数电课程设计作业-组合(V10)
数电课程设计
数电课程设计1. 引言数电（数字电子技术）是一门计算机科学与技术专业中非常重要的课程。
在这门课程中，学生将学习到数字电路的设计原理、逻辑分析与综述、寄存器和计数器、组合逻辑电路等内容。
为了更好地巩固和应用所学知识，课程设计是不可或缺的一部分。
本文将介绍一个数电课程设计的实例。
2. 设计要求本次数电课程设计的主题是设计一个 4 位二进制加法器。
具体设计要求如下：1.采用模块化设计的思想，至少需要设计三个模块：一个用于实现全加器，一个用于实现 4 位计算过程，一个用于实现数据的存储和输出。
2.设计的加法器需要能够正确地进行两个 4 位二进制数的加法运算，并输出运算结果。
3.设计的加法器需要考虑溢出情况的处理。
4.加法器需要能够接受外部输入的两个4 位二进制数，并且能够将运算结果输出至外部。
3. 设计实现3.1 全加器模块我们首先设计一个全加器模块，用于实现单个位的加法运算。
全加器的原理是将两个输入位和上一位的进位（如果有）相加，得到两个输出：和和进位。
INPUTS: A, B, C_inOUTPUTS: Sum, C_outPROCESS:Sum = A XOR B XOR C_inC_out = (A AND B) OR (C_in AND (A XOR B))3.2 4 位计算模块接下来，我们设计一个 4 位计算模块，用于将四个全加器模块连接在一起，实现四位数的加法运算。
INPUTS: A[3:0], B[3:0]OUTPUTS: Sum[3:0], OverflowWIRE: C[4:0]PROCESS:C[0] = 0FOR i = 0 TO 3:Sum[i], C[i+1] = Full_Adder(A[i], B[i], C[i]) ENDFOROverflow = C[4]3.3 存储和输出模块最后，我们设计一个存储和输出模块，用于接收输入的两个 4 位二进制数，并将计算结果输出至外部。
数电实验-组合逻辑电路设计
数字逻辑电路实验实验报告学号：班级：姓名：实验3：组合逻辑电路(3)——组合逻辑电路设计一实验内容利用Quartus II实现0到9的Hamming码编码和解码电路，并在芯片中下载实现。
要求：实现对从0000到1001输入的编码和解码，并可发现并纠正传输中的单错，对双错不做要求。
在芯片中下载电路并在实验板上验证。
二实验原理2.1电路需求分析Hamming码是一套可定位码字传输中单错并纠正单错的编码体系，以4位二进制为例，其编解码和纠错原理如下：将7位二进制数的各位由低到高依次编号为1B、10B、11B、100B、……、111B。
其中为2的整数次幂的位（即1B、10B、100B）位校验位，其他四位作为数据位。
编码时，三个校验位分别与编号特定位为1的位上数字做奇偶校验（即编号位1B、11B、101B、111B的校验结果为1B位的值，10B、10B、100B、110B的校验结果为10B的值，100B、101B、110B和111B的校验结果为100B的值）。
偶校验在电路实现中更直接容易。
译码时，在仅考虑无错或单错的情形下，若三个校验位的校验结果均正确，则结果是四个数据位本身；若某位或某几位校验结果有错，可据此综合定位错误的位置：若仅1位校验结果有错，则错误出于该校验位本身；若2位校验结果有错，则该2位校验位所共同参与校验且不参与另一位校验的数据位结果有错；若三维结果均有错，则必然为111B位有错。
分析可知，编码电路可根据上述原理使用异或门实现，也可根据编码真值表由与门实现；译码电路中可使用3×4次异或运算生成校验结果，再由校验结果定位错误位后对相应位取反实现。
2.2Quartus软件从管脚分配到下载验证的过程Quartus中，在设计好电路的输入输出并选择合适的芯片型号后，可使用Pin Planner工具进行管脚分配：窗口下方有当前设计电路中所有的输入和输出节点，在Location中可选择对应节点对应的管脚。
数电实验二 组合电路设计
实验二组合电路设计一、实验目的1.验证组合逻辑电路的功能。
2.掌握组合逻辑电路的分析方法。
3.掌握用SSI小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法。
4.了解组合逻辑电路中竞争冒险的分析和消除方法。
二、实验设备1.数字电路试验箱2.数字万用表3.74LS00、74LS86三、实验原理1.组合逻辑概念通常逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
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逻辑组合电路。
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。
2.组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路分析的任务是：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，通常是用逻辑表达式或者真值表来描述，又是也加上必须的文字说明。
分析一般分为以下几个步骤：（1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式，建立输出与输入的关系。
（2）列出真值表。
（3）根据对真值表的分析，确定电路功能。
3.组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。
一般设计过程是：（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成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真值表。
（2）通过卡诺图化简或逻辑代数化简得出最简与或表达式，必要时进行逻辑式的变更，最后画出逻辑图。
四、实验内容1.测试74LS00（二输入端四与非门），74LS86（而输入端四异或门）的逻辑功能；2.用与非门，异或门设计半加半减器。
3.用与非门，异或门设计全加全减器。
五、实验过程1.半加半减器的实现（1）列出半加半减器的真值表（2）画出卡诺图S=C=（3）写出逻辑表达式并化简S=A⊕BC= (A⊕M)*B=2.全加全减器的实现（1）列出全加全减器的真值表（2）画出卡诺图S=C=（3） 写出逻辑表达式并化简 S= A ⊕B ⊕C C=(BC)+=3. 逻辑电路设计 （1） 半加半减器BM CB（2）全加全减器SC。
数字电子技术实验-组合逻辑电路设计
学生在使用实验箱时，应注意遵守实验室规定，正确连接电源和信号线， 避免短路和过载等事故发生。
实验工具介绍
实验工具类型
数字电子技术实验中常用的实验工具包括万用表、示波器、信号 发生器和逻辑分析仪等。
实验工具功能
这些工具用于测量电路的各种参数，如电压、电流、波形等，以及 验证电路的功能和性能。
01
02
03
逻辑门
最基本的逻辑元件，如与 门、或门、非门等，用于 实现基本的逻辑运算。
触发器
用于存储一位二进制信息， 具有置位、复位和保持功 能。
寄存器
由多个触发器组成，用于 存储多位二进制信息。
组合逻辑电路的设计方法
列出真值表
根据逻辑功能，列出输入和输 出信号的所有可能取值情况。
写出表达式
根据真值表，列出输出信号的 逻辑表达式。
05 实验结果与分析
实验结果展示
实验结果一
根据给定的逻辑函数表达式，成 功设计了对应的组合逻辑电路， 实现了预期的逻辑功能。
实验结果二
通过仿真软件对所设计的组合逻 辑电路进行了仿真测试，验证了 电路的正确性和稳定性。
实验结果三
在实际硬件平台上搭建了所设计 的组合逻辑电路，经过测试，实 现了预期的逻辑功能，验证了电 路的可实现性。
路图。
确保电路图清晰易懂，标注必要 的说明和标注。
检查电路图的正确性，确保输入 与输出之间的逻辑关系正确无误。
连接电路并测试
根据逻辑电路图，正确连接各 逻辑门和输入输出端口。
检查连接无误后，进行功能测 试，验证电路是否满足设计要 求。
如果测试结果不符合预期，检 查电路连接和设计，并进行必 要的调整和修正。
数字电子技术实验-组合逻辑电路 设计
数电实验实验报告三组合逻辑电路设计
实验报告实验课程名称数字电子技术实验实验项目名称组合逻辑电路设计专业、班级电子信息类四班实验日期2020-05-25 姓名、学号同组人教师签名成绩实验报告包含以下7项内容：一、实验目的二、实验基本原理三、主要仪器及设备四、操作方法和实验步骤五、实验原始数据记录六、数据处理过程及结果、结论七、问题和讨论一、实验目的掌握组合逻辑电路的设计方法、设计步骤。
二、实验基本原理门电路的逻辑功能三、实验设备及器件1、直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2、器件：74LS00 四2输入与非门，74LS86 四2输入异或门74LS10 3输入与非门，74LS153 双4选1数据选择器图4-1 74LS10内部结构及引脚排列四、操作方法和实验步骤组合逻辑电路设计的步骤大致如下：（1）根据已知条件要求列出逻辑状态表（2）写出逻辑表达式（3）运用逻辑代数化简或变换（4）画出逻辑电路图1、用74LS00（2输入与非门）、74LS10（3输入与非门）设计并实现三人表决电路。
功能：多数人（2人及以上）同意就通过（输出Y=1），少数人同意就不通过。
（1）列出逻辑状态表。
表3-1 三人表决器逻辑状态表输入输出A B C Y0 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 11 0 0 01 0 1 11 1 0 11 1 1 1（2Y=A’BC+AB’C+ABC’+ABC =AC+AB+BC（3）将逻辑表达式转换为需要的形式。
转化为与非表达式：取两次反。
即Y=AB+AC+BC=((AB)’(AC)’(BC)’)’（4）画出电路图。
（5）按电路图接线，验证状态表思考题1：如果只使用74LS00（2输入与非门）如何实现三人表决电路？给出电路接线图并验证。
2、使用74LS86异或门、74LS00与非门，设计一个四位奇偶校验器。
功能：当A、B、C、D四位数中有奇数个1时输出Y1为1，否则Y1输出为0（奇校验）；如果四位输入有偶数个1时，Y2输出为1（偶校验）。
数电实验-组合逻辑电路
实验六组合逻辑电路一、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、了解组合电路的冒险现象及其消除方法二、实验原理1、组合电路是最常见的逻辑电路，用一些门电路可以实现具有一定功能的组合逻辑电路。
2、可以用一些常用的门电路来组合成具有其它功能的门电路。
例如，根据与门的逻辑表达式==⋅Z⋅BAAB由上式可知，可以用两个与非门组合成一个与门。
采用不同的种类、不同数量的门电路还可以组合成更复杂的逻辑关系。
3、组合电路的分析是根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。
4、组合电路的设计是根据所要求的逻辑功能，确定输入与输出之间的逻辑关系，写出逻辑函数冲，即电路存在静态0型险象。
A，存在有静态1型险象。
同理，如6-2所示电路，Z＝AA5、0-1指示器6、CC4011×3 CC4030×1 CC4071×1四、实验内容1、分析、测试用与非门CC4011 组成的半加器的逻辑功能(1)写出图6-3的逻辑表达式图6-3是由与非门组成的半加器电路图6-3由与非门组成的半加器电路（2）根据表达式列出真值表，添出表6-1中的Z1、Z2、Z3、S、C。
并画出卡诺图判断能否简化。
S= C=（3）根据6-3，在实验板上选定两个14P 插座，插好两片CC4011，并接好连线，A 、B 两输入接至逻辑开关的输出插口。
S 、C 分别接至逻辑电平显示输入插口。
按表6-2的要求进行逻辑状态的测试，并将结果填入表中，同时与上面真值表进行比较，看两者是否一致。
表6-22、分析、测试用异或门CC4030和与非门CC4011组成的半加器逻辑电路根据半加器的逻辑表达式可知，半加的和S 是A 、B 的异或，而进位C 是A 、B 的相与，故半加S i = C i =(2) 列出真值表，填入表6-3中 表（3）根据真值表画出逻辑函数S i 、C i 的卡诺图 BCSi=B iC i-1Ci=（4）按图6-5要求，选择与非门并接线，进行测试，将测试结果填入表6-4中，并与上面真值表6-3进行比较，看逻辑功能是否一致。
课程设计-组合电路
课程设计—组合电路
以下题目，请任选其一完成
1.密码锁
该锁有4个密码拨动开关（设定0和1）来设置密码，一个开箱钥匙孔（能接通电池）。
当用钥匙开箱时，如果输入的4位密码正确，箱被打开；否则，电路将发出警报（发光二极管亮表示）。
要求锁的密码在第一次使用时能由用户自行进行一次性设定（机械方式）。
具体要求：
1）写出该组合逻辑电路的分析和设计方法；
2）画出电路原理图，标明要使用的芯片。
2. 加法/减法器
电路可以进行两个补码数的加、减以及累加操作。
两个主输入操作数是A=a n-1a n-2…a0and B=b n-1b n-2…b0, 主输出为Z= z n-1z n-2…z0。
一个控制输入Addsub=0 时，Z= A + B; Addsub=1时，Z=A - B。
另一个控制输入Sel=0时，进行正常的Z=A ±B，而Sel=1时，则Z=Z ± B。
如果加减操作导致溢出，则另一输出信号Overflow有效。
具体要求：
1）写出该组合逻辑电路的分析和设计方法；
2）画出框图。
数字电路实验组合电路设计
实验内容同意时，表决通过；当1人及以下同意时，表 决被否定。 2. 实现一个逻辑函数功能： F=(4,5,6,8,9,10,11,12,13,14,15) 注意： 注意：以上设计中，每个步骤必须在实验报告中写 清楚。
通过所搭建的电路验证其实现的逻辑功能通过所搭建的电路验证其实现的逻辑功能是否正确
数字电路实验三 组合逻辑电路
实验目的： 一 实验目的： 通过设计简单组合逻辑电路，了解、熟悉 设计过程和实现方法。 通过所搭建的电路验证其实现的逻辑功能 是否正确。 实验器材： 二 实验器材： 74LS00与非门 片 与非门2片 与非门
电路设计过程描述： 三 电路设计过程描述： 1. 领会题意，并将其转换成逻辑意念的表达， 领会题意，并将其转换成逻辑意念的表达， 确定电路的输入变量和输出变量； 确定电路的输入变量和输出变量； 2. 列出真值表或卡诺图； 列出真值表或卡诺图； 3. 根据真值表或卡诺图写出逻辑表达式； 根据真值表或卡诺图写出逻辑表达式； 4. 将表达式化解成与非 与非的形式（所用逻 将表达式化解成与非-与非的形式 与非的形式（ 辑器件最少）； 辑器件最少）； 5. 根据表达式画出相应的电路图； 根据表达式画出相应的电路图； 6. 由电路图搭建实际电路，并验证其逻辑功 由电路图搭建实际电路， 能是否符合设计要求。 能是否符合设计要求。
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基本题目4：键盘编码电路
设计一键盘编码电路，该电路可对0~9 的数字按键的输入信号进行编码并通过 数码管正确显示输入的数字。
基本题目5：血型校验器
人的血型有A、B、 AB、O四种。输血时输血输血者血型 A 者的血型与受血者的血型 必须符合右图中箭头指示 B 的授受关系。判断输血者 与受血者的血型是否符合 AB 上述规定，并用指示灯的 O 亮、灭来表示校验结果。 建议：可采用数据选择器设计
受血者血型
A
B
AB O
提高题目1：火车控制电路
旅客列车分特快（T）、直快（Z）和 普快（K），并以此为优先通行次序。某站 在同一时间只能有一趟列车从车站开出， 即只能给出一个开车信号，试设计满足上 述要求的逻辑电路。各车单独给定开车信 号，分别为YT、 YZ、 YK；同时在列车值班 室中显示允许通行列车代码以及等候通行 列车代码。
基本题目1：路灯控制电路
设计一个路灯控制电路，要求实现的功能 是：当总电源开关闭和时，安装在三个不同地 方的三个开关都能独立地将灯打开或熄灭；当 总电源开关断开时，路灯不亮。
பைடு நூலகம்
参考方案：使用异或门和与门实现。
基本题目2：裁判表决器
设计一个举重裁判表决器。设举重比赛有 三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠 铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自 己面前的按钮来确定。只有当两个或两个 以上裁判（其中必须有主裁判）判明成功 时，表示“成功”的灯才亮。
基本题目3：用电控制
某工厂有A、B、C、D四台用电设备， 各需电力10kw，由厂变电所的X、Y两台发 电机组供电，其中X机组的功率为10kw，Y 机组的功率为20kw。这四台用电设备在任 何时候至少有一台在工作，为合理供电， 需设计一个送电控制电路，控制电路的输 出接继电器线圈，送电时线圈通电,不送电 时线圈不通电。
具体要求
1人一组，独立完成！
发现拷贝抄袭现象一律按0分记！
文件名：以学号+姓名开头
例：41153000张三-用电.ewb； 例：41155000李四联欢会.msm； 文件名不符合要求的不予记录成绩！
上交：4月19日（第8周周五）前将原程序文 件统一交至本班课代表处；非应届班级同学 可直接发至老师邮箱。如有必要可附简洁的 文档说明。
提高题目2：病房呼叫系统
某医院有1-5号病室，每个房间装有呼叫 按钮，1号病室的呼叫优先权最高，5号病室最 低。在护士值班室内设计一个相应的显示电路， 用数码管显示呼叫信号的号码。没信号呼叫时 显0；有多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼 叫号（其它呼叫号用指示灯显示）处理完高优 先级的呼叫，再自动显示低优先级的呼叫。 建议：选用74LS148设计，并配以数码显示器 件，显示呼叫病室号。
数电课程设计 组合部分
2013年4月
总体要求
设计内容分为基本题目和提高题目两部分。 基本题目共5题，每道题目均需完成。采用 基本门电路或译码器、数据选择器等实现电 路的仿真。 提高部分为选做题，学有余力同学完成，可 选其中1题或多题，采用IC芯片实现仿真。 基本题目占平时成绩10分，根据完成质量打 分；提高题目完成有加分，根据完成程度加 1-5分。
提高题目3：十进制加法器电路
试实现一个十进制的1位数加法运算电路。 用键盘做输入，输出为十进制的结果。并能用 显示电路分别显示输入与输出。 建议：利用两片4位二进制并行加法器74LS283 和必要的门电路实现
提高题目4：全自动开水器控制电路
自学教材Page 183-187: System Application Activity---Tank Control Logic设计全自动开水 器控制电路。 要求能实现对开水加热器的进水阀、出水阀、 加热开关进行控制，并对该开水加热器的非正 常工作状态进行报警提示。
提高题目5：书上实例
Page 240-245: Traffic Signal Control (part I)
供设计用参考输入输出
Inputs
Finlet-Flow
sensor, detect if there water flow in, 1 for
Yes Lmax, lever sensor, detect if water level exceed the maximum level, 1 for Yes Lmin, lever sensor, detect if water level exceed the minimum level, 1 for Yes Temp, temperature sensor, detect if temperature falls below the specified value, 1 for Yes Outputs Vinlet, control for inlet valve, 1 for open, Voutlet, control for outlet valve, 1 for open, H, Heating control, 1 for on Alarm, 1 for abnormal condition