象层次。
2.Verilog HDL编程：Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符以及常用结构体。
3.组合逻辑电路设计：组合逻辑电路的设计方法、Karnaugh图、逻辑门级联、多路复用器/解复用器、译码器、比较器等。
4.时序逻辑电路设计：时序逻辑电路的设计方法、触发器、寄存器、计数器等。
5.FPGA系统设计：FPGA的基本原理和结构、FPGA开发板的使用、FPGA系统设计的流程以及示例项目。
课程设计要求1.课程设计可以采用Verilog HDL或者其他HDL编程语言。
2.参与者需要结成小组，每个小组3-5人。
3.每个小组需要完成一项数字电路设计项目，包括设计报告和实验验证。
4.每个小组需要在课程结束时提交一份完整的设计报告以及实验数据和项目代码。
5.设计项目可以是基于组合逻辑或时序逻辑的电路系统设计，包括但不限于多路选择器、加法器、比较器、寄存器、时钟控制器、计数器、显示控制器等。
6.设计报告应该包含问题描述，设计总体方案，设计分级具体实现以及实验结果和分析等。
7.实验验证应该使用FPGA开发板完成，需要进行基准测试，并按照设计要求逐步进行验证。
8.设计报告和实验验证需要进行小组汇报，并进行讨论。
课程设计参考资料1.Verilog HDL编程指南(第二版), 王自发, 清华大学出版社，20182.数字逻辑与计算机设计，M. Morris Mano, Pearson Education,20153.FPGA原理与设计, Jonathan W. Valvano, Morgan & Claypool,20114.FPGA开发实战, Evan A. Curtice, Packt Publishing, 2018结论通过本次课程设计，学生将能够熟练掌握数字逻辑电路设计的基础知识和关键技能。
数字逻辑简单课程设计
数字逻辑简单课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑的基本概念和基本方法，培养学生分析和解决数字逻辑问题的能力。
具体来说，知识目标包括：掌握数字逻辑的基本概念，如逻辑门、逻辑电路、逻辑函数等；了解数字逻辑的基本运算，如与、或、非、异或等；理解数字逻辑电路的设计方法和步骤。
技能目标包括：能够运用数字逻辑的基本概念和运算方法分析和解决简单的数字逻辑问题；能够设计简单的数字逻辑电路，并进行仿真实验。
情感态度价值观目标包括：培养学生的团队合作意识和科学探究精神，使学生认识到数字逻辑在现代科技领域中的重要地位和作用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字逻辑的基本概念、基本运算和电路设计方法。
具体来说，教学大纲安排如下：第1章：数字逻辑概述，介绍数字逻辑的基本概念和特点，理解数字逻辑与模拟逻辑的区别。
第2章：逻辑门，学习逻辑门的种类和性质，掌握逻辑门的符号表示和真值表。
第3章：逻辑电路，了解逻辑电路的组成和功能，学习逻辑电路的设计方法和步骤。
第4章：逻辑函数，掌握逻辑函数的定义和性质，学习逻辑函数的化简方法。
第5章：数字逻辑电路实例，分析常见的数字逻辑电路，如加法器、译码器、触发器等。
第6章：数字逻辑电路仿真实验，通过仿真软件进行数字逻辑电路的设计和实验。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
在教学过程中，我们将注重理论与实践相结合，通过生动的案例分析和实验操作，激发学生的学习兴趣和主动性。
同时，我们将鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的团队合作意识和科学探究精神。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，我们将准备丰富的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材方面，我们将采用《数字逻辑》作为主教材，同时推荐《数字逻辑电路》等参考书供学生自主学习。
多媒体资料方面，我们将收集与课程相关的视频、动画和图片等，以直观地展示逻辑电路的工作原理和设计过程。
《数字逻辑教案》
《数字逻辑教案》word版一、教学目标：1. 让学生了解数字逻辑的基本概念和原理。
2. 培养学生运用数字逻辑分析和解决问题的能力。
3. 引导学生掌握数字逻辑的基本运算和设计方法。
二、教学内容：1. 数字逻辑的基本概念：数字逻辑电路、逻辑门、逻辑函数等。
2. 逻辑运算：与运算、或运算、非运算、异或运算等。
3. 逻辑门电路：与门、或门、非门、异或门等。
4. 数字逻辑电路的设计方法：组合逻辑电路、时序逻辑电路。
5. 数字逻辑电路的应用：数字计算器、数字存储器等。
三、教学方法：1. 讲授法：讲解数字逻辑的基本概念、原理和运算方法。
2. 实验法：让学生动手搭建逻辑门电路，加深对数字逻辑的理解。
3. 案例分析法：分析实际应用中的数字逻辑电路，提高学生解决问题的能力。
四、教学准备：1. 教材：《数字逻辑》2. 实验器材：逻辑门电路模块、导线、电源等。
3. 教学工具：PPT、黑板、粉笔等。
五、教学进程：1. 第1周：数字逻辑的基本概念和原理。
第2周：逻辑运算和逻辑门电路。
第3周：组合逻辑电路的设计方法。
第4周：时序逻辑电路的设计方法。
第5周：数字逻辑电路的应用案例。
2. 实验环节：在第3周和第4周结束后，安排一次实验课程，让学生动手搭建逻辑门电路，加深对数字逻辑的理解。
3. 课程总结：在第5周课程结束后，进行课程总结，回顾本门课程的主要内容，巩固所学知识。
4. 课程考核：期末进行课程考核，包括笔试和实验操作两部分，全面评估学生的学习效果。
六、教学评估：1. 课堂参与度评估：通过观察学生在课堂上的提问、回答和讨论情况，评估学生的参与度和兴趣。
2. 作业评估：通过检查学生的作业完成情况，评估学生对课堂所学知识的理解和掌握程度。
3. 实验报告评估：对学生实验报告的完整性、准确性和创新性进行评估，了解学生对实验内容的理解和应用能力。
4. 期末考试评估：通过期末考试的笔试和实验操作两部分，全面评估学生对数字逻辑知识的掌握程度和应用能力。
数字逻辑智能课程设计
数字逻辑智能课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑智能的基本概念、原理和方法，培养学生运用数字逻辑思维解决问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解数字逻辑智能的基本概念和原理；（2）掌握数字逻辑思维的基本方法和技巧；（3）熟悉数字逻辑智能在现实生活中的应用。
2.技能目标：（1）能够运用数字逻辑思维分析问题、解决问题；（2）能够运用数字逻辑智能相关技术进行创新性设计；（3）具备团队协作能力和沟通能力，能够与他人共同解决问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数字逻辑智能的兴趣和好奇心，激发学生学习热情；（2）培养学生敢于挑战、勇于创新的精神风貌；（3）培养学生热爱科学、服务社会的责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.数字逻辑智能的基本概念和原理：数字逻辑思维、数字逻辑运算、数字逻辑电路等；2.数字逻辑思维的基本方法和技巧：逻辑推理、逻辑判断、逻辑证明等；3.数字逻辑智能在现实生活中的应用：数字控制系统、数字通信系统、数字信号处理等；4.数字逻辑智能相关技术：编程语言、算法、电子电路等。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解使学生掌握数字逻辑智能的基本概念、原理和方法；2.讨论法：引导学生进行思考和交流，提高学生运用数字逻辑思维解决问题的能力；3.案例分析法：分析现实生活中的实际案例，使学生更好地理解数字逻辑智能的应用；4.实验法：动手进行实验，培养学生的实践能力和创新精神。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版社出版的数字逻辑智能教材；2.参考书：提供相关领域的经典著作和最新研究成果；3.多媒体资料：制作精美的课件、教学视频等；4.实验设备：配置齐全的实验室，确保学生能够进行实践活动。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化、全过程的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
数字逻辑课程设计
数字逻辑课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑的基本知识和技能，培养学生的逻辑思维能力和创新意识，提高学生在计算机科学、电子工程等领域的应用能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解数字逻辑的基本概念、原理和符号表示，掌握逻辑门、逻辑函数、逻辑电路的设计和分析方法。
2.技能目标：学生能够运用数字逻辑知识解决实际问题，具备使用逻辑电路图设计简单数字系统的能力，熟练使用数字逻辑仿真工具进行电路模拟。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习数字逻辑，培养对计算机科学和电子工程等领域的兴趣和热情，增强创新意识，提高团队合作能力和口头表达能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数字逻辑基本概念：数字逻辑的发展史、数字逻辑电路的基本元素、逻辑门的分类和特点。
2.逻辑函数：逻辑函数的定义、逻辑函数的表示方法、逻辑函数的性质和运算。
3.逻辑电路：逻辑电路的设计方法、逻辑电路的分类、逻辑电路的优化。
4.数字系统：数字系统的组成、数字系统的特点、数字系统的设计方法和步骤。
5.数字逻辑仿真：数字逻辑仿真工具的使用、数字电路的仿真分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解使学生掌握数字逻辑的基本概念和原理。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数字逻辑在实际应用中的作用。
3.实验法：通过实验操作，培养学生动手能力和实际问题解决能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的创新思维和团队合作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《数字逻辑》教材，为学生提供系统的数字逻辑知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，生动形象地展示数字逻辑的知识点。
4.实验设备：计算机、逻辑电路仿真器等，为学生提供实践操作的平台。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
数字逻辑课程设计
深入探讨了时序逻辑电路的分析与设计，涉及触发器、寄存器、计数 器等关键元件的工作原理和设计方法。
课程设计实践
通过具体的课程设计项目，学生将理论知识应用于实际，提高了分析 问题和解决问题的能力。
对未来数字逻辑技术的展望
新型逻辑器件的发展
智能化设计工具的应用
随着科技的进步，新型逻辑器件如生物逻 辑门、量子逻辑门等不断涌现，为数字逻 辑技术的发展带来新的机遇和挑战。
介绍可编程逻辑器件的原理和 应用，如FPGA、CPLD等。
数字逻辑基本概念
介绍数、二进制数、逻辑代数 等基本概念和原理。
时序逻辑电路
介绍时序逻辑电路的分析和设 计方法，包括触发器、寄存器 、计数器等。
课程实验与课程设计
通过实验和课程设计，使学生 掌握数字逻辑电路的分析、设 计和实现方法。
02
数字电路基础知识
比较器
对两个输入信号进行比较，根 据比较结果输出相应的逻辑电
平。
组合逻辑电路中的竞争与冒险现象
竞争现象
由于门电路延迟时间的存在，当多个输入信号同时变化时 ，输出端可能出现短暂的过渡状态，称为竞争现象。
冒险现象
在组合逻辑电路中，由于竞争现象的存在，可能导致输出 端出现意外的逻辑电平跳变，称为冒险现象。冒险现象可 能导致电路工作不稳定或产生错误输出。
集成电路技术的不断发展，使得数字逻辑电路的设计和实现更加便 捷和高效。
人工智能和物联网的推动
人工智能和物联网的快速发展，对数字逻辑提出了更高的要求，也 为其提供了新的应用场景和发展空间。
课程内容与结构安排
组合逻辑电路
讲解组合逻辑电路的分析和设 计方法，包括门电路、编码器 、译码器、数据选择器等。
数字逻辑课程设计音乐盒
数字逻辑课程设计音乐盒一、教学目标本课程旨在通过音乐盒的制作，让学生掌握数字逻辑的基本原理和技能，培养学生的创新意识和动手能力。
具体目标如下：1.知识目标：使学生了解音乐盒的工作原理，理解数字逻辑的基本概念和电路组成。
2.技能目标：培养学生运用数字逻辑设计简单电路的能力，以及使用相关工具和软件进行编程和调试的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科技创新的热爱，增强团队协作意识，提高问题解决能力。
二、教学内容教学内容主要包括音乐盒的工作原理、数字逻辑基本电路、编程与调试等。
具体安排如下：1.音乐盒的工作原理：介绍音乐盒的基本结构和工作原理，使学生了解音乐盒是如何产生音乐的。
2.数字逻辑基本电路：讲解数字逻辑电路的组成、功能和应用，包括编码器、译码器、触发器等。
3.编程与调试：教授如何使用相关工具和软件进行编程，让学生动手实践，调试并优化电路。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：用于讲解音乐盒的工作原理和数字逻辑基本电路。
2.讨论法：在课堂上学生进行讨论，分享学习心得和解决问题的方法。
3.案例分析法：分析具体案例，使学生更好地理解数字逻辑电路在实际应用中的作用。
4.实验法：让学生动手制作音乐盒，培养实际操作能力和团队协作精神。
四、教学资源教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的数字逻辑知识。
2.参考书：提供丰富的参考资料，帮助学生拓展知识面。
3.多媒体资料：制作精美的课件和视频，直观地展示音乐盒的制作过程。
4.实验设备：提供充足的实验设备，确保每个学生都能动手实践。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：评估学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现，以及团队合作和沟通能力。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力，以及对数字逻辑电路的掌握程度。
数字逻辑课程设计报告
数字逻辑课程设计报告数字逻辑课程设计多功能数字钟班级：学号：课程设计人：指导老师：课题：完成时间：一、设计目的：学会应用数字系统设计方法进行电路设计，熟练地运用汇编语言。
二、设计任务及要求：1.记时、记分、记秒2.校时、校分、秒清03.整点报时4.时间正常显示5.闹时功能三、设计思路：将整个闹钟分为以下几个模块，每个模块中都有详细的各部分的设计思路，源代码及仿真图像，生成的器件。
1.计时模块计小时：24进制计数器计分、计秒：60进制计数器计时间过程：计秒：1HZ计数脉冲，0~59循环计数，计数至59时产生进位信号。
计分：以秒计数器进位信号作为分计数脉冲，0~59循环计数，59时产生进位。
计时：以分计数器进位信号作为时计数脉冲，0~23循环计数，23时清0。
二十四进制计数器代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt24 isport (clk:in std_logic;qh,ql:out std_logic_vector(3 downto 0));end cnt24;architecture behave of cnt24 issignal q1,q0:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk)beginif(clk'event and clk='1')thenif(q1="0010" and q0="0011")thenq1<="0000";q0<="0000";elsif(q0="1001")thenq0<="0000";q1<=q1+'1';elseq0<=q0+'1';end if;end if;qh<=q1;ql<=q0;end behave;仿真结果：图一、cnt24仿真图像六十进制计数器代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity cnt60 isport (clk:in std_logic;clr:in std_logic;ql,qh:out std_logic_vector(3 downto 0);c:out std_logic);end cnt60;architecture cnt of cnt60 issignal q1,q0:std_logic_vector(3 downto 0);beginprocess(clk,clr)beginif(clr='1')thenq1<="0000";q0<="0000";c<='0';elseif(clk'event and clk='1')thenif(q1="0101" and q0="1001")then-----到59 q1<="0000";q0<="0000";c<='1';elsif(q1<"0101" and q0="1001")thenq0<="0000";q1<=q1+'1';c<='0';elsif(q0<"1001") thenq0<=q0+'1';end if;end if;end if;qh<=q1;ql<=q0;end cnt;仿真结果：图二、cnt60仿真图像clk qh[3..0]ql[3..0] cnt24instclkclrql[3..0]qh[3..0]c cnt60inst1图三、生成的计数器符号2.校时模块：思路：按下校时键，时位迅速递增，满23清0按下校分键，分位迅速递增，满59清0注意：此时应屏蔽分进位。
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《数字逻辑课程设计》
实验报告书
专业班级计算机科学与技术074班
学号
姓名
指导教师徐国雄
安徽工业大学计算机学院
数字逻辑课程设计之数字钟
一．设计目的
1.掌握各类计数器及将它们相连的方法；
2.掌握多个数码管动态显示的原理与方法；
3.掌握用FPGA技术的层次化设计方法；
4.进一步掌握用VHDL硬件描述语言的设计思想；
5.了解有关数字系统的设计。
二．设计要求
1、显示时、分、秒的十进制数字显示，采用24小时制；
2、校时功能；
三．选用器材
EDA-V试验箱
四．原理分析和电路设计
1.时钟脉冲
时钟脉冲有EDA-V试验箱上的时钟脉冲提供，分别对计时电路和扫描
LED电路提供时钟脉冲信号。
2.计数器
计数器采用4位二进制同步加法计数器74LS161，如下图所示。
分别对秒
钟、分钟和时钟进行控制。
当74161的两个使能端输入为高电平，同时
LDN和CLRN端为高电平时，输入时钟脉冲时，计数器会在时钟脉冲上升沿的作用下进行循环加一运算，正好符合电子钟在正常计时时的工作特点；当CLRN端为低电平时，无需时钟脉冲的作用，计数器的输出将自动变为0，这就是所谓的异步清零，这个功能可以提供我们当秒钟的后半部分到达10需要返回到0时，将其置为0的功能；当CLRN端为高电平，LDN端为低电平时，在时钟脉冲的上升沿的推动下，计数器的输出将直接由输入决定，这可以满足我们设置时间的要求。
3.译码显示电路
译码显示采用自己定义的两个用AHDL语言描述的自定义元件半字节分离器和扫描显示电路驱动DELED 。
图像分别如下：
描述文件如下：
Half_byte:
SUBDESIGN half_byte
(
din[23..0]:input;
s[2..0]:input;
dout[3..0]:output;
)
begin
if s[2..0]==0 then
dout[3..0]=din[3..0];
end if;
if s[2..0]==1 then
dout[3..0]=din[7..4];
end if;
if s[2..0]==2 then
dout[3..0]=din[11..8];
end if;
if s[2..0]==3 then
dout[3..0]=din[15..12];
end if;
if s[2..0]==4 then
dout[3..0]=din[19..16];
end if;
if s[2..0]==5 then
dout[3..0]=din[23..20];
end if;
end;
DELED:
SUBDESIGN deled
(
num[3..0]:INPUT;
a,b,c,d,e,f,g:OUTPUT;
)
BEGIN
TABLE
num[3..0]=>a,b,c,d,e,f,g;
H"0" =>1,1,1,1,1,1,0;
H"1" =>0,1,1,0,0,0,0;
H"2" =>1,1,0,1,1,0,1;
H"3" =>1,1,1,1,0,0,1;
H"4" =>0,1,1,0,0,1,1;
H"5" =>1,0,1,1,0,1,1;
H"6" =>1,0,1,1,1,1,1;
H"7" =>1,1,1,0,0,0,0;
H"8" =>1,1,1,1,1,1,1;
H"9" =>1,1,1,1,0,1,1;
H"A" =>0,0,1,1,1,1,1;
H"B" =>0,0,1,1,1,1,1;
H"C" =>1,0,0,1,1,1,0;
H"D" =>0,1,1,1,1,0,1;
H"E" =>1,0,0,1,1,1,1;
H"F" =>1,0,0,0,1,1,1;
END TABLE;
END;
半字节分离器的SEL[0..24]端输入的分别是时分秒的8421码的输入端口，SE[0..2]端输入的是从一个74161输入的选择信号，依次扫描六个LED灯。
2
3
4. 校时电路
校时电路要求对几个计数器进行置数，分别对应电路的分钟和时钟进行置数。
这时需要对LDN 端输入低电平信号，同时要给CLK 端时钟脉冲信号，最后对应每个输入端口，根据预设置的时间的8421码，置入相应的二进制数即可。
5.
整机电路设计
五．总结和体会
六．参考文献
《数字逻辑》（第三版》 欧阳星明 主编 华中科技大学出版社
《数字逻辑试验指导书》 张辉宜 陆 勤 编著 安徽工业大学计算机学院。