浙江大学城市学院实验报告
课程名称 数字逻辑设计实验
实验项目名称 实验十二 数据选择器应用 学生姓名 专业班级 学号
实验成绩 指导老师（签名 ） 日期
注意：
● 务请保存好各自的源代码，已备后用。
● 完成本实验后,将实验项目文件和实验报告，压缩为rar 文件，上传ftp 。如没有个人
文件夹，请按学号_姓名格式建立。
ftp://wujzupload:123456@10.66.28.222:2007/upload
● 文件名为：学号_日期_实验XX ，如30801001_20100305_实验0
1
一. 实验目的和要求
1. 掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。
2. 学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。 二. 实验内容、原理及实验结果与分析 1、用74LS151实现逻辑函数
要求实现BC A AC C B A Y ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。
计算得到m0=m7=0，m2=m4=m5=m6=1，m1=m3=D
(1) 设计原理图
(2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
(3)组合输出信号
(4)配置管脚
(5)下载到FPGA
(6) 74LS151的输入端接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z 接逻辑电
平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试结果。
2、用74LS151实现逻辑函数
要求实现逻辑函数C B CD A B A F ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。芯片插法，电源、地线接法与实验内容1相同，这里只需要自己实现逻辑函数，然后连线实现其功能。 (1) 设计原理图
(2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
(3)组合输出信号
(4)配置管脚
(5)下载到FPGA
(6)74LS151的I0—I7接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z和Z非接
逻辑电平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试
结果。
F=M0*0+M1*0+M2*1+M3*D+M4*1+M5*1+M6*1+M7*0
3、用74LS153实现逻辑函数
用74LS153实现逻辑函数ABC
A
BC
+
=，，自己写出设计
+
Y+
C
A
AB
B
C
过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。芯片插法，电源、地线接法与实验内容1相同，这里只需要自己实现逻辑函数，然后连线实现其功能。
(1)设计原理图
用4选1数据选择器74LS153实现函数
F=A'BC+AB'C+ABC'+ABC
函数F有三个输入变量A、B、C，而数据选择器有两个地址端A1、A0少于函数
输入变量个数，在设计时可选A接A1，B接A0，则有
F = D0(A1'A0')+ D1(A1'A0)+ D2(A1A0')+ D3(A1A0) = A'BC+AB'C+ABC'+ABC
=0(A'B')+C(A'B)+C(AB')+1(AB)
所以有D0＝0，D1＝D2＝C，D3＝1
所以
(2)仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
(3)组合输出信号
(4)配置管脚
(5)下载到FPGA
(6)74LS151的I0—I7接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z和Z非接
逻辑电平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试
结果。
4、用74LS153实现逻辑函数
要求实现AC
F+
=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其
A
+
A
B
B
逻辑功能。
(1)设计原理图
用4选1数据选择器74LS153实现函数
F+
+
=函数F有三个输入变量A、B、C，而数据选择器有两个地址
A
AC
B
A
B
端A1、A0少于函数输入变量个数，在设计时可选A接A1，B接A0，则有
F = D0(A1'A0')+ D1(A1'A0)+ D2(A1A0')+ D3(A1A0) 得到
M1=1，m2=1，m3=C，m0=0得到
(2)仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
(3)组合输出信号
(4)配置管脚
(5)下载到FPGA
(6)74LS153的输入端接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z接逻辑电
平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试结果。
五、实验预习要求
1.复习数据选择器的工作原理。
2.用数据选择器对实验内容中的各函数式进行预设计。
3.思考：能否用数据选择器实现全加器功能。
答：有很多啊，比如可以用四选一的74LS153数据选择器实现全加器的功能
等等
六、实验报告要求
1、用数据选择器对实验内容进行设计、写出设计全过程、画出接线图、进
行逻辑功能测试。
2、写出一篇有关编码器，译码器，数据选择器实验的收获与体会。
编码器，译码器都很麻烦
数据选择器简单
学生学号0121410870432实验成绩 学生实验报告书 实验课程名称逻辑与计算机设计基础 开课学院计算机科学与技术学院 指导教师姓名肖敏 学生姓名付天纯 学生专业班级物联网1403 2015--2016学年第一学期
译码器的设计与实现 【实验要求】： （1）理解译码器的工作原理，设计并实现n-2n译码器，要求能够正确地根据输入信号译码成输出信号。（2）要求实现2-4译码器、3-8译码器、4-16译码器、8-28译码器、16-216译码器、32-232译码器。 【实验目的】 （1）掌握译码器的工作原理； （2）掌握n-2n译码器的实现。 【实验环境】 ◆Basys3 FPGA开发板，69套。 ◆Vivado2014 集成开发环境。 ◆Verilog编程语言。 【实验步骤】 一·功能描述 输入由五个拨码开关控制，利用led灯输出32种显示 二·真值表
三·电路图和表达式
四·源代码 module decoder_5( input [4:0] a, output [15:0] d0 ); reg [15:0] d0; reg [15:0] d1; always @(a) begin case(a) 5'b00000 :{d1,d0}=32'b1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00001 :{d1,d0}=32'b0100_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00010 :{d1,d0}=32'b0010_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00011 :{d1,d0}=32'b0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00100 :{d1,d0}=32'b0000_1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00101 :{d1,d0}=32'b0000_0100_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00110 :{d1,d0}=32'b0000_0010_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00111 :{d1,d0}=32'b0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_1000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0100_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0010_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01011 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01100 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_1000_0000_0000_0000_0000; 5'b01101 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0100_0000_0000_0000_0000; 5'b01110 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0010_0000_0000_0000_0000; 5'b01111 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0001_0000_0000_0000_0000; 5'b10000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_1000_0000_0000_0000; 5'b10001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0100_0000_0000_0000; 5'b10010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0010_0000_0000_0000; 5'b10011 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000_0000; 5'b10100 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000_0000; 5'b10101 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0100_0000_0000; 5'b10110 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0010_0000_0000; 5'b10111 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000; 5'b11000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000; 5'b11001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0100_0000; 5'b11010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0010_0000;
实验报告 1、基本门电路 一、实验目的 1、熟悉EDA工具的使用；仿真基本门电路。掌握基于Verilog的基本门电路的设计及其验证。 2、熟悉利用EDA工具进行设计及仿真的流程。基本门电路的程序烧录及验证。 3、学习针对实际门电路芯片74HC00、74HC02、74HC0 4、74HC08、74HC32、74HC86进行VerilogHDL设计的方法。 二、实验环境 Libero仿真软件。 三、实验内容 1、掌握Libero软件的使用方法。 2、进行针对74系列基本门电路的设计，并完成相应的仿真实验。 3、参考教材中相应章节的设计代码、测试平台代码（可自行编程），完成74HC00、74HC02、74HC0 4、74HC08、74HC32、74HC86相应的设计、综合及仿真。 4、提交针对74HC00、74HC02、74HC04、74HC08、74HC32、74HC86（任选一个 ．．．．）的综合结果，以及相应的仿真结果。 四、实验结果和数据处理 1、所有 ．．模块及测试平台代码清单 //74HC00代码-与非门 // module HC00(A,B,Y); input [4:1]A,B;
assign Y=~(A&B); endmodule //74HC00测试平台代码 // `timescale 1ns/1ns module testbench(); reg [4:1]a,b; wire [4:1]y; HC00 u1(a,b,y); initial begin a=4'b0000;b=4'b0001; #10 b=b<<1; #10 b=b<<1; #10 b=b<<1; a=4'b1111;b=4'b0001; #10 b=b<<1; #10 b=b<<1; #10 b=b<<1; end endmodule //74HC02代码-或非门 // module HC02(A,B,Y);
. 武汉理工大学
2017 年月日 实验一：一位全加器 实验目的： 1. 掌握组合逻辑电路的设计方法； 2. 熟悉Vivado2014 集成开发环境和Verilog 编程语言； 3. 掌握1 位全加器电路的设计与实现。 试验工具： 1.Basys3 FPGA 开发板 2.Vivado2014 集成开发环境和Verilog 编程语言。 实验原理： Ci+A+B={Co，S} 全加器真表
全加器逻辑表达式 S=A○+B○+Ci Co=A.B+ (A○+B).Ci 全加器电路图 实验步骤： (一)新建工程： 1、打开 Vivado 2014.2 开发工具，可通过桌面快捷方式或开始菜单中 Xilinx Design Tools->Vivado 2014.2 下的 Vivado 2014.2 打开软件； 2、单击上述界面中 Create New Project 图标，弹出新建工程向导。 3、输入工程名称、选择工程存储路径，并勾选Create project subdirectory选项，为工程在指 定存储路径下建立独立的文件夹。设置完成后，点击Next。注意：工程名称和存储路径中不能出现中文和空格，建议工程名称以字母、数字、下划线来组成 4、选择RTL Project一项，并勾选Do not specify sources at this time，为了跳过在新建工 程的过程中添加设计源文件。 5、根据使用的FPGA开发平台，选择对应的FPGA目标器件。（在本手册中，以Xilinx大学计 划开发板Digilent Basys3 为例，FPGA 采用Artix-7 XC7A35T-1CPG236-C 的器件，即Family 和Subfamily 均为Artix-7，封装形式（Package）为CPG236，速度等级（Speed grade）为-1，温度等级（Temp Grade）为C）。点击Next。 6、确认相关信息与设计所用的的FPGA 器件信息是否一致，一致请点击Finish，不一致，请返 回上一步修改。 7、得到如下的空白Vivado 工程界面，完成空白工程新建。
数字钟设计实验报告 专业:通信工程 姓名:王婧 班级:111041B 学号:111041226
数字钟的设计 目录 一、前言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计任务 (3) 四、设计方案 (3) 五、数字钟电路设计原理 (4) （一）设计步骤 (4) （二）数字钟的构成 (4) （三）数字钟的工作原理 (5) 六、总结 (9) １
一、前言 此次实验是第一次做EDA实验，在学习使用软硬件的过程中，自然遇到很多不懂的问题，在老师的指导和同学们的相互帮助下，我终于解决了实验过程遇到的很多难题，成功的完成了实验，实验结果和预期的结果也是一致的，在这次实验中，我学会了如何使用Quartus II软件，如何分层设计点路，如何对实验程序进行编译和仿真和对程序进行硬件测试。明白了一定要学会看开发板资料以清楚如何给程序的输入输出信号配置管脚。这次实验为我今后对 EDA的进一步学习奠定了更好的理论基础和应用基础。 通过本次实验对数电知识有了更深入的了解，将其运用到了实际中来，明白了学习电子技术基础的意义，也达到了其培养的目的。也明白了一个道理：成功就是在不断摸索中前进实现的，遇到问题我们不能灰心、烦躁，甚至放弃，而要静下心来仔细思考，分部检查，找出最终的原因进行改正，这样才会有进步，才会一步步向自己的目标靠近，才会取得自己所要追求的成功。 ２
二、设计目的 1.掌握数字钟的设计方法。 2熟悉集成电路的使用方法。 3通过实训学会数字系统的设计方法； 4通过实训学习元器件的选择及集成电路手册查询方法； 5通过实训掌握电子电路调试及故障排除方法； 6熟悉数字实验箱的使用方法。 三、设计任务 设计一个可以显示星期、时、分、秒的数字钟。 要求： 1、24小时为一个计数周期； 2、具有整点报时功能； 3、定时闹铃（未完成） 四、设计方案 一个基本的数字钟电路主要由译码显示器、“时”，“分”，“秒”计数器和定时器组成。干电路系统由秒信号发生 ３
数字逻辑实验报告（2） 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 计算机科学与技术学院 20 年月日
数字逻辑实验报告（2）无符号数的乘法器设计
一、无符号数的乘法器设计 1、实验名称 无符号数的乘法器的设计。 2、实验目的 要求使用合适的逻辑电路的设计方法，通过工具软件logisim进行无符号数的乘法器的设计和验证，记录实验结果，验证设计是否达到要求。 通过无符号数的乘法器的设计、仿真、验证3个训练过程，使同学们掌握数字逻辑电路的设计、仿真、调试的方法。 3、实验所用设备 Logisim2.7.1软件一套。 4、实验内容 （1）四位乘法器设计 四位乘法器Mul4 4实现两个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-1所示。设被乘数为b(3:0)，乘数为a(3:0)，乘积需要8位二进制数表示，乘积为p(7:0)。 图3-1 四位乘法器结构框图 四位乘法器运算可以用4个相同的模块串接而成，其内部结构如图3-2所示。每个模块均包含一个加法器、一个2选1多路选择器和一个移位器shl。 图3-2中数据通路上的数据位宽都为8，确保两个4位二进制数的乘积不会发生溢出。shl是左移一位的操作，在这里可以不用逻辑器件来实现，而仅通过数据连线的改变（两个分线器错位相连接）就可实现。
a(0)a(1)a(2)a(3) 图3-2 四位乘法器内部结构 （2）32 4乘法器设计 32 4乘法器Mul32 4实现一个无符号的32位二进制数和一个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-3所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(3:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-3 32 4乘法器结构框图 在四位乘法器Mul4 4上进行改进，将数据通路上的数据位宽都改为32位，即可实现Mul32 4。 （3）32 32乘法器设计 32 32乘法器Mul32 32实现两个无符号的32位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-4所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(31:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-4 32 32乘法器结构框图 用32 4乘法器Mul32 4作为基本部件，实现32 32乘法器Mul32 32。 设被乘数为b(31:0)=(b31b30b29b28···b15b14b13b12···b4b3b2b1b0)2 乘数为a(31:0)=(a31a30a29a28···a15a14a13a12···a3a2a1a0)2 =(a31a30a29a28)2 228+···+ ( a15a14a13a12)2 212+···+ (a3a2a1a0)2 20
数字逻辑实验实验报告 脚分配、1）分析输入、输出，列出方程。根据方程和IP 核库判断需要使用的门电路以及个数。 2）创建新的工程，加载需要使用的IP 核。 3）创建BD 设计文件，添加你所需要的IP 核，进行端口设置和连线操作。 4）完成原理图设计后，生成顶层文件（Generate Output Products）和HDL 代码文件（Create HDL Wrapper）。 5）配置管脚约束（I/O PLANNING），为输入指定相应的拨码开关，为输出指定相应的led 灯显示。
6）综合、实现、生成bitstream。 7）仿真验证，依据真值表，在实验板验证试验结果。
实验报告说明 数字逻辑课程组 实验名称列入实验指导书相应的实验题目。 实验目的目的要明确，要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。可参考实验指导书的内容。在理论上，验证所学章节相关的真值表、逻辑表达式或逻辑图的实际应用，以使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用软件平台及设计的技能技巧。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 实验环境实验用的软硬件环境（配置）。 实验内容（含电路原理图/Verilog程序、管脚分配、仿真结果等；扩展内容也列入本栏）这是实验报告极其重要的内容。这部分要写明经过哪几个步骤。可画出流程图，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。 实验结果分析数字逻辑的设计与实验结果的显示是否吻合，如出现异常，如何修正并得到正确的结果。 实验方案的缺陷及改进意见在实验过程中发现的问题，个人对问题的改进意见。 心得体会、问题讨论对本次实验的体会、思考和建议。
北京邮电大学 数字电路与逻辑设计实验 实验报告 实验名称：QuartusII原理图输入 法设计与实现 学院：北京邮电大学 班级： 姓名： 学号：
一．实验名称和实验任务要求 实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现 实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。 ⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用； ⑶熟悉实验板的使用。 实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑 门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模 块。 ⑵用实验内容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门 实现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实 验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号， 发光二级管显示输出信号。 ⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求 的函数：CBA F+ C + =,仿真验证其 + B C B A A A B C 功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨 码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。二．设计思路和过程 半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。 a表示加数，b表示被加数，s表示半加和， co表示向高位的进位。
⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知 b a s ⊕=;b a co ?= 选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异 或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C 为与门的输出。 (3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能， 并生成新的半加器图形模块单元。 (4)下载到电路板，并检验是否正确。 全加器的设计实现过程：⑴全加器可以由两个半加器和一个或门构 成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输 出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低 位向高位的进位。 ⑵全加器的逻辑表达式为： c b a s ⊕⊕= b a ci b a co ?+?⊕=)( ⑶利用全加器的逻辑表达式和半加器的逻 辑功能，实现全加器。 用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数 CBA A B C A B C A B C F +++= 设计实现过程：⑴利用QuartusII 选择译码器（74L138）的图形模块
华中科技大学数字逻辑实验报告 姓名: 专业班级: 学号: 指导老师： 完成时间：
实验一：组合逻辑电路的设计 一、实验目的： 1．掌握组合逻辑电路的功能测试。 2．验证半加器和全加器的逻辑功能 3．学会二进制的运算规律。 二、实验所用组件： 二输入四与门74LS08,二输入四与非门74LS00,二输入四异或门74LS86,六门反向器74LS04芯片，三输入三与非门74L10，电线若干。 三、实验内容： 内容A：全加全减器。 实验要求： 一位全加/全减法器，如图所示： 电路做加法还是做减法运算是由M决定的，当M=0做加法，M=1做减法。当作为全加法起时输入A.B和Cin分别为加数，被加数和低位来的进位，S和数，Co位向上位的进位。当作为全减法器时输入信号A,B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上的借位。 实验步骤： 1．根据功能写出输入/输出观察表：
2． 3．做出卡诺图，确定输出和激励的函数表达式：
4．根据逻辑表达式作出电路的平面图： 5．检查导线以及芯片是否完好无损坏，根据平面图和逻辑表达式连接电路。 实验结果： 电路连接好后，经检测成功实现了一位全加/全减法器的功能。 内容B：舍入与检测电路的设计： 试验要求： 用所给定的集合电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四
舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。当电路检测到输入的代码大宇或等于（5）10时，电路的输出F1=1；其他情况F1=0。当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1，其他情况F2=0。该电路的框图如下所示： （1）按照所设计的电路图接线，注意将电路的输入端接试验台的开关，通过拨动开关输入8421代码，电路输入按至试验台显示灯。 （2）每输入一个代码后观察显示灯，并将结果记录在输入/输出观察表中。 实验步骤 1．按照所给定的实验要求填写出F1，F2理论上的真值表。 2．根据真值表给出F1和F2的卡诺图。
实验一：组合逻辑电路设计与分析 一、实验目的 （1）掌握组合逻辑电路的特点； （2）利用组合逻辑转换仪对组合逻辑电路进行分析。 二、实验原理 组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路：特点是任何时刻的输出仅仅取决于同一时刻的输入信号的取值组合。根据电路的特定功能，分析组合逻辑电路的过程。 三、实验电路及步骤 （1）利用逻辑转换仪对已知电路进行分析 实验连接图如下： U1A 74LS136D U1B 74LS136D U1C 74LS136D U2A 74LS04D U2B 74LS04D U2C 74LS04D XLC1 A B 真值表和逻辑表达式如下： （2）根据要求利用逻辑转换仪进行逻辑电路分析。 问题的提出：火灾报警器只有在烟感、温感和紫外线三种不同类型的火灾探测器中两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号。
四、思考题 （1）设计一个四人表决电路。如果3人或者3人以上同意，则通过；反之，则被否决。用与非门实现。 （2）利用逻辑转换仪对下图所示逻辑电路进行分析 五、实验体会
实验二：编码器、译码器电路仿真实验 一、 实验目的 （1）掌握编码器、译码器的工作原理。 （2）常见编码器、译码器的作用。 二、 实验原理 数字信号不仅可以用来表示数，还可以用来表示各种指令和信息。通过编码和译码来实现。 （1）编码是指在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码以某一固定含义。能完成编码功能的电路统称为编码器。 （2）译码是编码的逆过程，将输入的每个二进制代码赋予的含义翻译出来，给出相应的输出信号。 U1 74LS148D A 0 9 A 17A 26G S 14 D 313D 41D 52D 212D 111D 0 10 D 74D 63 E I 5E O 15 U2 74LS138D Y 0 15 Y 114Y 213Y 312Y 411Y 510Y 69Y 77A 1 B 2 C 3G 1 6~G 2A 4~G 2B 5 图2-1 编码器74LS148D 和译码器74LS138D 三、实验电路 （1）8-3线优先编码器 实验电路图如下：
电子科技大学《数字秒表课程设计》 姓名: xxx 学号： 学院： 指导老师：xx
摘要 EDA技术作为电子工程领域的一门新技术，极大的提高了电子系统设计的效率和可靠性。文中介绍了一种基于FPGA在ISE10.1软件下利用VHDL语言结合硬件电路来实现数字秒表的功能的设计方法。采用VHDL硬件描述语言，运用ModelSim等EDA仿真工具。该设计具有外围电路少、集成度高、可靠性强等优点。通过数码管驱动电路动态显示计时结果。给出部分模块的VHDL源程序和仿真结果,仿真结果表明该设计方案的正确,展示了VHDL语言的强大功能和优秀特性。 关键词：FPGA, VHDL, EDA, 数字秒表
目录 第一章引言 (4) 第二章设计背景 (5) 2.1 方案设计 (5) 2.2 系统总体框图 (5) 2.3 -FPGA实验板 (5) 2.4 系统功能要求 (6) 2.5 开发软件 (6) 2.5.1 ISE10.1简介 (6) 2.5.2 ModelSim简介 (6) 2.6 VHDL语言简介 (7) 第三章模块设计 (8) 3.1 分频器 (8) 3.2 计数器 (8) 3.3 数据锁存器 (9) 3.4 控制器 (9) 3.5 扫描控制电路 (10) 3.6 按键消抖电路 (11) 第四章总体设计 (12) 第五章结论 (13) 附录 (14)
第一章引言 数字集成电路作为当今信息时代的基石，不仅在信息处理、工业控制等生产领域得到普及应用，并且在人们的日常生活中也是随处可见，极大的改变了人们的生活方式。面对如此巨大的市场，要求数字集成电路的设计周期尽可能短、实验成本尽可能低，最好能在实验室直接验证设计的准确性和可行性，因而出现了现场可编程逻辑门阵列FPGA。对于芯片设计而言，FPGA的易用性不仅使得设计更加简单、快捷，并且节省了反复流片验证的巨额成本。对于某些小批量应用的场合，甚至可以直接利用FPGA实现，无需再去订制专门的数字芯片。文中着重介绍了一种基于FPGA利用VHDL硬件描述语言的数字秒表设计方法，在设计过程中使用基于VHDL的EDA工具ModelSim对各个模块仿真验证，并给出了完整的源程序和仿真结果。
数字逻辑实验报告
实验三、综合实验电路 一、实验目的： 通过一个综合性实验项目的设计与实现，进一步加深理论教学与实验软硬件平台的实践训练，为设计性实验做好充分准备。 二、实验原理： 根据要求的简单设计性的电路设计实验，应用基本器件与MSI按照电路设计步骤搭建出初级电路；设计型、综合型的较复杂实验电路 三、实验设备与器件： 主机与实验箱 四、实验内容： （1）实验任务：根据所学习的器件，按照电路开发步骤搭建一个时钟， 要求实现的基本功能有计时功能、校对时间功能、整点报时、秒表等功能。 （2）实验任务分析：完成该数字时钟，采用同步时序电路，对于计时 的的功能，由于时间的秒分时的进位分别是60、60、24，所以可以应用74LS163计数器分别设计2个模60计数器以及一个模24计数器，那么需要有7个秒输出，7个分输出，6个小时的输出；对于校对时间的功能，由74LS163的特性可知，当该器件处于工作状态时，每来一个CLK脉冲，计数值加1，所以可以手动控制给CLK脉冲，来进行时间的校对；对于整点报时功能，可以采用一个比较电路，当时间的分秒数值全部为零时，那么此时可以接通报时装置，可以在电路中设置报时的的时间；对于秒表功能，有两种方案，可以单独重新设计一个秒表装置，采用模100计数器以及两个模60计数器，可以进行优化，使用原先的两个模60计数器，这样可以简化电路，是电路简洁。 （3）实验设计流程：
（4）输入输出表： （5）各个功能模块的实现： A、计时功能模块的实现（电路图及说明）秒表部分及说明
说明：该部分是实现功能正常计时中的秒部分的计时工作。如图所示，图中采用两个74LS163来做一个模60计时器，计数的起止范围是0~59，（第一个74LS163采用模10计数，起止为0~9，第二个74LS163的计数起止范围是0~5），两个器件采用级联方式，用预置位方法实现跳转；该部分有7个秒输出，接到BCD译码显示器。 注解：第一个163器件： LDN端统一接到清零端ABCD端接地 ENP端接到VCC高电平ENT接高电平VCC 第二个163器件： LDN端统一接到清零端ABCD端接地 ENP端接到VCC高电平ENT接高电平第一个163的预置位段 分钟部分以及说明：
实验名称： 数字逻辑实 验 系 别： 年 级： 专 业： 班 级： 学 号： 姓 名： 成 绩： 任课教师： 2016 年 5 月 21 日 试验一门电路逻辑功能及测试
1、实验目的 1、熟悉门电路逻辑功能 2、熟悉数字逻辑学习机及示波器的使用 2、实验仪器及材料 器件： 74LS00 二输入端四与非门 2片 74LS20 四输入端双与非门 1片 74LS86 二输入端四异或门 1片 3、预习要求 1、复习门电路工作原理及相应的逻辑表达式 2、熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途 3、了解双踪示波器使用方法 4、实验内容 实验前先检查机器电源是否正常。 1、测试门电路逻辑功能 （1）选用双四输入与非门74LS20一只，插入电路板，连线后根据芯片图检测门电路功能是否正确。 （2）将电平开关按表1.1置位，分别测出输出电压及逻辑状态。 表1.1 输入输出 1234Y H H H H L H H H L L H H L L L H
L L L L 2、 异或门逻辑功能测试 （1）二输入四异或门电路74LS86，按图1.2接线，输入端1，2，4，5接电平开关，输出端A、B、y接电平显示发光二 极管。 （2）将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。 输入 输出 A B Y L L H L H H H H H H L H L L L L L L H L H H L H 3、逻辑电路的逻辑关系 （1）用74LS00按图1.3，1.4接线，将输入输出的逻辑关系分别填入表1.3，1.4中。
（2）写出上面两个电路逻辑表达式。 5、思考 怎样判断门电路逻辑功能是否正常？
浙江大学城市学院实验报告 课程名称 数字逻辑设计实验 实验项目名称 实验十二 数据选择器应用 学生姓名 专业班级 学号 实验成绩 指导老师（签名 ） 日期 注意： ● 务请保存好各自的源代码，已备后用。 ● 完成本实验后,将实验项目文件和实验报告，压缩为rar 文件，上传ftp 。如没有个人 文件夹，请按学号_姓名格式建立。 ftp://wujzupload:123456@10.66.28.222:2007/upload ● 文件名为：学号_日期_实验XX ，如30801001_20100305_实验0 1 一. 实验目的和要求 1. 掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。 2. 学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。 二. 实验内容、原理及实验结果与分析 1、用74LS151实现逻辑函数 要求实现BC A AC C B A Y ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。 计算得到m0=m7=0，m2=m4=m5=m6=1，m1=m3=D (1) 设计原理图 (2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
(3)组合输出信号 (4)配置管脚 (5)下载到FPGA
(6) 74LS151的输入端接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z 接逻辑电 平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试结果。 2、用74LS151实现逻辑函数 要求实现逻辑函数C B CD A B A F ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。芯片插法，电源、地线接法与实验内容1相同，这里只需要自己实现逻辑函数，然后连线实现其功能。 (1) 设计原理图 (2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位
实验报告 课程名称_数字逻辑及系统设计实验学生学院____计算机____________ 专业班级软件2012（2）班 _ 学号 3112006177 学生姓名陈海兵 指导教师_____林小平 _________ 2013年 12 月24 日
一、 实验目的 1. 熟练掌握基本门电路的主要用途以及验证它们的逻辑功能。 2. 熟练掌握常用组合逻辑电路的基本原理及其逻辑电路功能。 3. 熟练掌握常用时序逻辑电路的基本原理及其逻辑电路功能。 4. 掌握Libero IDE 基于FPGA 的设计流程。 5. 熟悉FPGA 的设计与开发流程。熟悉芯片烧录的流程及步骤。 二、 实验要求 1. 要求每人能独立完成实验。严禁抄袭。 2. 能独立搭建Libero IDE 软件基础环境，掌握FPGA 的开发流程。 3. 按照实验指导书中P56-69的实验步骤进行设计，每一步骤均需要截图显示。 4. 完成3次仿真（综合前，综合后，布局布线后），并将仿真波形截图显示。 5. 将程序烧录到Actel Proasic3 A3P030 FPGA 核心板，在数字逻辑及系统实验箱上完成连 线，验证代码的正确性。 6. 纸制版的封面单面打印，其他页面必须双面打印。全班刻一张光盘。 三、 实验内容 1. 设计题目：用3-8译码器74HC138实现举重比赛的裁判表决电路的组合逻辑函数 ，写出模块代码和测试平台代码。 2. 74HC138功能表参照教材中P53表2-9，引脚图参照实验指导书中P30图2-16。 3. 把每一个步骤的实验结果截图，按实验指导书中P6图1-7中所列FPGA 引脚，手工分 配引脚，最后通过烧录器烧录至FPGA 核心板上。 4. 按分配的引脚连线，实测相应功能并记录结果。 四、 实验结果与截图 1. 模块及测试平台代码清单。 模块代码 // 74HC138.v module decoder3_8_1(DataIn,Enable1,Enable2,Enable3,Eq,y); input [2:0]DataIn; input Enable1,Enable2,Enable3; output [7:0]Eq; reg [7:0]Eq; output y; reg y; integer I; always @(DataIn or Enable1 or Enable2 or Enable3) begin if(Enable1||Enable2||!Enable3) Eq=0; AC BC AB Y ++=
实验一QuartusⅡ9.1软件的使用 一、实验目的： 1、通过实现书上的例子，掌握QUARTUSII9.1软件的使用； 2、编程实现3-8译码电路以掌握VHDL组合逻辑的设计以及QUARTUSII9.1软件的使用。 二、实验流程： 1、仔细阅读书上的操作指南，学会在QuartusⅡ9.1中创建新的工程，创建过程如下所示： 1）、建立新设计项目： ①启动QuartusⅡ9.1软件，在软件的管理器窗口选File下拉菜单，即File→New Project Wizard，则出现新建工程向导窗口。如下所示： ②点击Next按钮，将弹出新建工程设置窗口，如下图所示。在新建工程设置窗口中设置好工程的存放路径、工程名称等。
③点击Next进入添加文件窗口，如下图。由于尚未创建文件，跳过该步骤。 ④点击Next按钮，进入选择目标芯片窗口。在这里我们选择Cyclone系列的EP1C6Q240C8，如下图：
⑤点击Next按钮，进入EDA工具设置窗口，通常选择默认的“None”，表示选择QuartusⅡ自带的仿真器和综合器。如下图： ⑥点击Next按钮，弹出New Project Wizard概要对话框，在这个窗口中列出了所有前面设置的结果。若有错误则点击Back回去修改，否则点击Finish结束，即完成新工程的设定工作。如下图：
2）、文本设计输入： ①在QuartusⅡ主界面菜单栏中选择File下拉菜单中的New，弹出新建设计文件窗口，选择VHDL File项，点击OK按钮即可打开VHDL文本编辑窗口，其默认文件名为“Vhdl.vhd”。 ②出现文本编辑窗口后，我们可以直接在空白界面中键入所设计的VHDL文本。这时我们将书本中的程序输入到文本编辑环境中去。程序如下： library IEEE; use IEEE.std_logic_1164.all; use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL; use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity count10 is port(clk,load,en:in std_logic; data_in:in std_logic_vector(3 downto 0); seg:out std_logic_vector(6 downto 0)); end count10; architecture beha of count10 is signal qout:std_logic_vector(3 downto 0); signal q_temp:std_logic_vector(3 downto 0); begin process(clk,load) begin
数字逻辑实验报告：加法器
安徽师范大学 学院实验报告 专业名称软件工程 实验室 实验课程数字逻辑 实验名称加法器实验姓名 学号 同组人员 实验日期 2013.3.26
注：实验报告应包含（实验目的，实验原理，主要仪器设备和材料，实验过程 和步骤，实验原始数据记录和处理，实验结果和分析，成绩评定）等七项内容。具体内容可根据专业特点和实验性质略作调整，页面不够可附页。 实验目的：学会使用实验箱搭建基本组合逻辑电路。 实验原理：全加器是中规模组合逻辑器件，它实现二进制数码的加法运算，是计算机中最基本的运算单元电路。一位加法器有三个输入端Ａi 、B i 、C i -1,即被加数，有两个输出端S i 和B i 即相加及向高一位的进位输出。 (全加真值表) Si=A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1 C i =A i B i +A i C i -1+B i C i -1 全加器主要用于数值运算；另外，全加器还可以实现组合逻辑函数。 主要仪器设备和材料：数字逻辑电路实验装置、芯片 74LS32、芯片 74LS08、 芯片74LS86，导线 实验过程和步骤： ①关闭实验箱的电源开关，将三个芯片正确地安装在实验箱装置上； ②分别用三根导线将三个芯片的第14号引脚与实验箱左下角的+5V 连接起来，，再分别用三根导线将三个芯片的第7号引脚与实验箱左下角的GND 连接 Ａi B i C i -1 S i B i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1
数字逻辑实验报告（2） 数字逻辑实验2 多功能电子钟系统设计成绩 评语：（包含：预习报告内容、实验过程、实验结果及分析） 教师签名 姓名： 学号： 班级：物联网1701 指导教师：徐有青 计算机科学与技术学院 20 年月日
数字逻辑实验报告 多功能电子钟系统设计实验报告
多功能电子钟系统设计 1、实验名称 多功能电子钟系统设计。 2、实验目的 要求同学采用传统电路的设计方法，对一个“设计场景”进行逻辑电路的设计，并利用工具软件，例如，“logisim”软件的虚拟仿真来验证电子钟电路系统的设计是否达到要求。 通过以上实验的设计、仿真、验证3个训练过程使同学们掌握小型电路系统的设计、仿真、调试方法以及电路模块封装的方法。 3、实验所用设备 Logisim2.7.1软件一套。 4、实验容 设计场景：多功能数字钟是一种用数字显示秒、分、时的计时装置，当前从小到人们日常生活中的电子手表，大到车站、码头、机场等公共场所的大型数显电子钟无处不在。 多功能数字钟的基本功能如下： （1）显示时、分、秒； （2）可以采用24小时制或12小时制（上午和下午）； （3）整点报时，整点前10秒开始，整点时结束； （4）单独对“时、分”计时校准，对分钟值校准时最大分钟值不向小时值进位； （5）闹钟10秒提醒。 使用logisim软件对你设计电子钟电路进行虚拟仿真验证，具体要求如下。 （采用logisim软件提供的“时钟频率”为8hz的信号源）
（1） 具有校准计数值功能的六十进制计数器电路 采用“四位二进制可逆计数器”这个“私有”元件和相应元器件，设计一个具有对计数值进行校准的六十进制计数器，并封装，该计数器逻辑符号参见图2-1所示。 图2-1 校准计数值的60进制计数器 六十进制计数器的输入输出引脚定义如下： （a ）一个清零端Clr ； （b ）一个累加计数脉冲输入端CP U ； （c ）一个累减计数脉冲输入端CP D ； （d ）八个计数器状态输出值Q 1D Q 1C Q 1B Q 1A Q 0D Q 0C Q 0B Q 0A ，采用8421码分别表示计数器状态的十位和个位； （e ）一个计数值校准输入控制信号Adj ，当Adj 为“1”时通过CP U 对计数值进行加计数或校准，Adj 为“0”时通过CP D 对计数值进行减计数校准（由于受“四位二进制可逆计数器”约束），CP D 可以对计数值的十位或个位进行递减校准（递减的时候不需要循环，回到0即可）； （f ）每当计数累计满60产生一个进位输出信号Qcc 。 计数器的状态请采用“十六进制的数字显示器”显示。 （2）具有校准计数值的十二进制计数器或二十四进制的计数器电路 采用“四位二进制可逆计数器”这个“私有”元件和相应元器件，设计一个具有对计数值进行校准的十二进制计数器或二十四进制的计数器，并封装，该计数器逻辑符号参见图2-2所示。
数字电路与系统设计实验报告 学院： 班级： 姓名：
实验一基本逻辑门电路实验 一、实验目的 1、掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 2、熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 二、实验设备 1、二输入四与非门74LS00 1片 2、二输入四或非门74LS02 1片 3、二输入四异或门74LS86 1片 三、实验内容 1、测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2、测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3、测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 四、实验方法 1、将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。 2、用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。 3、将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。 五、实验过程 1、测试74LS00逻辑关系 （1）接线图（图中Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯） （2）真值表 2、测试74LS02逻辑关系
（1）接线图 （2）真值表 3、测试74LS86逻辑关系接线图 （1）接线图 （2）真值表 六、实验结论与体会 实验是要求实践能力的。在做实验的整个过程中，我们首先要学会独立思考，出现问题按照老师所给的步骤逐步检查，一般会检查处问题所在。实在检查不出来，可以请老师和同学帮忙。
实验二逻辑门控制电路实验 一、实验目的 1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 2、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 3、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理。 二、实验设备 1、基于CPLD的数字电路实验系统。 2、计算机。 三、实验内容 1、用与非门和异或门安装给定的电路。 2、检验它的真值表，说明其功能。 四、实验方法 按电路图在Quartus II上搭建电路，编译，下载到实验板上进行验证。 五、实验过程 1、用３个三输入端与非门IC芯片74LS10安装如图所示的电路。 从实验台上的时钟脉冲输出端口选择两个不同频率（约7khz和14khz）的脉冲信号分别加到X0和X1端。对应B和S端数字信号的所有可能组合，观察并画出输出端的波形，并由此得出S和B（及/Ｂ）的功能。 2、实验得真值表