数字逻辑与数字系统
课程设计
班级：计131
学号：201358501144
姓名：吴传文
指导教师：沙丽杰
2014年12月27~29日
目录
第一章功能简介 (2)
正常计时： (2)
整点报时： (2)
校时： (2)
暂停： (2)
清零： (2)
第二章总体结构框图 (2)
第三章各模块框图 (2)
第四章各模块VHDL程序 (3)
第五章仿真图 (9)
第六章下载检验 (10)
第七章心得体会 (10)
第一章功能简介
正常计时：秒（16）、分（16）、小时（12）计数；秒计时的频率为1Hz，数码管用动态扫描实时显示计时的秒、分、小时。
整点报时：逢整点蜂鸣器在“15”分钟的第11、13、秒发频率为512Hz的低音，在“15”分钟的第15秒发频率为1024Hz的高音。
校时：校小时（K1＝1），显示小时数码管以4Hz的频率递增计数。
暂停：保持当前时间，暂态显示。
清零：清零当前时间，从零开始重新计时。
第二章总体结构框图
第三章各模块框图
1. 12和16进制框图
2. 动显及蜂鸣器
2 1
第四章各模块VHDL程序
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity fenpin1 is
port(clk:instd_logic;
clr:instd_logic;
y:out std_logic_vector(1 downto 0);
co:outstd_logic);
end fenpin1;
architecture fp1 of fenpin1 is
signal q: std_logic_vector(1 downto 0);
begin
process(clk)
begin
if(clr='0') then
q<="00";
co<='0';
elsif(clk'event and clk='1') then
if(q="01") then
q<="00";
co<='1';
else
q<=q+1;
co<='0';
end if;
end if;
y<=q;
end fp1;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity mux2 is
port(min,hz,kg:instd_logic;
h:out std_logic);
end mux2;
architecture m2 of mux2 is
begin
process(kg)
begin
if(kg='1') then
h<=hz;
else
h<=min;
end if;
end process;
end m2;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entityfenpin is
port(clk:instd_logic;
clr:instd_logic;
y:out std_logic_vector(1 downto 0); co:outstd_logic);
endfenpin;
architecturefp of fenpin is
signal q: std_logic_vector(1 downto 0); begin
process(clk)
begin
if(clr='0') then
q<="00";
co<='0';
elsif(clk'event and clk='1') then
if(q="11") then
q<="00";
co<='1';
else
co<='0';
end if;
end if;
y<=q;
end process;
endfp;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all;
entity count_12 is
port(clk:instd_logic;
clr:instd_logic;
msh:outstd_logic_vector(7 downto 4); msl:outstd_logic_vector(3 downto 0); co:outstd_logic);
end count_12;
architecture c12 of count_12 is signalqh:std_logic_vector(7 downto 4); signalql:std_logic_vector(3 downto 0); begin
process(clk)
begin
if(clr='0') then
qh<="0000";
ql<="0000";
co<='0';
elsif(clk'event and clk='1') then
if(qh="0001" and ql="0001") then
qh<="0000";
ql<="0000";
co<='1';
elsif(ql="1001") then
qh<=qh+1;
ql<="0000";
co<='0';
else
qh<=qh;
ql<=ql+1;
co<='0';
end if;
end if;
msh<=qh;
msl<=ql;
end process;
end c12;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all;
entity count_16 is
port(clk:instd_logic;
clr:instd_logic;
msh:outstd_logic_vector(7 downto 4); msl:outstd_logic_vector(3 downto 0); co:outstd_logic);
end count_16;
architecture c16 of count_16 is signalqh:std_logic_vector(7 downto 4); signalql:std_logic_vector(3 downto 0); begin
process(clk)
begin
if(clr='0') then
qh<="0000";
ql<="0000";
co<='0';
elsif(clk'event and clk='1') then
if(qh="0001" and ql="0101") then
qh<="0000";
ql<="0000";
co<='1';
elsif(ql="1001") then
qh<=qh+1;
ql<="0000";
co<='0';
else
qh<=qh;
ql<=ql+1;
co<='0';
end if;
end if;
msh<=qh;
msl<=ql;
end process;
end c16;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity alarm1 is
port (min2,min1,sce2,sce1:in std_logic_vector(3 downto 0);
clk1,clk2: in std_logic;
q:out std_logic);
end alarm1;
architecture a1 of alarm1 is
begin
process(sce1,sce2,clk1,clk2)
begin
if(min2="0001" and min1="0101") then
if ( sce2="0001"and sce1="0001") then
q<=clk1;
elsif(sce2="0001" and sce1="0011") then
q<=clk1;
elsif(sce2="0001" and sce1="0101") then
q<=clk2;
else
q<='0';
end if;
else
q<='0';
end if;
end process;
end a1;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
useieee.std_logic_unsigned.all;
entity count_8 is
port(clk:instd_logic;
clr:instd_logic;
y:out std_logic_vector(2 downto 0);
co:outstd_logic);
end count_8;
architecture c8 of count_8 is
signal q:std_logic_vector(2 downto 0);
begin
process(clk)
begin
ifclr='0' then
q<="000";co<='0';
elsif(clk'event and clk='1') then
if(q="111") then
q<="000";co<='1';
else
q<=q+1;co<='0';
end if;
end if;
y<=q;
end process;
end c8;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity mux8_1 is
port(h1,h0,m1,m0:in std_logic_vector(3 downto 0);
s1,s0,k1,k2:instd_logic_vector(3 downto 0);
sel:instd_logic_vector(2 downto 0);
y:out std_logic_vector(3 downto 0));
end mux8_1;
architecture m8 of mux8_1 is
begin
process(sel)
begin
if(sel="000") then
y<=h1;
elsif(sel="001") then
y<=h0;
elsif(sel="010") then
y<=k1;
elsif(sel="011") then
y<=m1;
elsif(sel="100") then
y<=m0;
elsif(sel="101") then
y<=k2;
elsif(sel="110") then
y<=s1;
elsif(sel="111") then
y<=s0;
end if;
end process;
end m8;
libraryieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
entity duan7 is
port(
cin :in std_logic_vector(3 downto 0);
en : in std_logic;
cout :out std_logic_vector(6 downto 0)); end duan7;
architecturertl of duan7 is
begin
process(cin,en)
begin
if(en='1')then
casecin is
when"0000"=>cout<="1111110"; when"0001"=>cout<="0110000"; when"0010"=>cout<="1101101"; when"0011"=>cout<="1111001"; when"0100"=>cout<="0110011"; when"0101"=>cout<="1011011"; when"0110"=>cout<="1011111"; when"0111"=>cout<="1110000"; when"1000"=>cout<="1111111"; when"1001"=>cout<="1111011"; when others=>cout<="0000001";
end case;
end if;
end process;
endrtl;
第五章仿真图
12进制
第六章下载检验
本实验涉及到两个输入1024hz和4hz分别作为蜂鸣器和秒位进制。一共有三个开关。开关s1具有校时功能，s2具有清零功能，s3具有暂停功能。这些功能均在输入低电平时作用。实验成功。
第七章心得体会
选择题目后，在经过多次修改与编译后，终于做出了数字多功能电子表，包含计数器、分频器、蜂鸣器、显示器等模块，并成功运行。
刚开始设计时，找不到方法，总是存在一些小错误，经过不断调试和老师的指导。不断的修正和编译才得到正确的程序。并在老师指导要求下加了暂停功能模块。
在这次的课程设计中，不仅检验了我所学习的知识，更加使我了解了VHDL语言的编程思想。通过这次课程设计，我们所学的专业知识也运用到了实践中去，懂得了学以致用，积累了一定经验，也从中发现了自己存在的不足。
感谢老师在这次课程设计中对我们的指导，正是由于老师的督促和耐心指点，我才能够成功的制作出数字多功能电子表，从而完成这次课程设计。谢谢老师!
专升本《数字电路与逻辑设计》作业练习题6 解析与答案 一、单选题（选择最合适的答案） 1. 哪种逻辑门“只有在所有输入均为0时，输出才是1”? （） A．或非门B．与非门C．异或门D．与或非门 答案：A 解析: 或非门 2．设两输入“与非”门的输入为x和y，输出为z，当z＝1时，x和y的取值一定是（） A. 至少有一个为1 B. 同时为1 C. 同时为0 D. 至少有一个为0 答案：D 解析: 与非逻辑 3. 两输入与非门输出为0时，输入应满足（）。 A．两个同时为1 B．两个同时为0 C．两个互为相反D．两个中至少有一个为0 答案：A 解析:输入全为1 4. 异或门的两个输入为下列哪—种时，其输出为1？ A．1，l B．0，1 C．0，0 D．以上都正确 答案：B 解析: 输入不同 5. 下列逻辑门中哪一种门的输出在任何条件下都可以并联使用？（）A．具有推拉式输出的TTL与非门B．TTL集电级开路门(OC门) C．普通CMOS与非门D．CMOS三态输出门 答案：B 解析: A,C普通与非门不能并联使用； D三态输出门并联使用是有条件的：它们的使能端(控制端)必须反向，即只能有一个门处于非高阻态
ADABB 二、多选题（选择所有合适的答案） 用TTL 与非门、或非门实现反相器功能时，多余输入端应该( ) A ．与非门的多余输入端应接低电平 B. 或非门的多余输入端应接低电平 C. 与非门的多余输入端应接高电平 D. 或非门的多余输入端应接低高平 答案：BC 解析: 多余输入端对与逻辑要接1，对或逻辑要接0 三、简答题 1. 分析如下两个由或非门、异或门、非门以及与非门构成的逻辑电路，请你：①写出F1和F2的逻辑表达式；②当输入变量A ，B 取何值时，两个电路等效? 答案:{ ① 根据图可写出两个电路的输出函数表达式分别为： 12()F A A B A A B A A B A A B A AB AB A A B F AB A B =⊕+=?++?+=??+++=+==+ = ②列出两个电路的真值表： 可见，无论A,B 取任何值，两个电路都等效。 }
如何看懂电路图6－－数字逻辑电路 2009-01-22 10:35 数字电子电路中的后起之秀是数字逻辑电路。把它叫做数字电路是因为电路中传递的虽然也是脉冲，但这些脉冲是用来表示二进制数码的，例如用高电平表示“ 1 ”，低电平表示“ 0 ”。声音图像文字等信息经过数字化处理后变成了一串串电脉冲，它们被称为数字信号。能处理数字信号的电路就称为数字电路。 这种电路同时又被叫做逻辑电路，那是因为电路中的“ 1 ”和“ 0 ”还具有逻辑意义，例如逻辑“ 1 ”和逻辑“ 0 ”可以分别表示电路的接通和断开、事件的是和否、逻辑推理的真和假等等。电路的输出和输入之间是一种逻辑关系。这种电路除了能进行二进制算术运算外还能完成逻辑运算和具有逻辑推理能力，所以才把它叫做逻辑电路。 由于数字逻辑电路有易于集成、传输质量高、有运算和逻辑推理能力等优点，因此被广泛用于计算机、自动控制、通信、测量等领域。一般家电产品中，如定时器、告警器、控制器、电子钟表、电子玩具等都要用数字逻辑电路。 数字逻辑电路的第一个特点是为了突出“逻辑”两个字，使用的是独特的图形符号。数字逻辑电路中有门电路和触发器两种基本单元电路，它们都是以晶体管和电阻等元件组成的，但在逻辑电路中我们只用几个简化了的图形符号去表示它们，而不画出它们的具体电路，也不管它们使用多高电压，是 TTL 电路还是 CMOS 电路等等。按逻辑功能要求把这些图形符号组合起来画成的图就是逻辑电路图，它完全不同于一般的放大振荡或脉冲电路图。 数字电路中有关信息是包含在 0 和 1 的数字组合内的，所以只要电路能明显地区分开 0 和 1 ， 0 和 1 的组合关系没有破坏就行，脉冲波形的好坏我们是不大理会的。所以数字逻辑电路的第二个特点是我们主要关心它能完成什么样的逻辑功能，较少考虑它的电气参数性能等问题。也因为这个原因，数字逻辑电路中使用了一些特殊的表达方法如真值表、特征方程等，还使用一些特殊的分析工具如逻辑代数、卡诺图等等，这些也都与放大振荡电路不同。 门电路和触发器 （ 1 ）门电路 门电路可以看成是数字逻辑电路中最简单的元件。目前有大量集成化产品可供选用。 最基本的门电路有 3 种：非门、与门和或门。非门就是反相器，它把输入的 0 信号变成 1 ，1 变成 0 。这种逻辑功能叫“非”，如果输入是 A ，输出写成 P=A 。与门有 2 个以上输入，它的功能是当输入都是 1 时，输出才是 1 。这种功能也叫逻辑乘，如果输入是 A 、 B ，输出写成P=A·B 。或门也有 2 个以上输入，它的功能是输入有一个 1 时，输出就是 1 。这种功能也叫逻辑加，输出就写成 P=A ＋ B 。 把这三种基本门电路组合起来可以得到各种复合门电路，如与门加非门成与非门，或门加非门成或非门。图 1 是它们的图形符号和真值表。此外还有与或非门、异或门等等。
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 1.1将下列各式写成按权展开式： （352.6）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 （101.101）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 （54.6）8=5×81+54×80+6×8-1 （13A.4F）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1.2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解：略 解：分别代表28=256和210=1024个数。 （1750）8=（1000）10 （3E8）16=（1000）10 1.5将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16 1.6将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16 解：结果都为（77）8 解：结果都为（FF）16 1.8转换下列各数，要求转换后保持原精度： （0110.1010）余3循环BCD码=（1.1110）2 1.9用下列代码表示（123）10，（1011.01）2： 解：（1）8421BCD码： （123）10=（0001 0010 0011）8421BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0001 0001.0010 0101）8421BCD （2）余3 BCD码 （123）10=（0100 0101 0110）余3BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0100 0100.0101 1000）余3BCD （1）按二进制运算规律求A+B，A-B，C×D，C÷D， （2）将A、B、C、D转换成十进制数后，求A+B，A-B，C×D，C÷D，并将结果与（1）进行比较。 A-B=（101011）2=（43）10 C÷D=（1110）2=（14）10 （2）A+B=（90）10+（47）10=（137）10 A-B=（90）10-（47）10=（43）10 C×D=（84）10×（6）10=（504）10 C÷D=（84）10÷（6）10=（14）10 两种算法结果相同。
习题四部分习题参考答案 4.1 将下列函数简化，并用与非门和或非门画出逻辑电路图。& （3）C B C A D C A B A D C B A F +++=),,,( 解：化简得F=C B C A B A ++ F 的与非式为：F=C B C A B A ?? ，逻辑电路图如图1所示。 F 的或非式为：F=C B A C B A C B A ABC F +++++=+=，逻辑电路 图如图2所示。 图1 图2 4.3分析图4.59所示的逻辑电路图，并说明其逻辑功能。 解：（1）由逻辑电路图写出逻辑表达式并化简可得： D C D B D C D B F D BC D C B D C A D BC D C B D C A F CD ABD CD ABD F +=?=++=??=+=?=012 （2）根据逻辑表达式，其逻辑功能如表所示。 1 C 1 & 1 & & & & & & A B ≥1 0 ≥1 ≥1 ≥1 A C B ≥1 ≥1 F
由真值表可知，DCBA 表示的二进制数，当该值小于等于5，F0＝1，当当该值小于等于10，大于5，F1＝1，当该值小于等于15，大于10，F2=1。 4.4 试分析图4.60 所示的码制转换电路的工作原理 答：①写出逻辑表达式 001G B B =⊕ 112G B B =⊕ 223G B B =⊕ 33G B = D C B A F2 F1 F0 输 入 输 出 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0
《数字集成电路基础》试题D （考试时间：120分钟） 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、填空题（共30分） 1. 当PN 结外加正向电压时，PN 结中的多子＿＿＿＿＿＿形成较大的正向电流。 2. NPN 型晶体三极管工作在饱和状态时，其发射结和集电结的外加电压分别处于 ＿＿＿＿＿＿偏置和＿＿＿＿＿＿＿偏置。 3. 逻辑变量的异或表达式为：_____________________B A =⊕。 4. 二进制数A=1011010；B=10111，则A-B=＿＿＿＿＿＿＿。 5. 组合电路没有＿＿＿＿＿＿功能，因此，它是由＿＿＿＿＿＿组成。 6. 同步RS 触发器的特性方程为：Q n+1=＿＿＿＿＿＿,其约束方程为：＿＿＿＿＿ ＿。 7. 将BCD 码翻译成十个对应输出信号的电路称为＿＿＿＿＿＿＿＿，它有＿＿＿ 个输入端，＿＿＿＿输出端。 8. 下图所示电路中，Y 1 ＝＿＿＿＿＿＿；Y ＝＿＿＿＿＿＿；Y 3 ＝＿＿＿＿＿ 二、选择题(共 20分) 1. 四个触发器组成的环行计数器最多有＿＿＿＿个有效状态。 A.4 B. 6 C. 8 D. 16 2. 逻辑函数D C B A F +=，其对偶函数F *为＿＿＿＿＿＿＿＿。 A ．()()D C B A ++ B. ()()D C B A ++ C. ()() D C B A ++ 1 A B 3
3. 用8421码表示的十进制数65，可以写成＿＿＿＿＿＿。 A ．65 B. [1000001]BCD C. [01100101]BCD D. [1000001]2 4. 用卡诺图化简逻辑函数时，若每个方格群尽可能选大，则在化简后的最简表达式 中 。 A ．与项的个数少 B. 每个与项中含有的变量个数少 C. 化简结果具有唯一性 5. 已知某电路的真值表如下，该电路的逻辑表达式为 。 A ．C Y = B. A B C Y = C ．C AB Y += D ．C C B Y += 三、化简下列逻辑函数，写出最简与或表达式：（共20分） 1． 证明等式:AB B A B A B A +?=+ 2． Y 2＝Σm （0，1，2，3，4，5，8，10，11，12） 3． Y 3＝ABC C AB C B A C B A +++?
一、填空 1. 数制变换: a) 将十进制数175转换成二进制数为_____ 、十六进制为_____ 、八进制为 __ 。 b) 二进制数(111010010)2对应的十六进制数是_____ 、八进制为—、十进制为 c) ( 16.52)8=( )2 =( )16= ( ) 10 d) ( 17)10=( ) 2 =( )16=( )8 2.编码： a) ( 1000)自然二进制码=( ) 余3码,(110100)2=( )BCD。 b) ( 15.5)10=( )8421BCH( )余3 BCD。 c) ( 38) 10用8421BCD码表示为 ____ 。 d) 二进制数(-100000)的原码为 _、补码为___。 e) ［X］反=10111，则［X］补=—，［X］原= ___________ ，［X］真值= 。 g) ［X］补=10110,则［X］反=—，［X］原= __ ，［X］真值= _ 。 3. 一种进位计数包含两个基本因素：______ 和____ 。 4. 常见的BCD编码中，有权码有____ 、___ ，无权码有___ 、___ 。 5. 如采用奇偶校验传送的数据部分为0111001，则所加奇校验位应为_____ ，偶校验位 应为_____ 。 6. 逻辑代数的基本运算有：___、___、___。 7. 当决定一事件的条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，称这种关系为 逻辑关系，或称为关系。 8. ______________________________________________________ 真值表如下表，写出F1、F2、F3、F4的逻辑关系表达式______________________________ 9. _________________________________________ 逻辑函数F = A + AB以最小项形式表示为__________________________________________ ，可化简为______ 10.逻辑函数F =
自我检测题 1．（）10=（）2 =（1A.2）16 2．（）10=（）2 3．（1011111．01101）2=（ ）8=（）10 4．（）8=（）16 5．（1011）2×（101）2=（110111）2 6．（486）10=（0）8421BCD =（0）余3BCD 7．（）10=（）8421BCD 8．（）8421BCD =（93）10 9．基本逻辑运算有 与 、或、非3种。 10．两输入与非门输入为01时，输出为 1 。 11．两输入或非门输入为01时，输出为 0 。 12．逻辑变量和逻辑函数只有 0 和 1 两种取值，而且它们只是表示两种不同的逻辑状态。 13．当变量ABC 为100时，AB +BC = 0 ，（A +B ）（A +C ）=__1__。 14．描述逻辑函数各个变量取值组合和函数值对应关系的表格叫 真值表 。 15． 用与、或、非等运算表示函数中各个变量之间逻辑关系的代数式叫 逻辑表达式 。 16．根据 代入 规则可从B A AB +=可得到C B A ABC ++=。 17．写出函数Z =ABC +（A +BC ）（A +C ）的反函数Z =））（C A C B A C B A ++++)((。 18．逻辑函数表达式F =（A +B ）（A +B +C ）（AB +CD ）+E ，则其对偶式F ＇= __（AB +ABC +（A +B ）（C +D ））E 。 19．已知CD C B A F ++=）（，其对偶式F ＇=D C C B A +??+）（。 20．ABDE C ABC Y ++=的最简与-或式为Y =C AB +。
21．函数D =的最小项表达式为Y= ∑m（1,3,9,11,12,13,14,15）。 Y+ AB B 22．约束项是不会出现的变量取值所对应的最小项，其值总是等于0。 23．逻辑函数F（A,B,C）=∏M（1,3,4,6,7），则F（A,B,C）=∑m（ 0，2，5）。 24．VHDL的基本描述语句包括并行语句和顺序语句。 25．VHDL的并行语句在结构体中的执行是并行的，其执行方式与语句书写的顺序无关。 26．在VHDL的各种并行语句之间，可以用信号来交换信息。 27．VHDL的PROCESS（进程）语句是由顺序语句组成的，但其本身却是并行语句。 28．VHDL顺序语句只能出现在进程语句内部，是按程序书写的顺序自上而下、一条一条地执行。 29．VHDL的数据对象包括常数、变量和信号，它们是用来存放各种类型数据的容器。 30．下列各组数中，是6进制的是。 A．14752 B．62936 C．53452 D．37481 31．已知二进制数，其对应的十进制数为。 A．202 B．192 C．106 D．92 32．十进制数62对应的十六进制数是。 A．（3E）16 B．（36）16 C．（38）16 D．（3D）16 33．和二进制数（）2等值的十六进制数是。 A．（）16 B．（）16 C．（）16 D．（）16 34．下列四个数中与十进制数（163）10不相等的是。 A．（A3）16 B．（）2 C．（0001）8421BCD D．（1）8 35．下列数中最大数是。
武汉工程大学数学逻辑答案 第3章 组合逻辑电路 3.1解题指导 例3-1 试写出图3-1所示电路输出F 的表达式。74148为优先编码器。其功能见表3-1所示。 表3-1 74148的真值表 解：图3-1中电路的74148的70~I I 虽然都接地，但只对7I 编码，74151的A 2A 1A 0等于74148的012A A A 等于000，使F =D 0=A 。 例3-2 试分析图3-2所示电路的逻辑功能。 图3-1 例3-1逻辑图 B A 0 5图3-2 例3-2 的逻辑图
解：题示电路中74138的A 2=0，使74138变成2线-4线译码器。AB =00时，00=F 1321===F F F 。 若此时CD =00，则F =D 0=0；而CD ≠00时，F ≠D 0，F =1。故该电路的功能为AB =CD 时，输出F =0，AB ≠CD 时，F =1。 例3-3人类有四种基本血型—A 、B 、AB 、O 型。输血者与受血者的血型必须符合下述原则：O 型血可以输给任意血型的人，但O 型血只能接受O 型血；AB 型血只能输给AB 型，但AB 型能接受所有血型；A 型血能输给A 型和AB 型，但只能接受A 型或O 型血；B 型血能输给B 型和AB 型，但只能接受B 型或O 型血。试用与非门设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路。如果输血者与受血者的血型符合规定电路输出“1”（提示：电路只需要四个输入端。它们组成一组二进制代码，每组代码代表一对输血—受血的血型对）。 解：用变量A 、B 、C 、D 表示输血者、受血者的血型对作为输入变量，用F 表示血型是否符合作为输出变量。得到血型与二进制数间的对应关系，从而得到真值表如表3-2所示。 血型与二进制数对应关系 表 由真值表画出卡诺图如图3-3所示。 由卡诺图得表达式如下：C B CD D A B A C B CD D A B A F ???=+++= 由表达式画出逻辑图如图3-4所示。 B O A B
1-1将下列二进制数转换成等值的十进制数和十六进制数。 （1）（1101010.01）2； （3）（11.0101）2； （2）（111010100.011）2； （4）（0.00110101）2； 解：二进制数按位权展开求和可得等值的十进制数；利用进制为2k数之间的特点可以直接将二进制数转换为等值的十六进制数。 （1）（1101010.01）2＝1×26＋1×25＋1×23＋1×21＋1×2－2 ＝（106.25）10＝（6A.4）16 （2）（111010100.011）2＝1×28＋1×27＋1×26＋1×24＋1×22＋1×2－2＋ 1×2－3＝（468.375）10＝（1D4.6）16 （3）（11.0101）2＝1×21＋1×20＋1×2－2＋1×2－4 ＝（3.3125）10＝（3.5）16 （4）（0.00110101）2＝1×2－3＋1×2－4＋1×2－6＋1×2－8 ＝（0.20703125）10＝（0.35）16 1-2将下列十进制数转换成等值的二进制数、八进制数和十六进制数。要求二进制数保留小数点后4位有效数字。 （1）（378.25）10； （3）（56.7）10； （2）（194.5）10； （4）（27.6）10； 解法1：先将十进制数转换成二进制数，再用进制为2k数之间的特点可以直接将二进制数转换为等值的八进制数和十六进制数。 （1）（378.25）10＝（101111010.0100）2＝（572.2）8＝（17A.4）16 （2）（194.5）10＝（11000010.1000）2＝（302.4）8＝（C2.8）16
（3）（56.7）10 ＝（111000.1011）2＝（70.54）8＝（38.B ）16 （4）（27.6）10 ＝（11011.1001）2＝（33.44）8＝（1B.9）16 解法 2：直接由十进制数分别求二进制、八进制和十六进制数。由于二进制 数在解法 1 已求出，在此以（1）为例，仅求八进制数和十六进制数。
《数字电路与数字逻辑》练习题一 一、填空 1．将下列二进制数转为十进制数 （1001011）B = （ ）D （11．011）B = （ ）D 2．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+122）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 3．把下列4个不同数制的数D 、(110000)B 、(17A)H 、(67)O （ 按从大到小的 次 序 排 列 （ ） > （ ）>( )>( ) 。将下列各式变换成最简与或式的形式 =+B AB （ ） =+AB A （ ） =++BC C A AB （ ） 4．将下列二进制数转为十进制数 （101000）B = （ ）D （11．0101）B = （ ）D 5．将下列十进制数转为二进制数，八进制数和十六进制数 （0．8125）= （ ）B = （ ）O = （ ）H （254．25）= （ ）B = （ ）O = （ ）H 6．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+125）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 （—42）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 7．逻辑函数C A CD AB F ++=的对偶函数F '是__________________________；其反函数F 是_________________________。 8．当j i ≠时，同一逻辑函数的最小项=?j i m m _________；两个最大项
=+j i M M ___________。 9．（）10=（_________）2=（_________）16。 10．n 个输入端的二进制译码器，共有_________个输出端，对于每一组输入代码，将有_________个输出端具有有效电平。 11.将下列二进制数转为十进制数 （1010001）B = （ ）D （11．101）B = （ ）D 12.将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 13.把下列4个不同数制的数D 、(27A)H 、(10110)B 、(67)O 按从大到小的次序排列（ ）>（ ）>( )>( ) 。 14.对于D 触发器，欲使Qn+1=Qn ，输入D=（ ），对于T 触发器，欲使Qn+1=Qn ，输入T=（ ） 15.一个512*8位的ROM 芯片，地址线为（ ）条，数据线为（ ）条。 16.对32个地址进行译码，需要（ ）片74138译码器。 17.存储器起始地址为全0，256K*32的存储系统的最高地址为（ ）。 18.将下列各式变换成最简与或式的形式 （ ） （ ） （ ） 19．五级触发器的进位模数最大为（ ）进制。 20.十进制数（）10转换成十六进制数是（ ），转换成二进制数是（ ），转换成八进制数是（ ），转换成8421BCD 码为（ ）。 21.将二进制1100110转换成余3码为（ ），转换成格雷码为（ ）。 22.设真值X= —0101，则X 的原码为（ ），反码为（ ），补码为（ ）。 23.卡诺图是（ ）的一种特殊形式。利用卡诺图法花剑逻辑函数比（ ）法更容易得到简化的逻辑函数表达式。 24.函数L=AC+BC 的对偶式为：（ ）。 25.一个1024*16位的ROM 芯片，地址线为（ ）位，数据线为（ ）位。 26.对于JK 触发器，若J=K ，可完成（ ）触发器的逻辑功能。 27.组合逻辑电路中部包含存储信号的（ ）元件，它一般是由各种（ ）组合而成的。 28.对64个地址进行译码，需要（ ）片74138译码器。 +AC 化成最小项的形式为（ ）。 30.将变换成或非的形式为（ ）。 31.数制转换 10=( )2 2=( )10 32.将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值﹑原码﹑反码和补码 (+11/32)=( )真值=( )原码 =( )反码=( )补码
数字逻辑与数字系统 课程设计 班级：计131 学号：201358501144 姓名：吴传文 指导教师：沙丽杰 2014年12月27~29日
目录 第一章功能简介 (2) 正常计时： (2) 整点报时： (2) 校时： (2) 暂停： (2) 清零： (2) 第二章总体结构框图 (2) 第三章各模块框图 (2) 第四章各模块VHDL程序 (3) 第五章仿真图 (9) 第六章下载检验 (10) 第七章心得体会 (10)
第一章功能简介 正常计时：秒（16）、分（16）、小时（12）计数；秒计时的频率为1Hz，数码管用动态扫描实时显示计时的秒、分、小时。 整点报时：逢整点蜂鸣器在“15”分钟的第11、13、秒发频率为512Hz的低音，在“15”分钟的第15秒发频率为1024Hz的高音。 校时：校小时（K1＝1），显示小时数码管以4Hz的频率递增计数。 暂停：保持当前时间，暂态显示。 清零：清零当前时间，从零开始重新计时。 第二章总体结构框图 第三章各模块框图 1. 12和16进制框图 2. 动显及蜂鸣器
2 1 第四章各模块VHDL程序 libraryieee; use ieee.std_logic_1164.all; useieee.std_logic_unsigned.all; entity fenpin1 is port(clk:instd_logic; clr:instd_logic; y:out std_logic_vector(1 downto 0); co:outstd_logic); end fenpin1; architecture fp1 of fenpin1 is signal q: std_logic_vector(1 downto 0); begin process(clk) begin if(clr='0') then q<="00"; co<='0'; elsif(clk'event and clk='1') then if(q="01") then q<="00"; co<='1'; else q<=q+1; co<='0'; end if; end if; y<=q;
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
课程设计说明书 课程设计名称数字电路与逻辑设计 专业计算机科学与技术 班级150403班 学生姓名陆文祥 指导教师宋宇 2016 年12 月19 日
课程设计任务书
题目：1.简易数字电子钟的设计与制作 2.简易数字频率计的设计与制作 3.简易智力竞赛抢答器的设计与制作 4.简易玩具电子琴的设计与制作 5.自选题目：自动电子钟 目录 设计实验一 (4) 设计实验二 (8) 设计实验三 (11) 设计实验四 (15) 自选题目 (20)
设计实验一 一、实验题目： 简易数字电子钟的设计与制作 二、设计目的 1、了解计时器主体电路的组成及工作原理； 2、掌握组合逻辑电路、时序逻辑电路及数字逻辑电路系统的设计、安装、测试方法； 3、熟悉集成电路及有关电子器件的使用； 三、实验要求 要求设计一个能显示两位秒信号的数字电子钟，分电路设计、电路安装、电路调测三个阶段完成。 四、实验内容 （一）.设计原理思路： 本次设计以数字电子为主，分别对时钟信号源、秒计时显示、分计时显示、小时计时显示进行设计，然后将它们组合，来完成时、分、秒的显示并通过本次设计加深对数字电子技术的理解以及更熟练使用计数器、触发器和各种逻辑门电路的能力。电路主要使用集成计数器，如74ls90、74ls48，LED数码管及各种门电路和基本的触发器等，电路使用直流电源供电，很适合在日常生活中使用数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。数字电子钟由以下几部分组成：六十进制秒、分计数器、二十进制时计数器；以及秒、分、时的译码显示部分等。 （二）实验电路图 图1 数字电子钟
《数字电路与数字逻辑》 期末考试试卷 考生注意：1．本试卷共有五道大题，满分100分。 2．考试时间90分钟。 3．卷面整洁，字迹工整。 一、填空题（每小题1分，共20分） 1．将下列二进制数转为十进制数 （1010001）B = （ ）D （ 11 ． 101 ） B = （ ）D 2．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （ +254.25 （ （ ）原码 =（ ） 反码 = （ ）补码 3．把下列4个不同数制的数(76.125)D 、 (27A)H 、 (10110)B 、(67)O 按从大到小的次序排列（ ）> （ ）>( )>( ) 。 4．对于D 触发器，欲使Q n+1=Q n ， 输入D=（ ），对于T 触发器，欲使Q n+1=Q n ，输入T=（ ） 5．一个512*8位的ROM 芯片，地址线为（ ）条，数据线为（ ）条。 6． 对32个地址进行译码，需要 译码器。 0，256K*32 统的最高地址为 8．将下列各式变换成最简与或式的 形式 =+B A （ ） =+B A A （ ） = ++C B C A AB （ ） 9．五级触发器的进位模数最大为（ ）进制。 二、组合电路设计题（每空10分，共20分） 1．用八选一数据选择器74LS151实现逻 辑函数 AC BC AB C B A L ++=),,( （10分） 2、用74LS138设计一个电路 实现函数F = AB+ B C （提示：在74LS138的示意图上直接连线即可）（10分）
三、组合电路分析题（共10分） 已知逻辑电路如下图所示，分析该电路 的功能。 四、分析题（共24分） 1、分析如下的时序逻辑电路图，画出其 状态表和状态图，并画出Q1，Q2 的波形图，Q1Q2初态为00。（14 分） 2、电路如图所示，要求写出它们的输 出函数表达式，化简，并说出它们的逻 辑功能。（10分） 五、设计题（共26分） 1．用JK触发器设计一个“111”序列检 测器，允许重复，要求用一个输出信号 来表示检测结果。（16分） 2、试用74161设计一个同步十进制计数 器，要求采用两种不同的方法。（10分） 《数字电路与数字逻辑》期末 考试答案 一、填空 1、81， 3.625 3、（27A）H>（76.125）D>（67）O>（10110） B 4、Q n, 1 5、9, 8 6、4 7、(3FFF)H 8、B A A+ B AB+ C 9、32进制 二、组合逻辑设计题 1、（5分） F=C B A BC A C AB ABC+ + +=m3d3+ m5d5+m6d6+m7d7 （5分）则d3 d5 d6 d7为1，其他为0，画图略。 2、F= Y3 Y4Y5 Y7 三、组合逻辑分析题。 （5分）F=C B A⊕ ⊕ （5分）异或功能 四、时序电路 1、状态方程：（4分） Q Q Q Q Q Q D Q n n n n n n n K J 2 1 2 2 1 2 1 1 1 1 = + = = = + + 画波形图（2分） 2、L= = （4分）； C 1 =AB+（A+B）C（4分）； 全加器（2分） 五、 1、设计题
《数字逻辑》习题案例（计算机科学与技术专业、信息安全专业） 2004年7月 计算机与信息学院、计算机系统结构教研室
一、选择题 1．十进制数33的余3码为 。 A. 00110110 B. 110110 C. 01100110 D. 100100 2．二进制小数-0.0110的补码表示为 。 A ．0.1010 B ．1.1001 C ．1.0110 D ．1.1010 3．两输入与非门输出为0时，输入应满足 。 A ．两个同时为1 B ．两个同时为0 C ．两个互为相反 D ．两个中至少有一个为0 4．某4变量卡诺图中有9个“0”方格7个“1”方格，则相应的标准与或表达式中共有多少个与项 ？ A ． 9 B ．7 C ．16 D ．不能确定 5. 下列逻辑函数中，与A F =相等的是 。 )(A 11⊕=A F )(B A F =2⊙1 )(C 13?=A F )(D 04+=A F 6. 设计一个6进制的同步计数器，需要 个触发器。 )(A 3 )(B 4 )(C 5 )(D 6 7. 下列电路中，属于时序逻辑电路的是 。 )(A 编码器 )(B 半加器 )(C 寄存器 )(D 译码器 8. 列电路中，实现逻辑功能n n Q Q =+1的是 。 )(A )(B 9. 的输出端可直接相连，实现线与逻辑功能。 )(A 与非门 )(B 一般TTL 门 )(C 集电极开路OC 门 )(D 一般CMOS 门 10．以下代码中为无权码的为 。 A . 8421BCD 码 B . 5421BCD 码 C . 余三码 D . 格雷码 11．以下代码中为恒权码的为 。 A .8421BCD 码 B . 5421BCD 码 C . 余三码 D . 格雷码 12．一位十六进制数可以用 位二进制数来表示。 A . １ B . ２ C . ４ D . 16 13．十进制数25用8421BCD 码表示为 。 A .10 101 B .0010 0101 C .100101 D .10101 14．在一个8位的存储单元中，能够存储的最大无符号整数是 。 CP Q CP Q CP Q CP
1、1将下列各式写成按权展开式: (352、6)10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 (101、101)2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 (54、6)8=5×81+54×80+6×8-1 (13A、4F)16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1、2按十进制0~17的次序,列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解:略 1、3二进制数00000000~11111111与0000000000~1111111111分别可以代表多少个数？解:分别代表28=256与210=1024个数。 1、4将下列个数分别转换成十进制数:(1111101000)2,(1750)8,(3E8)16 解:(1111101000)2=(1000)10 (1750)8=(1000)10 (3E8)16=(1000)10 1、5将下列各数分别转换为二进制数:(210)8,(136)10,(88)16 解:结果都为:(10001000)2 1、6将下列个数分别转换成八进制数:(111111)2,(63)10,(3F)16 解:结果都为(77)8 1、7将下列个数分别转换成十六进制数:(11111111)2,(377)8,(255)10 解:结果都为(FF)16 1、8转换下列各数,要求转换后保持原精度: 解:(1、125)10=(1、0010000000)10——小数点后至少取10位 (0010 1011 0010)2421BCD=(11111100)2 (0110、1010)余3循环BCD码=(1、1110)2 1、9用下列代码表示(123)10,(1011、01)2: 解:(1)8421BCD码: (123)10=(0001 0010 0011)8421BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0001 0001、0010 0101)8421BCD (2)余3 BCD码 (123)10=(0100 0101 0110)余3BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0100 0100、0101 1000)余3BCD 1、10已知A=(1011010)2,B=(101111)2,C=(1010100)2,D=(110)2 （1）按二进制运算规律求A+B,A-B,C×D,C÷D, （2）将A、B、C、D转换成十进制数后,求A+B,A-B,C×D,C÷D,并将结果与(1)进行比较。解:(1)A+B=(10001001)2=(137)10 A-B=(101011)2=(43)10 C×D=(111111000)2=(504)10 C÷D=(1110)2=(14)10 (2)A+B=(90)10+(47)10=(137)10 A-B=(90)10-(47)10=(43)10 C×D=(84)10×(6)10=(504)10 C÷D=(84)10÷(6)10=(14)10 两种算法结果相同。 1、11试用8421BCD码完成下列十进制数的运算。 解:(1)5+8=(0101)8421BCD+(1000)8421BCD=1101 +0110=(1 0110)8421BCD=13
一、选择题 1. 以下表达式中符合逻辑运算法则的是 D 。 A.C ·C=C 2 B.1+1=10 C.0<1 D.A+1=1 2. 一位十六进制数可以用 C 位二进制数来表示。 A . １ B . ２ C . ４ D . 16 3. 当逻辑函数有n 个变量时，共有 D 个变量取值组合？ A. n B. 2n C. n 2 D. 2n 4. 逻辑函数的表示方法中具有唯一性的是 A 。 A .真值表 B.表达式 C.逻辑图 D.状态图 5. 在一个8位的存储单元中，能够存储的最大无符号整数是 D 。 A .（256）10 B .（127）10 C .（128）10 D .（255）10 6.逻辑函数F=B A A ⊕⊕)( = A 。 A.B B.A C.B A ⊕ D. B A ⊕ 7．求一个逻辑函数F 的对偶式，不可将F 中的 B 。 A .“·”换成“+”，“+”换成“·” B.原变量换成反变量，反变量换成原变量 C.变量不变 D.常数中“0”换成“1”，“1”换成“0” 8．A+BC= C 。 A .A+ B B.A+ C C.（A+B ）（A+C ） D.B+C 9．在何种输入情况下，“与非”运算的结果是逻辑0。 D A ．全部输入是0 B.任一输入是0 C.仅一输入是0 D.全部输入是1 10．在何种输入情况下，“或非”运算的结果是逻辑1。 A A ．全部输入是0 B.全部输入是1 C.任一输入为0，其他输入为1 D.任一输入为1 11．十进制数25用8421BCD 码表示为 B 。 A .10 101 B .0010 0101 C .100101 D .10101 12．不与十进制数（53.5）10等值的数或代码为 C 。 A .(0101 0011.0101)8421BCD B .(35.8)16 C .(110101.11)2 D .(65.4)8 13．以下参数不是矩形脉冲信号的参数 D 。 A.周期 B.占空比 C.脉宽 D.扫描期 14．与八进制数(47.3)
第三章时序逻辑 1.写出触发器的次态方程，并根据已给波形画出输出 Q 的波形。 解：1) ( 1 = ++ + =+ c b a Q a c b Q n n 2. 说明由RS触发器组成的防抖动电路的工作原理，画出对应输入输出波形 解： 3. 已知JK信号如图，请画出负边沿JK触发器的输出波形（设触发器的初态为0）
4. 写出下图所示个触发器次态方程，指出CP 脉冲到来时，触发器置“1”的条件。 解：（1）B A B A D +=，若使触发器置“1”，则A 、B 取值相异。 （2）D C B A K J ⊕⊕⊕==，若使触发器置“1”，则A 、B 、C 、D 取值为奇数个1。 5.写出各触发器的次态方程，并按所给的CP 信号，画出各触发器的输出波形（设初态为0） 解： 6. 设计实现8位数据的串行→并行转换器。
CP QA QB QC QD QE QF QG QH 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 2 D0 1 0 0 0 0 0 0 3 D1 D0 1 0 0 0 0 0 4 D2 D1 D0 1 0 0 0 0 5 D3 D2 D1 D0 1 0 0 0 6 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 0 7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 0 8 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 9 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 7. 分析下图所示同步计数电路 解：先写出激励方程，然后求得状态方程 n n n n n n n n n Q Q Q Q Q Q Q Q Q 1312111122 13+===+++ 状态图如下：