1、在一旅游胜地，有两辆缆车可供游客上下山，请设计一个控制缆车正常运行的逻辑电路。要求：缆车A和B在同一时刻只能允许一上一下的行驶，并且必须同时把缆车的门关好后才能行使。设输入为A、B、C，输出为Y。（设缆车上行为“1”，门关上为“1”，允许行驶为“1”） (1) 列真值表；（4分） （2）写出逻辑函数式；（3分） （3）用基本门画出实现上述逻辑功能的逻辑电路图。（5分） 解：（1）列真值表：（3）逻辑电路图： A B C Y 000 001 010 011 100 101 110 111 （2）逻辑函数式： 2、某同学参加三类课程考试，规定如下：文化课程（A）及格得2分，不及格得0分；专业理论课程（B）及格得3分，不及格得0分；专业技能课程（C）及格得5分，不及格得0分。若总分大于6分则可顺利过关（Y），试根据上述内容完成： （1）列出真值表； （2）写出逻辑函数表达式，并化简成最简式； （3）用与非门画出实现上述功能的逻辑电路。 （3）逻辑电路图 A B C Y 000 001 010 011 100 101 110 111 (2)逻辑函数表达式3、中等职业学校规定机电专业的学生，至少取得钳工(A)、车工(B)、电工(C)中级技能证书的任意两种，才允许毕业（Y）。试根据上述要求：（1）列出真值表；（2）写出逻辑表达式，并化成最简的与非—与非形式；（3）用与非门画出完成上述功能的逻辑电路。 解：（1（3）逻辑电路： A B C Y 000 001 010 011 100 101 110 111 （2）逻辑表达式： 最简的与非—与非形式： 4、人的血型有A、B、AB和O型四种，假定输血规则是：相同血型者之间可输出，AB血型者可接受其他任意血型，任意血型者可接受O型血。图1是一个输血判断电路框图，其中A1A0表示供血者血型，B1B0表示受血者型，现分别用00、01、10和11表示A、B、AB和O四种血型。Y 为判断结果，Y=1表示可以输血，Y=0表示不允许输血。请写出该判断电路的真值表、最简与—或表达式，并画出用与非门组成的逻辑图。 输血判断电路框图： 解：（1）真值表：（3）逻辑图： 输入输出 A1A0B1B0Y 0000 0001 0010 0011
组合逻辑电路设计心得体会篇一：实验一_组合逻辑电路分析与设计 实验1 组合逻辑电路分析与设计 XX/10/2 姓名：学号： 班级：15自动化2班 ? 实验内容................................................. .. (3) 二.设计过程及讨论 (4) 1.真值表................................................. .(转载于: 小龙文档网:组合逻辑电路设计心得体会)................4 2.表达式的推导................................................. .....5 3.电路图................................................. .................7 4.实验步骤................................................. .............7 5. PROTEUS软件仿真 (9)
三测试过程及结果讨论.....................................11 1.测试数据................................................. ...........11 2.分析与讨论................................................. . (13) 四思考题................................................. (16) 实验内容： 题目： 设计一个代码转换电路，输入为4位8421码输出为4位循环码（格雷码）。 实验仪器及器件： 1.数字电路实验箱，示波器 2.器件：74LS00（简化后，无需使用，见后面） 74LS86（异或门），74LS197 实验目的： ①基本熟悉数字电路实验箱和示波器的使用 ②掌握逻辑电路的设计方法，并且掌握推导逻辑表达式的方法 ③会根据逻辑表达式来设计电路 1.真值表：
用数据选择器设计组合逻辑电路 一、用一片四选一数据选择器实现逻辑函数：BC C A C AB Y ++=//// 要求写出分析与计算过程并画出连线图。 四选一数据选择器的功能表及逻辑图如下图所示。（10分） 解一： （1）选A 、B 作为数据选择器的地址码A 1、A 0，将逻辑函数变形为： ) ()()1()(//////////////////C AB C AB B A C B A ABC BC A BC A C B A C AB BC C A C AB Y +++=++++=++= （2）将变形后的逻辑函数与四选一数据选择器的输出逻辑式进行比较得： 013/0120/11/0/10A A D A A D A A D A A D Y +++= C D C D D C D ====3/21/0;;1; （3）连接电路：
解二： （1）、写出四选一数据选择器的逻辑表达式：（2分） S A A D A A D A A D A A D Y ?+++=)(013/0120/11/0/10 （2）、把所求逻辑函数的表达式变形：（4分） C AB C AB B A C B A ABC BC A BC A C B A C AB BC C A C AB Y )()(1)()(//////////////////++?+=++++=++= （3）、确定电路连接：（4分） 将上述两个表达式进行比较，可知应令： 1=S ，即0/=S 01;A B A A == C D C D D C D ====3/21/0;;1; （4）、画出连接图：（ 2分）
二、试用一片四选一数据选择器实现逻辑函数： ' +' ' = Y' + B C A AC BC A 要求写出详细的设计过程并画出连线图。四选一数据选择器的功能表及逻辑图如图（a）、(b)所示。（10分） 解： （1）、把所求逻辑函数的表达式变形：（4分） （2）、与四选一数据选择器的逻辑表达式进行比较，确定电路连接：（4分）（3）、画出连接图：（ 2分）
\ 广州大学学生实验报告 开课学院及实验室：电子信息楼410 2013年5月20日 学院 机械与电气 工程学院 年级、专 业、班 11级电气1班姓名·学号 实验课程名 称 数字电子技术实验成绩 实验项目名称； 实验二设计性实验——组合逻辑电路的设计 指导 老师 一、实验目的 1、学习组合逻辑电路的设计方法； 2、掌握使用通用逻辑器件实现逻辑电路的一般方法。 二、实验原理 使用中、小规模集成电路来设计组合电路时最常见的逻辑电路设计方法。设计的过程通常是根据 给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成 的工作。 , 组合逻辑电路的设计工作通常可按如下步骤进行。 （1）进行逻辑抽象 （2）写出逻辑函数式 （3）选定器件的类型 （4）将逻辑函数化简或变换成适当形式 （5）根据化简或变换后的逻辑函数式画出逻辑电路的连接图 （6）工艺设计 例设计一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路。每一组信号灯由红、黄、绿3盏灯组成，如图 3-22所示。正常工作情况下，任何时刻必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。而当出现其他5种 点亮状态时，电路发生故障，这是要求发出故障信号，以提醒维护人员前去修理。 { 首先进行逻辑抽象。 取红、黄、绿3盏灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为1，不亮为0。取故 障信号为输出变量，以Z表示，并规定正常工作状态下Z=0，发生故障时Z=1。更具题意可列出表3-9 所示的逻辑真值表。 表3-9真值表 R Y G Z\ R Y G Z 000[ 1 1000 00| 1 01011 0{ 1 001101
组合逻辑电路的设计 一．实验目的 1、加深理解组合逻辑电路的工作原理。 2、掌握组合逻辑电路的设计方法。 3、掌握组合逻辑电路的功能测试方法。 二．实验器材 实验室提供的芯片：74LS00与非门、74LS86异或门，74LS54与或非门，实验室提供的实验箱。 三．实验任务及要求 1、设计要求 （1）用与非门和与或非门或者异或门设计一个半加器。 （2）用与非门和与或非门或者异或门设计一个四位奇偶位判断电路。 2、实验内容 （1）测试所用芯片的逻辑功能。 （2）组装所设计的组合逻辑电路，并验证其功能是否正确。 三．实验原理及说明 1、简述组合逻辑电路的设计方法。 (1)分析实际情况是否能用逻辑变量来表示。 (2) 确定输入、输出逻辑变量并用逻辑变量字母表示，作出逻辑规定。 (3) 根据实际情况列出逻辑真值表。 (4) 根据逻辑真值表写出逻辑表达式并化简。 (5) 画出逻辑电路图，并标明使用的集成电路和相应的引脚。 (6) 根据逻辑电路图焊接电路，调试并进一步验证逻辑关系是否与实际情况相符。 2、写出实验电路的设计过程，并画出设计电路图。 (1)半加器的设计 如果不考虑有来自低位的进位将两个1位二进制数相加。 A、B是两个加数，S是相加的和，CO是向高位的进位。 逻辑表达式 S=A’B+A’B=A⊕B CO=AB (2)设计一个四位奇偶位判断电路。 当四位数中有奇数个1时输出结果为1;否则为0。 A, B, C, D 分别为校验器的四个输入端,Y时校验器的输出端
逻辑表达式 Y=AB’C’D’+A’BC’D’+A’B’C D’+A’B’C’D+A’BCD+AB’CD+ABC’D+ABCD’ =(A⊕B)⊕(C⊕D) 四．实验结果 1、列出所设计电路的MULTISM仿真分析结果。 （1）半加器的设计，1-A被加数,2-B加数,XMMI（和数S）XMM2（进位数CO） (2)设计一个四位奇偶位判断电路。
控制器的工作原理介绍 控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 控制器的分类有很多，比如LED控制器、微程序控制器、门禁控制器、电动汽车控制器、母联控制器、自动转换开关控制器、单芯片微控制器等。 1.LED控制器(LED controller)：通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。控制器根据预先设定好的程序再控制驱动电路使LED阵列有规律地发光，从而显示出文字或图形。 2.微程序控制器：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 3.门禁控制器：又称出入管理控制系统(Access Control System) ，它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合，体现一种智能化的管理手段。 4.电动汽车控制器：电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。 上述只是简单的介绍了几种控制器的名称和主要功能，控制器的种类繁多、技术不同、领域不同。 在控制器领域内，高标科技作为一家国家级的高新企业，其主打产品是电动车控制器，并且在电动车控制领域内占有很重要的地位，之前已经说到电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。高标科技在这里为大家介绍一下高标控制器的基本工作原理： （一）高标科技电动车控制器的结构 电动车控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。周边器件是一些功能
一、组合逻辑电路设计 题目1、1. 人的血型有A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表 A、01代表 B、10代表AB、11代表O。） 图1 设计 1、用变量P来表征输血与受血者血型是否一致，P=1、P=0分别表示血型一致和血 型不一致，a、b的组合表征输血者的血型，c、d的组合表征受血者的血型，如 表格所示 输血受血
0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 3、 由要求，可得该逻辑电路的逻辑表达式为 P=a b c d +a b c d +a bc d+a bc d +ab c d +abc +abc ''''''''''''''????? 利用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现逻辑电路，其电路图如下 波形图如下： 其中a 、b 的组合表示输血者的血型，a 、b 的波形如图，c 、d 组合表示受血者的血型，c 、d 的波形图见图，p 代表血型是否一致，对应波形图见图
结论： 将波形图与真值表对比发现设计的逻辑电路图能够完成要求 题目2、设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮，要求用发放的器件实现。 设计 1、用变量P表示灯的状态，P=1、P=0分别对应灯亮、灭两状态；用变量A、B、 C分别表示三个开关，规定开关闭合是1，断开为0. 2、设初始状态A=B=C=1，灯亮，通过改变A、B、C状态，改变灯的亮、灭，其 真值表如下： A B C P 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1
中国石油大学现代远程教育 电工电子学课程实验报告 所属教学站：青岛直属学习中心 姓名：杜广志学号： 年级专业层次：网络16秋专升本学期： 实验时间：2016-11-05实验名称：组合逻辑电路的设计 小组合作：是○否●小组成员：杜广志 1、实验目的： 学习用门电路实现组合逻辑电路的设计和调试方法。 2、实验设备及材料： 仪器：实验箱 元件：74LS00 74LS10 3、实验原理： 1．概述 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组合逻辑电路。 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。 组合逻辑电路的分析与设计方法，是立足于小规模集成电路分析和设计的基本方法之一。 2．组合逻辑电路的分析方法 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，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。 分析的步骤： （1）逐级写出逻辑表达式，最后得到输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的逻辑函数式。 （2）化简。 （3）列出真值表。 （4）文字说明 上述四个步骤不是一成不变的。除第一步外，其它三步根据实际情况的要求而采用。 3．组合逻辑电路的设计方法 设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。 设计的步骤； （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为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
实 验 报 告 实验日期： 学 号： 姓 名： 实验名称： 常用组合逻辑电路设计 总 分： 一、实验目的 学习常用组合逻辑电路的可中和代码编写，学习并熟悉VHDL 编程思想与调试方法，掌握LPM 元件实现逻辑设计，从而完成电路设计的仿真验证和硬件验证，记录结果。 二、实验原理 VHDL 设计采用层次化的设计方法，自上向下划分系统功能并逐层细化逻辑描述。层次关系中的没一个模块可以是VHDL 描述的实体，上层VHDL 代码中实例化出各个下层子模块。 利用VHDL 语言和LPM 元件设计这两种方法方法实现两个二位数大小比较的电路，根据A 数是否大于、小于、等于B 数，相应输出端F1、F2、F3为1，设A=A2A1，B=B2B1(A2A1、B2B1表示两位二进制数)，当A2A1>B2B1时，F1为1；A2A1 port(a2,a1:in STD_LOGIC; b2,b1:in STD_LOGIC; f1,f2:buffer STD_LOGIC; f3:out STD_LOGIC); end bijiao; architecture bijiao_arch of bijiao is begin f1<=(a2 and(not b2))or(a1 and (not b1)and a2)or(a1 and (not b1)and(not b2)); f2<=((not a2)and b2)or((not a2)and(not a1)and b1)or((not a1)and b1 and b2); f3<=not(f1 or f2); end bijiao_arch; (2)波形仿真 网格大小 100ns 结束时间 2μs 功能仿真：时序仿真：输入信号00， 01，10，11 输入信号00， 01，10，11 输出信号001， 010，100 信号均为二 进制表达 输入信号00， 01，10，11 组合逻辑控制器组成结构及工作原理解析 按照控制信号产生的方式不同，控制器分为微程序控制器和组合逻辑控制器两类 微程序控制器是将全部控制信号存贮在控制存储器中。 优点：控制信号的逻辑设计、实现及改动都较容易。 缺点：产生控制信号所需的时间较长。 组合逻辑控制器，又称硬布线方案控制器，是用组合逻辑的门电路实现控制信号。 优点：产生控制信号所需的延迟时间少，对提高系统的运行速度有利。 缺点：控制信号的逻辑设计复杂，用门电路实现也较困难，尤其要变动一些设计更不方便。（见图） 一、组合逻辑控制器的组成与运行原理 1、组成：PC、IR、脉冲源和启停控制逻辑与微程序控制器相同，不同的是： ●微程序控制器中的控制存储器在组合逻辑控制器中变成时序控制信号形成部件，是用组合逻辑的门电路实 现的； ●微程序控制器中的下地址形成部件在组合逻辑控制器中变成节拍发生器，是由计数器线路实现的； ●增加了指令译码器，用于标识每一条不同的指令。 2、运行原理：依据执行过程中的操作码、当前指令所处的执行步骤等输入信号，用组合逻辑门电路直接、 快速地形成并送出指令当前执行步骤要求的控制信号。 二、TEC-8教学计算机的组成与设计 1、简介：TEC-8教学计算机字长8位，地址总线16位（可寻址64K内存），控制器用组合逻辑控制 器。 ●运算器是Am2901（见图） ●16个通用寄存器中，R0、R1、R2和R3作为通用寄存器，其余12个作为专用寄存器 R5，R4用作16位的PC（程序计数器） R7，R6用作16位的SP（堆栈指示器） R9，R8用作内存读写地址AR R11，R10用作指令转移或子程序的地址 2、指令系统概述 ●指令中用到的符号： DR:目的寄存器 SR: 源寄存器 OFFSET: 变址偏移量 DATA: 立即数 X: 一个bit位，可取值0或1 C、Z、V、S: 分别代表进位、结果为0、溢出和结果的符号位 控制器部件是计算机的五大功能部件之一，其作用是向整机每个部件（包括控制器本身）提供协同运行的需要的控制信号?因而，控制器在计算机组成原理过程中是非常重要的内容，但学生在学习过程中，对其工作原理却常常感到难以理解.教师在讲述这一部分内容时，也常 常觉得难以叙述清楚，通过本实验，轻而易举的解决了这一问题。 一?实验设备和运行环境 在组合程序控制器方式下，同样可以做汇编语言程序设计、主存储器扩展、I/O接口 扩展和中断实验。这几项实验的操作步骤与在微逻辑控制器方式下的实验操作相同，用户也可参照后面给出的参考步骤。本节只给出组合逻辑控制器实验的操作步骤。 .实验目的、原理、实验具体步骤和内容2.1实验原理控制器的设计实现有两种方式：一种是微程序，另一种是组合逻辑线路，微程序控制器的工作原理，是用一条微指令的控制命令字段来提供一条机器指令的一个执行步骤所需要的控制信号，用这条微指令的下地址字段，指明下一条微指令在控制器存储器中的地址,以便从控制器存储器中读出下一条微指令?换句话说，每一条微指令对应一条机器指令的一个执行步骤。 1微指令格式 其中高八位为下地址字段?其余各位为控制字段? 1）址形成逻辑 TH —UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址? 下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时，下地址字段不起作用?下地址为当前微指令地址加1；当为转移指令（CI3—0=0011）时,由控制信号SCC提供转移条件，由下地址字段提供转移地址? 2）控制字段 控制字段用以向各部件发送控制信号，使各部件能协调工作。 控制字段中各控制信号有如下几类： ①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能，微指令向其提供了24位的控制信号， 包括：4位的A、B 口地址，用于选择读写的通用积存器3组3位的控制码I 8 - I 6、 I 5 —I 3、I 2 - I 6,用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。 3组共7位控制信号控制配合的两片GAL20V8 3位SST，用于控制记忆的状态标志位 2位SCI，用于控制产生运算器低位的进位输入信号 2位SSH，用于控制产生运算器最高，最地位（和积存器）移位输入信号 ②对内存储器I/O和接口部件，控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号，共3位，即MRW ③对CPU内部总线数据来源的控制，主要通过3位编码标记为DCD，来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。 ④对几个特定的积存器接受输入的控制，也通过了编码C标记为D （2），用来选择允许哪个积存器接受送个它的一组数据。 2.2实验目的：通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD 实验四：组合逻辑控制器实验 一、实验目的 1、深入理解计算机控制器的功能和组成； 2、学习和掌握计算机各类典型指令的执行流程； 3、学习组合逻辑控制器的控制原理和相关技术。 二、实验说明 1、TEC-XP+十算机的指令分类 TEC-2000指令系统按指令的功能和执行步骤可划分为A B C D四组： A组：主要完成通用寄存器之间的数据传送或运算，以及少数特殊操作，在取指后一步完成。 基本指令：ADD，SUB，AND，OR，XOR，CMP，TEST，MVRR，INC，DEC，SHR，SHL，JR，JRC，JRNC，JRZ，JRNZ 扩展指令：ADC，SBB，NOT，RCL，RCR，ASR，STC，CLC，EI，DI ，JRS，JRNS， JMPR B 组：需完成一次主存读/ 写操作，或IO 读/ 写操作，在取指后二步完成。第一步向地址寄存器送入 16 位（或8位的I/O 端口）地址，第二步完成读、写操作。 基本指令：LDRR，STRR，PUSH，POP，PSHF，POPF，MVRD，IN，OUT，JMPA， RET C 组：完成两次主存读/ 写操作（间址操作），在取指令后三步完成。第一次读出的数据是操作数的地址，读出 后直接（或经过一次加法运算）将其送入地址寄存器，省掉第二次内存读/ 写操作的 地址传送步骤。CALR指令先用第2步保存PC内容到堆栈，第3步把寄存器中的子程序入口地址传送到 程序计数器PC中。 扩展指令：CALR，LDRA，STRA，LDRX，STRX D组：完成两次内存的读、写操作，在取指之后四步完成。 基本指令：CALA 扩展指令：TRET 8位指令操作码（记作“ IR15 - IR8”）的特殊含义： ①IR15 - IR14用于区分指令组，0X表示A组，10表示B组，11表示C D组； ②IR11用于区分C、D组，IR11=0为C组，IR11=1为D组； ③IR13 用于区分基本指令和扩展指令，基本指令为0，扩展指令为1。 ④IR12 用于简化控制器实现，暂定为0。 ⑤IR10 - IR8用于区分同一指令组的不同指令。 TEC-XP+勺基本指令已全部实现，扩展指令只完成了指令格式和执行流程的设计，控制信号的逻辑尚未实现，可由用户扩展实现。 2、TEC-XP+十算机的指令执行流程 TEC-2000计算机指令的执行流程由节拍发生器（即时序产生器）控制，节拍（即机器周期或CPU周期） 用T4T3T2T1T0来编码，其中，在组合逻辑控制器中T4恒为0 （T4=0）。下图为TEC-2000的指令执行流程图， 方框表示1个节拍（即机器周期），左上角为节拍的编码（用T3T2T1T0表示）。 实验一简单的组合逻辑设计 一．实验目的： （1）掌握基本组合逻辑电路的实现方法； （2）初步了解两种基本组合逻辑电路的生成方法； （3）学习测试模块的编写； （4）通过综合和布局布线了解不同层次仿真的物理意义； 二．实验内容： 下面的模块的模块描述了一个可综合的数据比较器。从语句可以很容易看出，其功能是比较数据a与数据b的结果，如果两个数据相同，则给出结果1，否则给出结果0，在Verilog HDL中，描述组合逻辑时常用的assign结构。注意equal=（==b）？1:0，这是一种在组合逻辑实现分支判断的时常用的格式。 三．实验步骤： 1.Quartus的破解和使用： 一：安装：网上下载Quartus软件，按步骤安装； 二：破解：网上下载破解程序，按破解说明选择电脑位数，找到altera\13.0\quartus\bin64下的sys_cpt.dll文件（运行Quartus_II_13.0_x64破解器.exe后,直接点击“应用补丁”，如果出现“未找到该文件。搜索该文件吗？”，点击“是”，（如果直接把该破解器Copy到C:\altera\13.0\quartus\bin64下，就不会出现这个对话框，而是直接开始破解！）然后选中sys_cpt.dll，点击“打开”。安装默认的sys_cpt.dll路径是在C:\altera\13.0\quartus\bin下）； #把license.dat里的XXXXXXXXXXXX 用您的网卡号替换(在Quartus II 13.0的Tools菜单下选择License Setup，下面就有NIC ID)。 #在Quartus II 13.0的Tools菜单下选择License Setup，然后选择License file，最后点击OK。 #注意：license文件存放的路径名称不能包含汉字和空格，空格可以用下划线代替。如图： 10.2课后习题详解 1．假设响应中断时，要求将程序断点存在堆栈内，并且采用软件方法寻找中断服务程序的入口地址，试写出中断隐指令的微操作及节拍安排。 答：设软件查询程序的首址为0号内存单元，则中断隐指令的微操作及节拍安排如表10-1所示。 表10-1 2．写出完成下列指令的微操作及节拍安排（包括取指操作）。 （1）指令“ADD R1,X”完成将R1寄存器的内容和主存X单元的内容相加结果存于R1的操作。 （2）指令“ISZ X”完成将主存X单元的内容增1，并根据其结果若为0，则跳过下一条指令执行。 答：（1）指令“ADD R1,X”的微操作及节拍安排如表10-2所示。 取指周期： 表10-2（a） 执行周期： 表10-2（b） （2）指令“ISZ X”的微操作及节拍安排如表10-3所示。取指周期： 表10-3（a） 执行周期1： 表10-3（b） 执行周期2： 表10-3（c） 3．按序写出如表10-4所示程序所需的全部微操作命令及节拍安排。 表10-4 答：（1）LDA 306指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-5所示。取指周期： 表10-5（a） 执行周期： 表10-5（b） （2）ADD 307指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-6所示。取指周期： 表10-6（a） 执行周期： 表10-6（b） （3）BAN 304指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-7所示。取指周期： 表10-7（a） 执行周期：（设N为结果为负标志） 表10-7（b） （4）STA 305指令所需全部微操作命令及节拍安排如表10-8所示。取指周期： 表10-8（a） 2015年全省技工教育和职业培训 参评教案参评组别：B组 专业分类：电工电子 课程名称：电子技术基础 组合逻辑电路的设计 作者姓名：徐崇丽 单位：山东工程技师学院 通讯地址：_聊城市湖南西路8号 联系电话：0635-8426630 科目电子技术基础 授课 日期 2015.4.25 课 时 2 章节名称7-4 组合逻辑电路的设计班级鲁化电工班1401 授 课方式讲授法、启发法、练习法、演示法 作业 题数 1 作 业 拟 用 时 间 30 分钟 教学目的只有一堂让自己感动的课，才能感染你的学生 认知目标 掌握组合逻辑电路的设计步骤 能力目标 能够根据控制要求进行组合电路的设计 选 用 教 具 挂 图 1、投影仪 2、电子课件 3、教学电脑 4、黑板 重点 1、组合逻辑电路的设计步骤； 2、逻辑表达式的化简； 3、由最简表达式绘制组合逻辑电路 图 难 点 1、将控制要求转换成真值表 2、卡诺图化简表达式 教 学 回 顾 组合逻辑电路的分析步骤 说明 学生在学习了《组合逻辑电路的分析》基础上，对逻辑代数的化简、真值表、逻辑门电路等步骤都有了相应程度的理解，鉴于学生在以上环节反映出的问题，在新的课程讲解中将再次强调，借助练习帮助学生更好地掌握。 教学过程 时间分配教学内容 教学 过程 教学 方法 任务目标︵2分钟︶ 任务目标：三人表决器设计 课题引入：有一场卡拉OK比赛，学校请了三个评委，如果你是电 子设计师，怎么设计一个电路能够根据“少数服从多数”的原则让评委 对选手进行评判呢？ 情境 导入 引起 注意 鼓 励 法 知识准备（约5分钟） 【例】试分析下列电路的逻辑功能。（板书步骤） 一、电路 二、表达式，化简得最简表达式 由图，可得ABC P=，P C P B P A L? + ? + ? = 化简，得C B B A L⊕ + ⊕ = 三、真值表 四、功能 “不一致”电路。 积极思考：功能电路 A B C L A B C L 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 老师 引导 学生 讨论 多媒 体演 示 板书 结果 讨 论 法 演 示 法 归 纳 法 & & & & ≥1 A B C L P 微程序控制器的基本原理详细图解 1、控制存储器：控制存储器是微程序控制器中的核心部件，通常由只读存储器ROM器件实现，简称控存。 2、微指令：控制存储器中的一个存储单元（字）表示了某一条指令的某一操作步骤的控制信号，以及下一步骤的有关信息，称该字为微指令。 作用：准确提供了指令执行中的每一步要用的操作信号及下一微指令的地址。 3、微程序：全部微指令的集合称为微程序。 4、微程序控制器的基本工作原理：根据IR（指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。 5、得到下一条微指令的地址的有关技术：要保证微指令的逐条执行，就必须在本条微指令的执行过程中，能得到下一条微指令的地址。 形成下条微指令地址（简称下地址）可能有下列五种情况： ①下地址为本条微指令地址加1； ②微程序必转某一微地址，可在微指令中给出该微地址值； ③根据状态标志位，选择顺序执行或转向某一地址； ④微子程序的调用及返回控制，要用到微堆栈； ⑤根据条件判断转向多条微指令地址中的某一地址，比③更复杂的情况。 如：若C=1，转移到 A1 微地址； 若S=1，转移到 A2 微地址； 若Z=1，转移到 B1 微地址； 这种情况，在微指令中直接给出多个下地址是不现实的，应找出更合理的解决方案。 计算机的微程序控制器和组合逻辑控制器（硬连线）在组成和运行原理上有何 相同和不同之处？它们各有哪些优缺点？ 答：微程序的控制器和组合逻辑的控制器是计算机中两种不同类型的控制器。 共同点：①基本功能都是提供计算机各个部件协同运行所需要的控制信号；②组成部分都有程序计数器PC，指令寄存器IR；③都分成几个执行步骤完成每一条指令的具体功能。 不同点：主要表现在处理指令执行步骤的办法，提供控制信号的方案不一样。微程序的控制器是通过微指令地址的衔接区分指令执行步骤，应提供的控制信号从控制存储器中读出，并经过一个微指令寄存器送到被控制部件。组合逻辑控制器是用节拍发生器指明指令执行步骤，用组合逻辑电路直接给出应提供的控制信号。 微程序的控制器的优点是设计与实现简单些，易用于实现系列计算机产品的控制器，理论上可实现动态微程序设计，缺点是运行速度要慢一些。 组合逻辑控制器的优点是运行速度明显地快，缺点是设计与实现复杂些，但随着EDA 工具的成熟，该缺点已得到很大缓解。 组合逻辑控制器和微程序控制器2011-2-15 来源：深圳市恒益机电设备有限公司>>进入该公司展台组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。 组合逻辑控制器的设计步骤 第三章组合逻辑电路的分析和设计 [教学要求] 1.掌握逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式； 2.掌握逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法； 3.了解最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的使用。 4.掌握组合逻辑电路的分析和设计方法； 5.了解组合电路中的竞争和冒险现象、产生原因及消除方法。 [教学内容] 1．逻辑代数的三种基本运算、三项基本定理、基本公式和常用公式 2．逻辑函数的公式化简法和卡诺图化简法 3．最小项、最大项、约束项的概念及其在逻辑函数化简中的使用 4．组合逻辑电路的分析方法 5．组合逻辑电路的设计方法 6．组合电路中的竞争和冒险现象、产生原因及消除方法 组合逻辑电路――在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而和先前状态无关的逻辑电路。 组合逻辑电路具有如下特点： （1）输出、输入之间没有反馈延迟通路； （2）电路中不含记忆单元。 3.1 逻辑代数 逻辑代数是分析和设计逻辑电路不可缺少的数学工具。逻辑代数提供了一种方法，即使用二值函数进行逻辑运算。逻辑代数有一系列的定律和规则，用它们对数学表达式进行处理，可以完成对电路的化简、变换、分析和设计。 一、逻辑代数的基本定律和恒等式 常用逻辑代数定律和恒等式表：P90 加乘非 基本定律 结合律 交换律 分配律 反演律（摩根定律） 吸收律 其他常用恒等式 表中的基本定律是根据逻辑加、乘、非三种基本运算法则，推导出的逻辑运算的一些基本定律。对于表中所列的定律的证明，最有效的方法就是检验等式左边的函数和右边函数的真值表是否吻合。 证明： 证明如下： 二、逻辑代数的基本规则 实验4.9 组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法与测试方法 2.了解组合逻辑电路的竞争冒险现象 二、实验仪器与器材 1.集成与非门若干块 2.数字实验箱一台 三、实验原理 组合逻辑电路的设计是给定一定的逻辑功能，要求用门电路实现这一逻辑功能。用小规模集成电路(SSI)进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： （1）根据实际问题对逻辑功能的要求，定义输入输出逻辑变量，列出真值表。（2）通过化简和变换得到符合要求（一般为与非关系）的最简逻辑表达式。（3）根据最简的逻辑表达式画出逻辑图，实现逻辑功能。 组合逻辑电路设计的关键之一，是对输入逻辑变量和输出逻辑变量作出合理的定义，在定义时，应注意以下几点： （1）有具有二值性的命题才能定义成输入或输出逻辑变量。 （2）把逻辑变量取1值的定义表达清楚。 组合逻辑电路的设计都是在理想的情况下进行的，即假定一切逻辑器件都没有延迟效应。但事实并非如此，信号通过任何导线和器件都存在一个响应时间。由于工艺上的原因，各器件的延迟时间离散型非常大，往往按照理想情况下设计的逻辑电路，在实际工作中有可能会产生错误输出。一个组合逻辑电路，在它的输入信号变化时，输出出现瞬时错误的现象称为组合逻辑电路的冒险现象。冒险现象直接影响数字设备的可靠性和稳定性，故要设法消除。 四、实验内容 1.设计一个交通灯报警电路。在三个输入变量中，当两个或两个以上输入端为 “1”时，属不正常状态，应该发出报警。 （1）逻辑抽象 输入变量为A、B、C三个交通灯，灯亮时认为是“1”，灯灭时为“0”。输出变量为Y，正常时，输出为“0”，灯不亮铃不响；出现故障时，输出为“1”，灯亮铃响。 一、实验课题 实验要求： 按照题目要求用硬布线（组合逻辑）控制法设计一个简单模型机的控制单元CU（微操作信号产生电路），决定外部的端口（名称、有效电平）和内部各元件的连接，画出系统框图和逻辑图，设计仿真数据，用VHDL编程和仿真。 主要元件设计： 1．指令译码器 功能要求：3-8译码器。 2．控制单元 功能要求：假设该模型机有8条不同类型的指令。包括：算术运算、逻辑运算、移位、数据传送、访存操作、转移等。根据每条指令的功能和时序，分析其执行过程中需要在各个阶段产生的全部微操作，导出产生这些微操作控制信号的逻辑。 3．用层次结构设计的方法设计一个控制单元CU（微操作控制信号产生电路）。包括指令译码器和控制单元。 功能要求：能够正确产生8条不同指令在执行过程中（每个机器周期、每拍）发出的全部微操作。 二、逻辑设计 写该实验的逻辑设计，包括：顶层系统框图，下层各主要元件的系统框图。顶层和下层各主要元件的端口（引脚）描述：端口名称、功能、有效电平、位数等。逻辑图，必须在图中清楚地标出每个内部连接线的Signal（与VHDL 程序中的Signal一致）。根据所用的描述方式，可能还需要有：真值表/功能表/逻辑函数等。 1、3-8译码器： 系统框图： S是工作信号，当S=1时，3-8译码器工作；当S=0时，3-8译码器不工作。A是输入信号，Y是输出信号 S A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 加法 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 与 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 或 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 左移 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 右移 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 数据传送 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 取数 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 无条件转移 0 ×××0 0 0 0 0 0 0 0 Y(0)<=S and (not A(2)) and (not A(1)) and (not A(0)); Y(1)<=S and (not A(2)) and (not A(1)) and A(0); Y(2)<=S and (not A(2)) and A(1) and (not A(0)); 控制器的种类及工作原理 控制器（英文名称：controller）是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 控制器的分类有很多，比如LED控制器、微程序控制器、门禁控制器、电动汽车控制器、母联控制器、自动转换开关控制器、单芯片微控制器等。 一、种类概括简介： 1.LED控制器(LED controller)：通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。控制器根据预先设定好的程序再控制驱动电路使LED阵列有规律地发光，从而显示出文字或图形。 2.微程序控制器：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 3.门禁控制器：又称出入管理控制系统(Access Control System) ，它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合，体现一种智能化的管理手段。 4.电动汽车控制器：电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。 二、电动车控制器工作原理说明 电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。电动车就目前来看主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等，电动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点。 电动车控制器近年来的发展速度之快使人难以想象，操作上越来越“傻瓜”化，而显示则越来越复杂化。比如，车速的控制已经发展到“巡航锁定”、驱动 第十章控制单元的设计 本章以10条机器指令为例，介绍控制单元的两种设计方法。 第一节组合逻辑设计 一、组合逻辑控制单元框图 从控制单元的外特性图中可以看出，指令的操作码是决定控制单元发出不同控制信号的关键。为了简化控制单元的逻辑，将存放在IR的n位操作码经过一个译码电路产生2n个输出，这样，每对应一种操作码便有一个输出送至CU。当然，若指令的操作码长度可变，指令译码线路将更复杂。 控制单元的时钟输入实际上是一个脉冲序列，其频率即为机器的主频，它使CU能按一定的节拍(T)发出各种控制信号。节拍的宽度应满足数据信息通过数据总线从源到目的所需的时间。以时钟为计数脉冲，通过一个计数器，又称节拍发生器，便可产生一个与时钟周期等宽的节拍序列。如果将指令译码和节拍发生器从CU中分离出来，便可得简化的控制单元框图，如下图所示。 二、微操作的节拍安排 假设机器采用同步控制，每个机器周期包含3个节拍，而且CPU内部结构为非总线结构，其中MAR和MDR分别直接和地址总线和数据总线相连，并假设IR的地址码部分与MAR之间有通路。 安排微操作节拍时应注意三点： 第一，有些微操作的次序是不容改变的，故安排微操作节拍时必须注意微操作的先后顺序。 第二，凡是被控制对象不同的微操作，若能在一个节拍内执行，应尽可能安排在同一个节拍内，以节省时间。 第三，如果有些微操作所占的时间不长，应该将它们安排在一个节拍内完成，并且允许这些微操作有先后次序。 按上述三条原则，以第九章中所分析的10条指令为例，其微操作的节拍安排如下： 1．取指周期微操作的节拍安排 ①根据原则二，T0节拍可安排两个微操作：PC→MAR，1→R； ②根据原则二，T1节拍可安排M（MAR）→MDR和(PC)+1→PC两个微操作。 ③T2节拍可安排MDR→IR,考虑到指令译码时间较短，根据原则三，可将指令译码OP(IR) →ID也安排T2节拍内； 实际上(PC)+1→PC操作也可安排在T2节拍内，因一旦PC→MAR后，PC的内容就可修改。 2．间址周期微操作的节拍安排 T0 Ad(IR) →MAR，1→R T1 M(MAR) →MDR T2 MDR→Ad(IR) 3．执行周期微操作的节拍安排 ·非访存指令 ①清除累加器指令CLA。 该指令在执行周期只有一个微操作，按同步控制的原则，此操作可安排在T0～T2的任一节拍内，其余节拍空，如 T0 T1 T2 0→AC ②累加器取反指令COM。 同理，用加器取反操作可安排在T0~T2的任一节拍中，即 T0 T1 T2 ③算术右移一位指令SHR。组合逻辑控制器工作原理
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