2020年数字电路与逻辑设计实验报告
数字逻辑设计实验报告
一、实验目的1. 理解和掌握数字逻辑设计的基本原理和方法。
2. 熟悉数字电路的基本门电路和组合逻辑电路。
3. 培养动手能力和实验技能，提高逻辑思维和解决问题的能力。
4. 熟悉数字电路实验设备和仪器。
二、实验原理数字逻辑设计是计算机科学与技术、电子工程等领域的基础课程。
本实验旨在通过实际操作，让学生掌握数字逻辑设计的基本原理和方法，熟悉数字电路的基本门电路和组合逻辑电路。
数字逻辑电路主要由逻辑门组成，逻辑门是数字电路的基本单元。
常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。
根据逻辑门的功能，可以将数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路的输出只与当前输入有关，而时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与之前的输入有关。
三、实验内容1. 逻辑门实验（1）实验目的：熟悉逻辑门的功能和特性，掌握逻辑门的测试方法。
（2）实验步骤：① 将实验箱中的逻辑门连接到测试板上。
② 根据实验要求，将输入端分别连接高电平（+5V）和低电平（0V）。
③ 观察输出端的变化，记录实验数据。
④ 分析实验结果，验证逻辑门的功能。
2. 组合逻辑电路实验（1）实验目的：掌握组合逻辑电路的设计方法，熟悉常用组合逻辑电路。
（2）实验步骤：① 根据实验要求，设计组合逻辑电路。
② 将电路连接到实验箱中。
③ 根据输入端的不同组合，观察输出端的变化，记录实验数据。
④ 分析实验结果，验证电路的功能。
3. 时序逻辑电路实验（1）实验目的：掌握时序逻辑电路的设计方法，熟悉常用时序逻辑电路。
（2）实验步骤：① 根据实验要求，设计时序逻辑电路。
② 将电路连接到实验箱中。
③ 观察电路的输出变化，记录实验数据。
④ 分析实验结果，验证电路的功能。
四、实验结果与分析1. 逻辑门实验结果：通过实验，验证了逻辑门的功能和特性，掌握了逻辑门的测试方法。
2. 组合逻辑电路实验结果：通过实验，掌握了组合逻辑电路的设计方法，熟悉了常用组合逻辑电路。
3. 时序逻辑电路实验结果：通过实验，掌握了时序逻辑电路的设计方法，熟悉了常用时序逻辑电路。
数字电路与逻辑设计实验
数字电路与逻辑设计实验报告学院：班级：姓名：学号：日期：一．实验名称：实验一：QuartusII 原理图输入法设计与实现实验二：用VHDL 设计与实现组合逻辑电路实验三：用VHDL 设计与实现时序逻辑电路实验四：用VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器二．实验所用器件及仪器：1.计算机2.直流稳压电源3.数字系统与逻辑设计实验开发板三．实验要求：实验一：（1）用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图形模块单元。
（2）用（1）实现的半加器和逻辑门设计实现一个全加器，仿真并验证其功能，并下载到实验板上测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（3）用3—8线译码器和逻辑门设计实现函数F=/C/B/A+/CB/A+C/B/A+CBA,仿真验证其功能并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
注：实验时将三个元器件放在一个new block diagram中实现。
实验二：（1）用VHDL语言设计实现一个共阴极7段数码译码器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，7段数码管显示输出信号。
（2）用VHDL语言设计实现一个8421码转余三码的代码器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（3）用VHDL语言设计实现一个4位二进制奇校验器，输入奇数个‘1’时，输出1，否则出0；仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
实验三：（1）用VHDL语言设计实现一个带异步复位的8421 十进制计数器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用按键设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（2）用VHDL语言设计实现一个分频系数为12，输出信号占空比为50%的分频器，仿真验证其功能。
注：实验时将（1）、（2）和数码管译码器 3 个电路进行链接，并下载到实验板显示计数结果。
数字电路与逻辑设计实验报告
所示。它的 1、2、4、5、9、10、12、13 号引脚为输入端 1A 、 1B 、2A 、2B 、3A 、3B 、4A 、4B ，3、6、8、11 号引脚为 输出端 1Y 、2Y 、3Y பைடு நூலகம்4Y ，7 号引脚为地，14 号引脚为电源 +5V 。 （1）将一片四 2 输入异或门芯片 74LS86 插入 RXB-1B 数字电路 实验箱的任意 14 引脚的 IC 空插座中。 （2）按图 1.3.2 接线测试其逻辑功能。芯片 74LS86 的输入端 1、 2、4、5 号引脚分别接至数字电路实验箱的任意 4 个电平开关的 插孔，输出端 3、6、8 分别接至数字电路实验箱的电平显示器的 任意 3 个发光二极管的插孔。14 号引脚+5V 接至数字电路实验 箱的+5V 电源的“+5V ”插孔，7 号引脚接至数字电路实验箱的 +5V 电源的“⊥”插孔。 （3）将电平开关按表 1.3.1 设置，观察输出端 A 、B 、Y 所连 接的电平显示器的发光二极管的状态，测量输出端 Y 的电压值。 发光二极管亮表示输出为高电平（H ），发光二极管不亮表示输 出为低电平（L ）。把实验结果填入表 1.3.1 中。 图 1.3.1 四 2 输入异或门 74LS86 外引线排列图 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 74LS86 V CC 4B 4A 4Y 3B 4A 3Y 1234567
把实验结果填入表131输入异或门74ls86外引线排列图1a1b1y2a2b2ygnd74ls86cc4b4a4y3b4a3y1413121110图132异或门逻辑功能测试连接图表131异或门逻辑功能测试的实验数据输入输出k3k2k1k0343601460146343501470177将表中的实验结果与异或门的真值表对比判断74ls86是否实现了异或逻辑功能
数字电路设计实训实验报告
一、实验目的1. 熟悉数字电路的基本组成和基本逻辑门电路的功能。
2. 掌握组合逻辑电路的设计方法，包括逻辑表达式化简、逻辑电路设计等。
3. 提高动手实践能力，培养独立思考和解决问题的能力。
4. 理解数字电路在实际应用中的重要性。
二、实验原理数字电路是一种用数字信号表示和处理信息的电路，其基本组成单元是逻辑门电路。
逻辑门电路有与门、或门、非门、异或门等，它们通过输入信号的逻辑运算，输出相应的逻辑结果。
组合逻辑电路是由逻辑门电路组成的，其输出仅与当前输入信号有关，与电路的过去状态无关。
本实验将设计一个简单的组合逻辑电路，实现特定功能。
三、实验仪器与设备1. 数字电路实验箱2. 逻辑门电路（如与非门、或非门、异或门等）3. 逻辑电平测试仪4. 线路板5. 电源四、实验内容1. 组合逻辑电路设计（1）设计一个三人表决电路三人表决电路的输入信号为三个人的投票结果，输出信号为最终的表决结果。
根据题意，当至少有两人的投票结果相同时，输出为“通过”；否则，输出为“不通过”。
（2）设计一个4选1数据选择器4选1数据选择器有4个数据输入端、2个选择输入端和1个输出端。
根据选择输入端的不同，将4个数据输入端中的一个输出到输出端。
2. 组合逻辑电路搭建与测试（1）搭建三人表决电路根据电路设计，将三个与门、一个或门和一个异或门连接起来，构成三人表决电路。
（2）搭建4选1数据选择器根据电路设计，将四个或非门、一个与非门和一个与门连接起来，构成4选1数据选择器。
（3）测试电路使用逻辑电平测试仪，测试搭建好的电路在不同输入信号下的输出结果，验证电路的正确性。
3. 实验结果与分析（1）三人表决电路测试结果当输入信号为（1，0，0）、（0，1，0）、（0，0，1）时，输出为“通过”；当输入信号为（1，1，0）、（0，1，1）、（1，0，1）时，输出为“不通过”。
测试结果符合设计要求。
（2）4选1数据选择器测试结果当选择输入端为（0，0）时，输出为输入端A的信号；当选择输入端为（0，1）时，输出为输入端B的信号；当选择输入端为（1，0）时，输出为输入端C的信号；当选择输入端为（1，1）时，输出为输入端D的信号。
数字电路与逻辑设计实验总结报告
第二次实验是Quartus11原理图输入法设计，由于是第一次使用Quartus11软件，实验中遇到了不少问题，总结起来主要有以下几个：（1）在创建工程并且编译通过之后得不到仿真波形解决方法：经过仔细检查，发现在创建符号文件时，未对其重新命名，使得符号文件名与顶层文件的实体名一样。
在改变符号文件名之后成功的得到了仿真波形。
（2)得到的仿真波形过于紧密不便于观察解决方法：重新对仿真域的时间进行设定，并且对输入信号的周期做相应的调整，最终得到了疏密有致的仿真波形。
实验总结及心得体会通过本次实验我初步掌握了Quartus11的使用方法，并且熟悉了电路板的使用。
在实验具体操作的过程中，对理论知识（半加器和全加器）也有了更近一步的理解，真正达到了理论指导实践，实践检验理论的目的。
实验操作中应特别注意的几点：（1）刚开始创建工程时选择的目标芯片一定要与实验板上的芯片相对应。
（2）连接电路时要注意保证线与端口连接好，并且注意不要画到器件图形符号的虚线框里面。
（3）顶层文件的实体名只能有一个，而且注意符号文件不能与顶层文件的实体名相同。
（4）保存波形文件时，注意文件名必须与工程名一致，因为在多次为一个工程建立波形文件时，一定要注意保存时文件名要与工程名一致，否则不能得到正确的仿真结果。
（5）仿真时间区域的设定与输入波形周期的设定一定要协调，否则得到波形可能不便于观察或发生错误。
心得体会：刚接触使用一个新的软件，实验前一定要做好预习工作，在具体的实验操作过程中一定要细心，比如在引脚设定时一定要做到“对号入座”，曾经自己由于这一点没做好耗费了很多时间。
实验中遇到的各种大小问题基本都是自己独立排查解决的，这对于自己独立解决问题的能力也是一个极大地提高和锻炼，总之这次实验我获益匪浅。
第三次实验是用VHDL语言设计组合逻辑电路和时序逻辑电路，由于Quartus11软件在之前已经使用过，所以本实验的主要任务就是编写与实验要求相对应的VHDL程序。
数字电路与逻辑设计实验报告
数字电路与逻辑设计实验报告数字电路与逻辑设计实验报告摘要：本实验旨在通过设计和实现数字电路和逻辑门电路，加深对数字电路和逻辑设计的理解。
实验过程中，我们使用了逻辑门电路、多路选择器、触发器等基本数字电路元件，并通过实际搭建电路和仿真验证，验证了电路的正确性和可靠性。
引言：数字电路和逻辑设计是计算机科学与工程领域的重要基础知识。
在现代科技发展中，数字电路的应用范围非常广泛，涉及到计算机、通信、控制等各个领域。
因此，深入理解数字电路和逻辑设计原理，掌握其设计和实现方法，对于我们的专业学习和未来的工作都具有重要意义。
实验一：逻辑门电路的设计与实现逻辑门电路是数字电路中最基本的元件之一，通过逻辑门电路可以实现各种逻辑运算。
在本实验中，我们通过使用与门、或门、非门等逻辑门电路，设计并实现了一个简单的加法器电路。
通过搭建电路和进行仿真验证，我们验证了加法器电路的正确性。
实验二：多路选择器的设计与实现多路选择器是一种常用的数字电路元件，可以根据控制信号的不同，选择不同的输入信号输出。
在本实验中，我们通过使用多路选择器，设计并实现了一个简单的数据选择电路。
通过搭建电路和进行仿真验证，我们验证了数据选择电路的正确性。
实验三：触发器的设计与实现触发器是一种常用的数字电路元件，可以存储和传输信息。
在本实验中，我们通过使用触发器，设计并实现了一个简单的二进制计数器电路。
通过搭建电路和进行仿真验证，我们验证了二进制计数器电路的正确性。
实验四：时序逻辑电路的设计与实现时序逻辑电路是一种特殊的数字电路，其输出不仅与输入信号有关，还与电路的状态有关。
在本实验中，我们通过使用时序逻辑电路，设计并实现了一个简单的时钟电路。
通过搭建电路和进行仿真验证，我们验证了时钟电路的正确性。
实验五：数字电路的优化与综合数字电路的优化与综合是数字电路设计中非常重要的环节。
在本实验中，我们通过使用逻辑代数和Karnaugh图等方法，对已有的数字电路进行了优化和综合。
数字电路逻辑实验报告
数字电路逻辑实验报告数字电路逻辑实验报告引言：数字电路逻辑实验是电子工程专业学生必修的一门实践课程，通过该实验可以加深对数字电路基本原理和逻辑设计的理解。
本文将对我所进行的数字电路逻辑实验进行详细报告，包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果以及实验总结等内容。
实验目的：本次实验的主要目的是通过设计和实现一些基本的数字逻辑电路，如门电路、触发器电路等，加深对数字电路原理的理解。
同时，通过实验操作，掌握数字电路的搭建过程、信号的传输规律以及故障排除等技能。
实验原理：数字电路是由逻辑门组成的，逻辑门是根据布尔代数的运算规则实现逻辑运算的基本元件。
常见的逻辑门有与门、或门、非门等。
在实验中，我们将通过搭建逻辑门电路，实现不同的逻辑运算。
实验步骤：1. 实验前准备：检查实验设备的连接是否正确，确保电源和接地正常。
2. 搭建与门电路：根据逻辑与门的真值表，按照电路图连接与门电路。
3. 搭建或门电路：根据逻辑或门的真值表，按照电路图连接或门电路。
4. 搭建非门电路：根据逻辑非门的真值表，按照电路图连接非门电路。
5. 搭建触发器电路：根据触发器的真值表，按照电路图连接触发器电路。
6. 进行实验测试：将不同的输入信号输入电路，观察输出信号的变化。
实验结果：经过实验测试，我们得到了以下结果：1. 与门电路：当输入信号A和B同时为高电平时，输出信号为高电平；否则输出信号为低电平。
2. 或门电路：当输入信号A和B中至少有一个为高电平时，输出信号为高电平；否则输出信号为低电平。
3. 非门电路：当输入信号为高电平时，输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号为高电平。
4. 触发器电路：触发器电路可以实现存储功能，当输入信号满足特定条件时，输出信号的状态会发生改变。
实验总结：通过本次实验，我对数字电路逻辑的原理和设计有了更深入的理解。
通过搭建不同的逻辑门电路和触发器电路，我熟悉了数字电路的搭建过程，并掌握了信号的传输规律。
数字电路与逻辑设计实验报告
数字电路与逻辑设计实验报告实验目的：本实验旨在通过实际操作，加深对数字电路与逻辑设计原理的理解，掌握数字电路的基本原理和设计方法，提高学生的动手能力和实际应用能力。
实验一，二极管的正向导通特性实验。
实验原理：二极管是一种半导体器件，具有单向导电特性。
当二极管的正向电压大于其开启电压时，二极管将处于导通状态；反之，当反向电压作用于二极管时，二极管将处于截止状态。
实验步骤：1. 将二极管连接到直流电源电路中；2. 通过改变电源电压，观察二极管的正向导通特性；3. 记录不同电压下二极管的导通情况。
实验结果与分析：通过实验，我们发现二极管在正向电压大于其开启电压时会导通，而在反向电压作用下会截止。
这验证了二极管的正向导通特性。
实验二，基本逻辑门的实验。
实验原理：基本逻辑门包括与门、或门、非门等，它们是数字电路的基本组成单元，通过不同的输入信号产生不同的输出信号。
实验步骤：1. 搭建与门、或门、非门的实验电路；2. 分别输入不同的逻辑信号，观察输出信号的变化；3. 记录实验结果。
实验结果与分析：通过实验，我们发现与门、或门、非门在不同的输入信号下产生了不同的输出信号，验证了基本逻辑门的工作原理。
实验三，触发器的实验。
实验原理：触发器是一种存储器件，具有记忆功能，可以存储一个比特的信息。
常见的触发器包括RS触发器、D触发器、JK触发器等。
实验步骤：1. 搭建RS触发器、D触发器、JK触发器的实验电路；2. 分别输入触发信号，观察触发器的输出变化；3. 记录实验结果。
实验结果与分析：通过实验，我们发现不同类型的触发器在接收不同触发信号时，产生了不同的输出变化，验证了触发器的存储功能。
结论：通过本次实验，我们深入理解了数字电路与逻辑设计的基本原理，掌握了数字电路的实际应用技能。
数字电路与逻辑设计是现代电子技术的基础，通过实验的学习，我们将能更好地理解和应用数字电路与逻辑设计的知识，为今后的学习和工作打下坚实的基础。
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实验报告书
课程名称
数字电路与逻辑设计专
业
计算机科学与技术班
级
2
姓
名
刘
腾
飞
学
号
09030234
指导教师
王
丹
志
成
绩
2010年年 11月月 10 日
实验题目
译码器、数据选择器及其应用
一、实验目的 1、掌握中规模集成译码器与数据选择器的逻辑功能与使用方法
2、熟悉数码管的使用
3、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法二、实验原理 1 1 、中规模集成译码器 74 LS 138
74LS138是集成3线－8线译码器，在数字系统中应用比较广泛。
图-1是其引脚排列。
其中 A2 、A1 、A0为地址输入端， 0Y～ 7Y为译码输出端，S1、2S、3S为使能端。
图-1 74LS138真值表图-2如下
图- 2 74HC138工作原理为当S1=1，S— 2+S — 3=0时，器件使能，电路完成译码功能，输出低电平有效。
当S=0，S— 2+S — 3=X时，或S1=1, S— 2+S — 3=1,译码器被禁止，所有输出同时为1 2 2 、双4 4 选1 1 数据选择器
74LS153
所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。
引脚排列如图-3所示，功能表如图-4所示。
图-3
输入输出 S—
A1 A0 Q 1 0 0 0 0 X 0 0 1 1 X 0 1 0 1 0 D0 D1 D2 D3 图-4
1S—、2S —为两个独立的使能端；A1、A0为两个公用的地址输入端；1D0~1D3和2D0~2D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q1、Q2为两个输出端。
当使能端1S—（2S —）=1时，多路开关被禁止，无输出，Q=0。
当使能端1S—（2S —）=0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、A0的状态，将相应的数据D0~D3送到输出端Q。
3 3 、8 8 选1 1 数据选择器 74LS151
74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图-5所示，功能表如图-6所示。
图-5
图-6 选择控制端（地址端）为A2~A0，按二进制译码，从8个输入数据D0~D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，S—为使能端，低电平有效。
使能端S—=1时，不论A2~A0状态如何，均无输出，多路开关被禁止。
使能端S—=0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0~D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。
三、实验设备及器件●
硬件PC机一台●
软件QuartusⅡ0集成开发环境四、实验内容使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC 使用74LS151实现逻辑函数 F=AB’+A’B+AB 使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC
五、实验过程 1、使用74LS138实现逻辑函数 F=A’B’C’+AB’C’+ABC ①由74LS138功能表（图-1）可知电路图连接如图-7所示
图-7 ②经编译检查无错（图-8）
图-8
③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-9
图-9 2、使用74LS151实现逻辑函数F=AB’+A’B+AB
①将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0。
使8选1数据选择器的各个数据输入D0~D7分别与函数F的输出值一一对应，即A2A1A0=CBA、D0=D2=D3=0、D0=D4=D5=D6=D7=1则输出Q便实现了函数AB’+A’B+AB接线图如图-10
图-10 ②经编译检查无错（图-11）
图- 11 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-12
图-12 3、使用74LS153实现逻辑函数 F=A’BC+AB’C+ABC’+ABC
①函数F有3个输入变量A、B、C，而数据选择器有2个地址端A1、A0少于数据函数输入变量个数，在设计时可任选A接A1，B接A0。
接线如图-13
图-13
②经编译检查无错如图-14
图-14 ③对其进行仿真，设置好一定仿真时间区域与输入波形后启动仿真器得仿真结果如图-15
图-15 六、实验心得通过这次试验，我熟练掌握了74LS138译码器、74LS151和74LS153数据选择器的使用特点和方法。
加强了对这些知识的了解，熟练掌握了QuartusⅡ0集成开发环境的使用。