数字逻辑电路与系统设计第三版课程设计
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。
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：常用组合逻辑电路及MSI组合电路模块的应用
可能出现的组合，其他组合都是不可能发生的，也就是约束。
约束可以表示为
Ii I j =0 (i ≠ j ， i ， j =0 ， 1 ，…， 7 )
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
图 3-1 三位二进制普通编码器的框图
图 3－14 为二—十进制译码器的逻辑图。
图 3－14 二—十进制译码器的逻辑图
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
3. 显示译码器
在数字系统中，经常需要将数字、文字、符号的二进制
代码翻译成人们习惯的形式，直观地显示出来，以便掌握和
监控系统的运行情况。把二进制代码翻译出来以供显示器件
显示的电路称为显示译码器。设计显示译码器时，首先要了
最低。真值表中的“ × ”表示该输入信号取值无论是 0还是
1 都无所谓，不影响电路的输出。
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
图 3-3 三位二进制优先编码器的框图
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
由表 3-2 真值表可以写出如下逻辑表达式:
图。
图 3-6 8421BCD 普通编码器的逻辑图
常用组合逻辑电路及 MSI 组合电路模块的应用
4.8421BCD 优先编码器
用四位 8421 二进制代码对 0~9 这十个允许同时出现的
十进制数按一定优先顺序进行编码，当有一个以上信号同时
出现时，只对其中优先级别最高的一个进行编码，这样的电
路称为8421BCD 优先编码器。 8421BCD 优先编码器的框图
真值表，表中假定 1010~1111共六个输入组合不会出现。
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：组合逻辑电路
组合逻辑电路
54 系列和 74 系列具有相同的子系列，两个系列的参数 基本相同，主要在电源电压范围和工作环境温度范围上有所 不同， 54 系列适应的范围更大些，如表2-1 所示。不同子 系列在速度、功耗等参数上有所不同。 TTL 门电路采用 5V 电源供电。
组合逻辑电路
2. 1. 2 CMOS 门电路 CMOS 门电路由场效应管构成，它的特点是集成度高、
组合逻辑电路
图 2-2 标准 TTL 电路的输入/输出逻辑电平
组合逻辑电路
图 2-3 CMOS 电路的输入/输出逻辑电平 (a ) 5VCMOS 电路;( b ) 3. 3VCMOS 电路
组合逻辑电路
当输入电平在 U IL ( max ) 和 U IH ( min ) 之间时，逻辑电路 可能把它当作 0 ，也可能把它当作 1 ，而当逻辑电路因所接 负载过多等原因不能正常工作时，高电平输出可能低于 U OH (min ) ，低电平输出可能高于 U OL (max ) 。
图 2-5 TTL 驱动门与 CMOS 负载门的连接
组合逻辑电路
2. 2 组合逻辑电路
2. 2. 1 组合逻辑电路的特点 逻辑电路可以分为两大类:组合逻辑电路和时序逻辑电
路。组合逻辑电路是比较简单的一类逻辑电路，它具有以下 特点:
(1)从电路结构上看，不存在反馈，不包含记忆元件。 (2)从逻辑功能上看，任一时刻的输出仅仅与该时刻的 输入有关，与该时刻之前电路的状态无关。
组合逻辑电路
图 2-4 74LS 系列门电路的扇出系数和带负载能力 (a )低电平输出时;( b )高电平输出时
组合逻辑电路
4 )传输延时tP 传输延时tP指输入变化引起输出变化所需的时间，它是 衡量逻辑电路工作速度的重要指标。传输延时越短，工作速 度越快，工作频率越高。tPHL 指输出由高电平变为低电平时， 输入脉冲的指定参考点(一般为中点)到输出脉冲的相应指定 参考点的时间。 tPHL 指输出由低电平变为高电平时，输入 脉冲的指定参考点到输出脉冲的相应指定参考点的时间。标 准 TTL 系列门电路典型的传输延时为 11ns ;高速 TTL 系列 门电路典型的传输延时为3. 3ns 。 HCT 系列 CMOS 门电路 的传输延时为 7ns ; AC 系列 CMOS 门电路的传输延时为 5ns ; ALVC 系列 CMOS 门电路的传输延时为 3ns 。
数字逻辑与数字系统设计课程设计
数字逻辑与数字系统设计课程设计一、课程设计背景数字逻辑与数字系统设计课程介绍了数字电路的基本概念、设计和分析方法。
数字逻辑是电子技术中非常重要的一部分，广泛应用于计算机、通信、自动化控制、计算器、游戏机等电子产品。
通过本课程的学习，学生将掌握数字逻辑和数字系统设计的基本原理和方法。
二、课程设计内容本次数字逻辑与数字系统设计课程设计主要分为以下几个部分：1.实验一：Karnaugh图和逻辑多路选择器设计实验2.实验二：数字逻辑电路的组合设计实验3.实验三：数字电路的时序设计实验4.实验四：数字系统设计实验5.实验五：数字逻辑综合设计实验实验一：Karnaugh图和逻辑多路选择器设计实验通过本实验，学生将学会运用Karnaugh图方法设计简单的逻辑电路，掌握最小化布尔函数的方法。
同时，学生将学习多路选择器的设计方法，掌握多路选择器的应用技巧。
实验二：数字逻辑电路的组合设计实验通过本实验，学生将学习的是数字逻辑电路的组合设计方法，包括基本逻辑门和复杂逻辑电路的设计技术。
同时，学生还将掌握基本电路的仿真方法，通过仿真软件对电路进行验证。
实验三：数字电路的时序设计实验在本实验中，学生将掌握数字电路的时序设计方法，了解时序电路的作用、分类和基本原理。
同时，学生将学习数字电路时序仿真的方法，能够进行基本时序电路模拟。
实验四：数字系统设计实验在本实验中，学生将学习数字系统设计的基本方法和过程，包括总体结构设计、输入输出接口的设计、存储器的设计等；同时，学生还将了解数字系统的仿真和测试方法，对设计的数字系统进行仿真和测试。
实验五：数字逻辑综合设计实验在本实验中，学生将通过数字逻辑综合设计，掌握数字逻辑综合应用技巧，并能够在实践中学习根据需求进行电路综合的方法。
三、课程设计特点本次数字逻辑与数字系统设计课程设计不仅注重理论教学，更加强调实践教学，特点如下：1.注重实验教学，对学生的动手能力和实践能力进行提高。
2.充分利用仿真软件进行电路设计和验证，使学生在熟悉实际电路设计方法的同时，也能提高计算机仿真的技能和水平。
数字电路与逻辑设计(第三版)课件：VHDL 语言与数字电路设计
VHDL 语言与数字电路设计
第三代 EDA 工具出现于 20 世纪 90 年代，随着芯片的 复杂程度愈来愈高，数万门及数十万门的电路设计越来越多， 单是靠原理图输入方式已经不堪忍受，采用硬件描述语言 ( HDL ， HardwareDescribeLanguage )的设计方式就应运而 生，设计工作从行为级、功能级开始， EDA 向设计的高层 次发展，这样就出计
逻辑综合分成两个阶段:首先是与工艺无关的阶段，此 阶段采用布尔操作或代数操作技术来优化逻辑;其次是工艺 映射阶段，此阶段根据电路的性质(如组合型或时序型)及采 用的结构(多层逻辑、 PLD 或 FPGA )作出具体的映射，将 与工艺无关的描述转换成门级网表或 PLD (或 FPGA )的专 门文件。逻辑综合优化完成后，还需要进行细致的时延分析 和时延优化。此外还要进行逻辑仿真，逻辑仿真是保证设计 正确的关键步骤。
VHDL 语言与数字电路设计
VHDL 语言与数字电路设计
7. 1 电子设计自动化( EDA )技术的发展 7. 2 硬件描述语言对数字系统的描述 7. 3 基于硬件描述语言的数字电路设计流程 7. 4 VHDL 语言的基本文法 7. 5 VHDL 语言对基本电路行为的描述方法 7. 6 VHDL 语言对复杂电路行为的描述方法 习题
VHDL 语言与数字电路设计
结构的开放性是指通过一定的编程语言可以访问统一的 数据库，同时在此结构框架中可嵌入第三方所开发的设计软 件。
系统的可移植性是指整个软件系统可安装到不同的硬件 平台上，这样可组成一个由不同型号工作站所组成的设计系 统，从而共享同一设计数据。也可由低价的个人计算机和高 性能的工作站共同组成一个系统。
VHDL 语言与数字电路设计
第二代 EDA 工具集逻辑图输入、逻辑模拟、测试码生 成、电路模拟、版图输入、版图验证等工具于一体，构成了 一个较完整的设计系统。工程师以输入电路原理图的方式开 始设计，并在 32 位工作站上完成全部设计工作。它支持全 定制电路设计，同时支持门阵列、标准单元的自动设计。对 于门阵列、标准单元等电路，系统可完成自动布局、自动布 线功能，因而大大减轻了设计版图的工作量。
Verilog数字系统设计教程第三版课程设计
Verilog数字系统设计教程第三版课程设计介绍Verilog是一种充满活力的硬件描述语言（HDL），是数字系统设计中广泛使用的一种语言。
随着数字系统设计中应用越来越广泛，Verilog已经成为了数字系统设计工程师必须掌握的一门技能。
本文档主要介绍了Verilog数字系统设计教程第三版课程设计。
课程目标本课程通过Verilog数字系统设计教程第三版中的案例来帮助学生了解数字系统设计的基本概念和技能。
本课程的目标是：1.理解数字系统设计的基本概念和原理2.掌握Verilog语言的基本语法和使用方法3.能够使用Verilog设计数字系统4.能够对数字系统进行仿真和验证课程设计课程内容本课程根据Verilog数字系统设计教程第三版的案例，分为以下几个部分：1.Verilog的基本语法和使用方法2.设计单周期处理器并进行仿真和验证3.设计带缓存的单周期处理器并进行仿真和验证4.设计多周期处理器并进行仿真和验证课程安排本课程采用实践与理论相结合的方式进行教学。
具体安排如下：1.周一：上课讲解Verilog的基本语法和使用方法2.周二：自主学习并完成单周期处理器实验3.周三：上课讲解带缓存的单周期处理器的设计方法4.周四：自主学习并完成带缓存的单周期处理器实验5.周五：上课讲解多周期处理器的设计方法6.周六：自主学习并完成多周期处理器实验7.周日：讨论和总结实验结果课程评估本课程的评估分为两部分：1.实验报告：每个实验需要学生撰写实验报告，包括设计思路、Verilog代码、仿真结果等。
2.期末考试：期末考试主要考查学生对Verilog的掌握程度和对数字系统设计的理解程度。
总结本文档介绍了Verilog数字系统设计教程第三版课程设计的目标、内容、安排和评估。
本课程旨在帮助学生在数字系统设计中掌握基本概念和技能，并掌握Verilog的基本使用方法。
通过本课程的学习，学生将能够设计数字系统并进行仿真和验证。
用于逻辑综合的VHDL第三版教学设计 (2)
用于逻辑综合的VHDL第三版教学设计本文将详细介绍使用VHDL进行逻辑综合的教学设计方案。
本方案可以将逻辑综合的基础知识和操作技巧进行深入理解和实践运用，对VHDL的使用能力进行提升，为日后工作和研究提供重要的基础。
一、教学目标本教学的目标是让学生：1.理解VHDL语言的基本语法和数据类型2.掌握VHDL语言的建模方法和模块化设计思想3.掌握数字电路的逻辑综合的方法和技巧4.能够使用VHDL进行数字电路的逻辑综合并进行仿真验证5.能够根据需求进行数字系统的高层次描述及数字电路的设计6.能够进行数字电路的可维护性和可移植性的设计7.熟练掌握EDA设计工具及其使用方法二、教学内容1. VHDL语言基础VHDL语言基础包括：1.VHDL的基本结构和语法2.VHDL数据类型3.VHDL操作符4.VHDL建模和仿真2. 数字电路逻辑综合数字电路逻辑综合包括：1.基本门电路及其逻辑等价性的探究2.CMOS逻辑电路及其特点3.数字电路的组合逻辑设计4.随机逻辑和有限状态机设计5.时序逻辑设计和时钟设计及相关知识3. 高层次描述和可维护性设计高层次描述和可维护性设计包括：1.面向对象设计思想在数字电路领域的应用2.设计的软件化及数字电路的软件实现3.可维护性设计和可移植性设计的基本思路和方法4.使用EDA软件进行数字电路实现和仿真三、教学方法1.理论讲解：教授VHDL语言的基本知识和数字电路逻辑综合的方法和技巧2.实验演练：运用VHDL语言进行逻辑综合实验和数字电路设计演练3.设计实践：进行数字电路的高层次描述和可维护性设计实践4.综合考核：进行数字电路逻辑综合、模块设计和系统集成的综合考核四、教学评估与考核本教学过程中，学生将会被平时成绩和期末成绩进行综合评估和考核。
其中平时成绩包括课堂出勤、作业提交和实验情况以及平时表现等。
期末成绩将根据综合考核来进行评定。
五、教学效果本次教学的预期效果是学生们将：1.熟练掌握数字电路逻辑综合和VHDL语言的基本知识和技能2.能够进行数字电路设计和高层次描述，并具备可维护性和可移植性的设计能力3.掌握EDA软件进行数字电路逻辑综合和仿真的方法和流程，能够熟练实现数字电路和进行仿真验证4.为日后的工作和研究提供重要的基础六、教学资源本教学方案所需的相关资源包括：1.教学用电脑和软件，包括VHDL设计软件和EDA软件2.实验设备，包括数字电路实验箱、IC芯片、继电器等3.相关资料，包括VHDL和数字电路的参考书籍和文献资料等七、教学总结本教学方案使得学生们掌握了数字电路逻辑综合和VHDL语言的基本知识和技能，同时也使得学生们具备了数字电路高层次描述、可维护性和可移植性设计的能力。
数字电路逻辑设计第三版教材欧阳星明
数字电路逻辑设计第三版教材欧阳星明数字电路逻辑设计是一门非常重要的课程，它涉及到数字电路的设计、实现和优化等方面。
作为数字电路设计的基础，它不仅是一门技术课程，更是一门工程实践课程。
在这篇文章中，我将以《数字电路逻辑设计第三版教材欧阳星明》为标题，探讨数字电路逻辑设计的重要性、特点以及学习方法。
首先，数字电路逻辑设计是一门技术性非常强的课程。
它涉及到数字电路的基本原理、数字逻辑门、触发器、寄存器、计数器等基本元件，以及它们之间的组合和时序逻辑关系。
这些元件的组合和时序逻辑关系是数字电路设计的核心，也是数字电路逻辑设计课程的核心内容。
其次，数字电路逻辑设计的特点在于它的应用广泛性和实用性。
数字电路逻辑设计的应用领域非常广泛，包括计算机、通信、自动化、控制等领域。
这些领域都需要数字电路逻辑设计的支持，因此，掌握数字电路逻辑设计技术对于未来的职业发展具有重要的意义。
在学习数字电路逻辑设计的过程中，我们需要掌握数字电路的基本原理和基本元件，理解它们之间的组合和时序逻辑关系。
同时，我们还需要掌握数字电路的设计方法和优化技巧，包括如何选择合适的元件、如何设计最优化的电路结构、如何实现最优化的时序性能等。
这些都需要我们在学习过程中不断探索和实践。
除了理论知识的学习，我们还需要通过实践来巩固和提高自己的技能水平。
数字电路逻辑设计的实践环节主要包括电路仿真、电路板设计和硬件测试等。
通过这些实践环节，我们可以更好地理解和掌握数字电路逻辑设计的原理和技术，同时也可以提高自己的动手能力和解决问题的能力。
总的来说，《数字电路逻辑设计第三版教材欧阳星明》是一本非常实用的教材，它涵盖了数字电路逻辑设计的各个方面，包括基本原理、基本元件、组合和时序逻辑关系、设计方法和优化技巧等。
这本书的特点在于它的系统性和实用性，它不仅介绍了数字电路的基本原理，还提供了丰富的实例和案例，帮助读者更好地理解和应用数字电路逻辑设计技术。
在未来的学习和工作中，我们需要不断地探索和实践，不断提高自己的技能水平和实践能力。
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数字逻辑电路与系统设计第三版课程设计
一、需求分析
1.1 项目背景
本项目是数字逻辑电路与系统设计课程的课程设计，旨在让学生深入了解数字电路在计算机、通信、控制等领域的应用，掌握数字逻辑电路设计和仿真技术。
1.2 项目目的
本项目旨在通过数字逻辑电路设计实践，提高学生的实践能力和动手操作技能，同时让学生了解数字电路的工作原理和应用场景，掌握数字逻辑电路的设计方法、仿真方法和调试方法。
1.3 项目任务
本项目的主要任务是设计一个基于数字逻辑电路的计数器电路。
该计数器电路要求能够实现以下功能：
1.可以通过手动按钮或外部信号触发计数；
2.可以实现正向计数和逆向计数；
3.可以自由设置计数上限和下限；
4.可以通过数码管显示当前计数值。
二、设计原理
2.1 计数器电路基本原理
计数器电路是一种常用的数字逻辑电路，其主要作用是实现计数功能。
通常计数器电路采用触发器和门电路组合而成。
其中，触发器是
一种存储设备，一个触发器可以存储一位二进制数，而门电路则用于
组合多个触发器，构成一个完整的计数器。
在本项目中，我们将采用JK触发器实现计数器电路的设计，其中
JK触发器具有以下特点：
1.JK触发器具有异步置位和清零输入端，可以实现清零和预
设计数初值；
2.JK触发器具有输入同步控制端，可以实现输入的同步控制。
2.2 计数器电路设计方案
根据上述需求，我们第一步需要设计出一个JK触发器计数器电路
的基本框架
+--------------+
| |
+---+ CLK |
| | |
| +-------+------+
| |
| +----+-----+ +---+
| | +--->| |
| | | | |
+------+ JK | | |
| | | |
| +---+ |
| |
+----------------+
在此基础上，我们需要进一步设计计数器电路的具体功能模块，包括输入模块、计数模块、显示模块等。
具体来说，输入模块需要采用双稳态触发器来消除按键的抖动，并将外部信号同步至计数器电路。
计数模块需要根据输入信号以及计数上下限设置来实现计数功能。
显示模块需要采用数码管显示当前计数值。
三、仿真实验
为了验证上述设计方案的正确性，我们进行了基于ModelSim的仿真实验。
在仿真实验中，我们通过设置不同的计数上下限参数，分别测试了正向计数、逆向计数和计数清零等功能。
仿真结果simulation
四、调试实验
为了验证计数器电路在实际硬件中的可行性，我们进行了基于电路
实物的调试实验。
在调试实验中，我们首先搭建了计数器电路的电路板，然后逐一进行了各个功能模块的调试。
通过调试实验，我们发现了一些问题，并及时进行了修正和优化。
最终，我们成功地实现了计数器电路的设计任务，得到了满足要求的
计数器电路。
五、总结
本项目通过针对数字逻辑电路与系统设计课程设计要求的分析，深
入阐述了数字逻辑电路计数器电路的设计原理、设计方案，并进行了
仿真和调试实验。
通过本次课程设计，我们深入了解了数字逻辑电路
的应用场景和设计方法，掌握了数字逻辑电路的基本原理和设计方法，提高了实践能力和动手操作技能。