数字电路设计与逻辑验证
数字电路设计是计算机领域中重要的一环，涉及到电路的逻辑功能、信号传输和数据处理等方面。在数字电路设计中，逻辑验证则是确保
电路工作正常并符合设计要求的关键步骤。本文将介绍数字电路设计
的基本概念、常用工具以及逻辑验证的方法与流程。
一、数字电路设计概述
数字电路是由逻辑门、触发器和存储器等基本元件组成的，通过这
些元件的组合与连接可以实现各种逻辑运算和数据处理功能。数字电
路设计的目标是根据给定的功能要求，设计出满足这些要求的电路结
构和逻辑关系。常见的数字电路设计包括组合逻辑电路和时序逻辑电路，分别用于处理静态数据和时序数据。
二、数字电路设计工具
在数字电路设计中，常用的设计工具包括逻辑仿真软件和综合工具。逻辑仿真软件可以模拟电路的运行过程，帮助设计者验证电路功能是
否正确。综合工具则将高级逻辑描述语言转换为标准逻辑元件的组合，帮助设计者实现电路的自动化设计。
三、数字电路设计流程
数字电路设计的流程主要包括需求分析、电路设计、电路仿真和电
路验证。需求分析阶段主要确定电路的功能要求和性能指标。电路设
计阶段将功能需求转化为逻辑电路的结构和连接关系。电路仿真阶段
通过逻辑仿真软件进行验证，确保电路功能正确。电路验证阶段通过
硬件测试和示波器观测等方式，验证电路在实际运行中的正确性和稳定性。
四、逻辑验证方法
逻辑验证是保证电路设计正确的重要环节，常用的逻辑验证方法主要包括仿真验证和形式化验证。仿真验证通过运行电路模型并输入测试向量，验证电路的功能是否符合预期。形式化验证则通过数学推理和逻辑演算等方法，验证电路的正确性。
五、逻辑验证流程
逻辑验证的流程主要包括测试计划、测试用例生成、仿真验证和结果分析。测试计划确定了测试的目标和方法，测试用例生成产生一系列的输入数据以测试电路功能。仿真验证通过运行测试用例并观察仿真结果，判断电路的正确性。结果分析阶段分析仿真结果并进行问题定位和修复。
六、数字电路设计的挑战与发展趋势
数字电路设计面临着不断增加的复杂性和挑战。如今，随着技术的发展，数字电路设计正朝着低功耗、高性能和高可靠性等方向发展。而人工智能、物联网和边缘计算等新兴技术的迅猛发展，也对数字电路设计提出了新的需求和挑战。
在数字电路设计的过程中，逻辑验证是确保电路正确工作的关键一步。通过合理的设计流程和逻辑验证方法，可以提高电路设计的准确
性和稳定性。希望本文对数字电路设计与逻辑验证有所帮助，并为读者提供一些参考和指导。
数字电路仿真与验证 数字电路是现代电子技术的基础，广泛应用于计算机、通信和其他电子设备中。数字电路的设计和验证是确保电路能够按照预期工作的关键步骤。本文将介绍数字电路仿真与验证的重要性以及常用的方法和工具。 一、数字电路仿真的意义 数字电路的设计过程复杂且耗时，因此在将其实际制造之前，必须通过仿真来验证其功能和性能。数字电路仿真的主要目的是通过计算机模拟电路行为，检查其逻辑功能、时序性能和稳定性。具体来说，仿真可以帮助设计师发现和解决潜在的问题，减少设计错误和重复制造的风险，提高电路设计的可靠性和效率。 二、数字电路仿真的方法 1. 行为级仿真：行为级仿真是通过对数字电路的逻辑功能进行建模和测试。在这种仿真方法中，电路的输入和输出通过逻辑信号表示，并在仿真器中进行模拟计算。这种仿真方法可以验证电路是否满足设计要求，并帮助发现逻辑错误。 2. 时序级仿真：时序级仿真是针对时序电路设计的一种仿真方法。时序电路涉及时钟信号和时序逻辑，需要确保电路正确地响应时钟的上升沿和下降沿。时序级仿真可以验证时序电路的时序特性，包括信号延迟、时钟抖动和稳定性等。
3. 功能级仿真：功能级仿真可以对整个数字系统进行仿真，包括多个数字电路模块的集成。通过功能级仿真，可以验证数字系统的整体功能和性能，以及各个模块之间的接口和通信。 三、数字电路仿真工具的选择 1. SPICE仿真工具：SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是一种常用的模拟电路仿真工具，可以用于数字电路的仿真。它可以帮助设计师验证电路的逻辑和模拟行为，并检查电路的时序特性。 2. HDL仿真工具：HDL（Hardware Description Language）仿真工具是专门用于数字电路设计的仿真工具。常用的HDL语言包括VHDL （VHSIC Hardware Description Language）和Verilog HDL。这些工具可以帮助设计师对数字电路进行行为级和时序级的仿真。 3. EDA工具：EDA（Electronic Design Automation）工具是一类集成的电子设计自动化工具，可以用于数字电路的仿真和验证。常用的EDA工具包括Cadence、Mentor Graphics和Synopsys等。这些工具提供了更高级别的仿真和验证功能，可以帮助设计师更全面地评估电路的性能和可靠性。 四、总结 数字电路仿真与验证是确保电路设计正确性和可靠性的重要步骤。通过仿真可以发现和解决潜在问题，减少设计错误和重复制造风险。常见的仿真方法包括行为级仿真、时序级仿真和功能级仿真。根据需
数字逻辑与电路设计 数字逻辑与电路设计是计算机科学与工程领域中的重要基础学科， 它涉及到计算机中数字信号的处理与传输，以及数字电路的设计与实现。在如今信息技术高速发展的时代，数字逻辑与电路设计的知识变 得尤为重要。本文将介绍数字逻辑与电路设计的基本概念、应用领域 以及设计流程。 一、数字逻辑的基本概念 数字逻辑是计算机中用来处理和运算二进制信号的逻辑系统。它以 0和1来表示逻辑状态，通过与、或、非等逻辑门实现逻辑运算。这些 逻辑门可以组合成复杂的逻辑电路，实现各种数字运算、逻辑运算和 控制功能。 数字逻辑中的基本元素包括逻辑门、触发器、计数器等。逻辑门用 来进行逻辑运算，包括与门、或门、非门等；触发器用来存储和传输 数据，包括D触发器、JK触发器等；计数器用来计数和产生时序信号。 二、数字电路的应用领域 数字电路广泛应用于计算机、通信、控制等领域，它是现代电子设 备中的核心组成部分。以下是数字电路在不同领域的几个典型应用： 1. 计算机：数字电路在计算机中起到控制和运算的作用。计算机的 中央处理器、存储器、输入输出接口等都是由数字电路组成的。
2. 通信：数字电路在通信系统中负责信号的编码、解码和传输。例 如调制解调器、数字信号处理器等都是数字电路的应用。 3. 控制：数字电路用于各种自动控制系统。例如数字控制器、工业 自动化设备等都需要数字电路进行控制。 4. 显示：数字电路在显示技术中起到关键作用。例如数码管、液晶 显示屏等都是数字电路驱动的。 三、数字电路的设计流程 数字电路的设计包括设计规格、逻辑设计、电路设计和验证等步骤。下面是一个典型的数字电路设计流程： 1. 设计规格：明确设计的需求和规范，包括功能要求、性能要求等。 2. 逻辑设计：根据设计规格，利用逻辑门和触发器等基本元件进行 逻辑电路的设计。可以使用逻辑图、真值表、状态转换图等进行描述 和分析。 3. 电路设计：在逻辑设计的基础上，将逻辑电路转换为电路图。选 择适当的电子元件，进行连线和布局等。 4. 仿真验证：利用电子设计自动化工具进行电路的仿真验证。验证 电路的功能是否符合设计规格，并进行性能评估。 5. 原型制作：根据设计电路进行实物样品的制作。例如PCB制作、元件焊接等。 6. 产业化生产：根据原型进行批量生产，用于实际应用。
实验二组合逻辑电路的分析与设计 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。 2、加深对基本门电路使用的理解。 二、实验设备与器件 1、数字逻辑实验箱 2、器件 74LS00 2片 74LS20 1片 三、实验原理 1、组合逻辑电路是最常用的数字电路，在电路结构上基本是由逻辑门电路组成。常见的典型电路有编码器、译码器、数据选择器、比较器、全加器等。组合逻辑电路的分析，就是找出给定逻辑电路输出和输入之间的关系，从而了解其逻辑功能。一般分析方法如下： (1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； (2)化简和变换各逻辑表达式； (3)列出真值表； (4)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 2、组合逻辑电路的设计就是按照具体逻辑命题设计出最简单的组合电路。设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，方法如下： (1)分析给定的实际逻辑问题的因果关系，确定输入和输出变量，进行逻辑状态赋值； (2)根据给定的因果关系，列出真值表； (3)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式； (4)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路； (5)最后，用实验来验证设计的正确性。
四、实验室操作实验内容 1、组合逻辑电路的分析。 （1）测试图4.1所示电路逻辑功能。A、B、C为输入变量，F为输出变量。 1）由图写出输出端F的逻辑表达式：F=_________________________。 2）对逻辑表达式进行化简：F=_________________________。 3）按F的最简表达式列出真值表。填入表4.1中。 4）根据真值表确定此电路的功能为：_____________________________。 5）按图4.1在实验箱上连接电路，A、B、C接实验箱的逻辑电平开关，F接发光二极管。按表4.1改变输入端的逻辑状态，将实测结果填入表4.1中。比较实测值和理论值是否一致。 A C 图4.1 组合逻辑电路
HUNAN UNIVERSITY 数字电路与逻辑设计实验报告 2016 年12 月 27 日 学生姓名 董雪婧 学生学号 201526010301 专业班级 软件工程1503 指 导 老 师 何海珍
实验一：素数检测器的设计与仿真 一、实验目的 1．实验前，进行预习； 2．利用课余时间，在规定的时间内完成实验。 3．实验报告内容有： 素数检测器的逻辑图； 用VHDL语言设计素数检测器，用尽量多的方法来描述； 4．实验结束前，要将素数检测器的仿真波形文件拷贝，实验报告需要。二、实验原理 对于4位输入组合N＝N3N2N1N0，当N＝1、2、3、5、7、11、1 3时该函数输出为1，其他情况输出为0” 逻辑图 四位素数检测器的标准和设计
四位素数检测器最小化后的设计 VHDL程序 数据流描述： 波形图 三、实验内容 实验步骤（解题思路）根据题目，建立文档，新建Quartus文件；根据设计图连接电路； 根据其编写VHDL程序； 仿真，绘制波形图；
四、结果分析 虽然异或不是开关代数的基本运算之一，但是在实际运用中相当普遍地使用分立的异或门。大多数开关技术不能直接实现异或功能，而是使用多个门设计 关键代码 1.根据设计图连接电路 2.VHDL 程序 仿真结果
实验二：加法器的设计与仿真 一、实验目的 1．实验前，进行预习； 2．利用课余时间，在规定的时间内完成实验。 3．实验报告内容有： 全加器的逻辑图； 用VHDL语言设计全加器； 4．实验结束前，要填将3种电路的仿真波形文件拷贝，实验报告需要。 二、实验原理 1．全加器 用途：实现一位全加操作 逻辑图 真值表 X Y CIN S COUT 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1
数字电路与逻辑设计实验报告总结《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 **大学信息学院20XX年至2020年下学期《数字电路与逻辑设计实验》实验报告 实验名称：组合逻辑电路教师： 学号：xxxxxxxxx姓名： 序号： 33 上课日期：2020.4.11班级：周六三四节 一、 实验器材（芯片类型及数量） 芯片类型数量 QuartusII实验平台1台 7454芯片1片 四2输入与或非门74LS28芯片1片四2输入与非门74LS00芯片10片注释： 其中九片四2输入与非门74LS00芯片用于实验一，一片四2输入与非门74LS00芯片和其余器用于实验二。 二、 实验原理 数字电路按逻辑功能和电路结构的不同特点，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。组合逻辑电路是根据给定的逻辑问题，设计出能实现逻辑功能的电路。用小规模集成电路实现组
合逻辑电路，要求是使用的芯片最少，连线最少。一般设计步骤如下： 1、首先根据实际情况确定输入变量、输出变量的个数，列出逻辑真值表。 2、根据真值表，一般采用卡诺图进行化简，得出逻辑表达式。 3、如果已对器类型有所规定或限制，则应将函数表达式变换成与器类型相适应的形式。 4、根据化简或变换后的逻辑表达式，画出逻辑电路。 5、根据逻辑电路图，查找所用集成器的管脚图，将管脚号标在电路图上，再接线验证。 三、 实验内容及原理图 1. Analysis of binatorial Logic Circuits（组合逻辑电路分析） Aim: To get the logical function of the digital circuit（目的:得到数字电路的逻辑功能） • Step 1 get the logical function of the digital circuit（步骤1得到数字电路的逻辑功能） • Get the logical expression step by step from the input to the output.（从输入到输出，一步一步地获取逻辑表达式）
第10章数字逻辑电路基本设计方法 中、小规模数字集成电路按照逻辑功能的特点分类，可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。因此，按照逻辑功能的特点，数字逻辑电路基本设计方法分为组合逻辑电路设计方法和时序逻辑电路设计方法。按照电路使用器件的集成度不同，数字逻辑电路基本设计方法又可分为标准化设计方法和最小化设计方法。 选用SSI器件（小规模集成电路）设计电路的方法称为标准化设计方法。在标准化设计过程中，系统设计、逻辑设计、器件选择相互比较独立，各器件之间的相互制约较少，设计者可使用卡诺图、布尔代数等成熟的设计技术，其设计目标在于以极少的器件实现所要求的逻辑功能。 选用MSI器件（中规模集成电路）设计电路的方法称为最小化设计方法。在最小化标设计过程中，系统设计、逻辑设计和器件选择之间紧密联系，相互影响，使电路中逻辑门向数量最少的设计方向努力，已不再是十分重要的工作。正确地选择MSI器件，更经济的实现所需要的功能，已成为更重要的设计步骤。此外，MSI器件因其集成度高，能够降低系统的功耗，改善系统可靠性。 总之，设计任务的主要目标是得到一个有正确响应的系统，既能实现所要求的逻辑功能，又能按规定的速度进行操作。同时，电路简单、降低成本也是追求的目标。一个简单的数字电路的成本，最方便的计算方法是用实现它的器件的数量来衡量。所用器件的总数降至最少，也就实现了硬件价格的最低。 10.1 组合逻辑电路设计方法 组合逻辑电路的特点就是该电路任一时刻的输出信号仅取决于当时的输入信号，而与电路原来的状态无关。因此，组合逻辑电路中不含存储器件（例如触发器、寄存器等），且输入端与输出端之间无反馈回路。 设计者应根据给出的实际逻辑问题，设计并实现这一逻辑功能的逻辑电路。电路设计的基本要求是功能正确，电路简单，在保证实现所有要求的逻辑功能前提下尽量降低电路的成本。
数字电路与逻辑设计实验教程课程设计 一、课程设计的意义 数字电路与逻辑设计是计算机科学与技术专业中的一门基础课程，对于培养学生的计算机硬件基本技能和综合能力具有重要意义。为了更好地落实教育部关于普及与提高高等教育质量的要求，提高学生的实际能力和创新思维能力，本文介绍了数字电路与逻辑设计实验教程的课程设计方案。 二、课程设计的目标 本次课程设计旨在： 1.培养学生的数字电路与逻辑设计的实际操作能力，提高学生自主学习 和解决问题的能力； 2.提高学生的创新思维能力和综合能力，让学生能够从综合的角度把握 整个实验过程，并从中发现问题； 3.丰富学生的实践经验，为他们今后的研究和工作打下坚实的基础。 三、课程设计的内容 数字电路与逻辑设计的实验教程通常包括以下几个环节： 1. 环境搭建 学生需自己搭建数字电路实验的开发环境，包括安装实验所需的软件和硬件设备，以及了解基本的硬件知识。
2. 实验设计 本环节学生需要完成一些小型的数字电路实验，例如第一次实验可以制作一个简单的逻辑门，而后的实验可以逐渐增加难度，例如制作多路复用器、计数器、加法器等。 3. 实验调试 在完成实验设计后，学生需要自行调试实验，找到实验中出现的问题并解决。 4. 实验报告 在完成实验后，学生需撰写实验报告，包括实验设计、实验调试过程中遇到的问题以及解决方法、实验结果等。 四、课程设计的建议 在实验教学中，应该注重以下几点，以规范和提高实验教学的效果。 1. 教学目标明确 教学目标应该明确，例如学生需要完成什么样的实验，要学会哪些调试技巧，需要掌握什么样的知识和技能。 2. 设计布置合理 实验室应当设计得合理、布置得舒适，设备应当齐全、易于维修，以方便学生进行操作和实验。 3. 教材配套完善 教材应该配套完善，包括教材的语言易懂、知识系统、实用性强等方面。
数字电路逻辑设计 数字电路逻辑设计是指使用数字电子设备、数字逻辑器件和数字逻辑元件，将数字信息进行逻辑运算和处理的过程。数字电路逻辑设计是数字系统设计的一项基础工作，广泛应用于计算机、通信、控制等领域。 数字电路逻辑设计的基本目标是根据输入输出之间的逻辑关系，设计出能够实现特定功能的电路。逻辑设计的基本元素是逻辑门，常用的逻辑门有与门、或门、非门、与非门、或非门等。逻辑门可以通过不同的组合方式实现各种逻辑运算，如与门可以实现与运算，或门可以实现或运算，非门可以实现取反运算。 在数字电路逻辑设计过程中，常使用布尔代数和逻辑代数进行逻辑表达式的求解和化简。布尔代数是由布尔运算和布尔函数构成的数学系统，主要用于处理逻辑关系和逻辑运算。逻辑代数是布尔代数的推广和扩展，将布尔代数的概念和运算推广到多值（不仅限于0和1）情况下。 逻辑设计的过程主要包括需求分析、逻辑设计、逻辑验证和物理设计等阶段。需求分析是根据系统要求和功能需求，确定电路的输入输出关系和逻辑功能；逻辑设计是基于需求分析，使用逻辑元件和逻辑门进行电路的逻辑功能实现；逻辑验证是验证逻辑电路的设计是否符合设计要求和功能需求；物理设计是将逻辑电路转化为实际的物理结构和器件。 数字电路逻辑设计需要具备一定的数学和逻辑思维能力，以及对数字电路和逻辑器件的深入理解。同时，需要熟练掌握常用
的逻辑门和逻辑元件的工作原理和应用方法，能够灵活运用布尔代数和逻辑代数进行逻辑表达式的求解和化简。 总之，数字电路逻辑设计是数字系统设计的核心环节，是实现数字信息处理的关键。只有通过合理的逻辑设计，才能设计出高效、稳定和可靠的数字电路，满足实际应用的需求。
数字电路设计与逻辑门电路原理数字电路设计是现代电子技术的重要组成部分，广泛应用于各种数字系统和计算机中。而数字电路的基本组成单元则是逻辑门电路。逻辑门电路原理是数字电路设计的基础，对于了解和掌握数字电路的设计和工作原理至关重要。 一、数字电路的基本概念和分类 1. 数字电路 数字电路是由逻辑门电路组成的电路，通过对输入信号进行逻辑运算，得到相应的输出信号。它分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。 2. 组合逻辑电路 组合逻辑电路的输出只与当前输入有关，与之前的输入信号和输出状态无关。它通过逻辑门的组合来实现逻辑运算，如与门、或门、非门等。 3. 时序逻辑电路 时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与之前的输入和输出状态有关。它通过触发器等时序元件实现存储功能，在此基础上完成复杂的逻辑功能。 二、逻辑门电路的基本原理及应用
逻辑门电路是数字电路设计中最基本的逻辑元件，用于实现各种逻 辑运算。以下介绍几种常用的逻辑门电路及其原理和应用。 1. 与门电路 与门的输出只有在所有输入都为高电平时才为高电平，否则为低 电平。它的符号为“&”，常用于逻辑运算和数据筛选等场合。 2. 或门电路 或门的输出只要有一个输入为高电平就为高电平，否则为低电平。它的符号为“|”，常用于逻辑运算和数据合并等场合。 3. 非门电路 非门的输出与输入正好相反，即输入为高电平时输出为低电平， 输入为低电平时输出为高电平。它的符号为“¬”，常用于信号反转和控 制开关等场合。 4. 异或门电路 异或门的输出只有在输入信号不相同时才为高电平，否则为低电平。它的符号为“⊕”，常用于数据比较和错误检测等场合。 三、数字电路设计的流程和注意事项 数字电路的设计过程需要按照一定的流程和注意事项进行，以确保 设计的正确性和可靠性。 1. 确定需求和规格
数字逻辑与数字电路课程设计 一、设计背景 数字逻辑与数字电路是计算机科学专业的基础课程之一，它主要涵盖了数字信 号的表示和处理，是计算机设计和实现中必备的一部分。 本次课程设计旨在让学生通过实践掌握数字逻辑和数字电路的知识，以及设计 数字电路的能力。通过完成本课程设计，学生可以加深对数字逻辑和数字电路的理解，同时提升他们的实践能力和解决问题的能力。 二、设计任务 本次课程设计主要分为两个部分：数字逻辑实验和数字电路设计。学生需要独 立完成以下设计任务： 1. 数字逻辑实验 在本部分任务中，学生需要通过实验掌握数字逻辑的知识，包括数字信号的表 示和处理，数字电路的基本构成，以及逻辑门电路的设计和实现。具体的实验内容包括： •数字信号的表示和传输实验 •逻辑门电路的设计和实现实验 •组合逻辑电路设计实验 •时序逻辑电路设计实验 以上实验的具体内容和要求将在教学过程中给出。 2. 数字电路设计 在本部分任务中，学生需要独立设计一个数字电路，该电路需要包括以下要求：
•设计一个数字电路，要求满足特定的功能需求（需在教学过程中给出） •独立完成电路设计和仿真 •备注电路设计思路和设计注意点 •编写实验报告 三、设计要求 在完成本次课程设计时，学生需要满足以下要求： 1.学生需要独立完成任务，并且不得抄袭或参考他人作业。 2.课程设计需要使用具有仿真能力的数字电路软件，如Proteus、 Multisim等。 3.设计的电路需要经过仿真验证，并且保证实验结果是正确的。 4.实验报告需要使用Markdown文本格式，并附上仿真截图和思路分析。 5.实验报告需要在规定时间内提交，逾期不予评分。 四、设计评分 本次课程设计的评分主要从以下几个方面进行考核： 1.实验报告的格式是否正确，是否能够清晰地表达设计思路和仿真结果。 2.数字逻辑实验的完成情况和实验结果是否正确。 3.数字电路设计的完成情况和电路的功能是否满足要求。 4.总体评价：包括实验的难度、完成质量和表现等。 五、结语 数字逻辑和数字电路是计算机科学专业必修的一门课程，本次课程设计旨在通 过实践提高学生的数字电路设计能力和解决问题的能力。希望每位学生都能够认真完成设计任务，并且通过本次课程设计，提升自己的专业素养和实践能力。
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。
测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 A B C 001 011
101 110 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。 仿真示意
数字电路与逻辑设计实验指导书 1. 数字电路与逻辑设计实验基本知识 在进行数字电路与逻辑设计实验之前，首先介绍一些基本知识。 1．1 数字集成电路 集成电路(Integrated Circuit)是相对分离元件而言的，简称IC。它将若干没有封装的电路元件(如晶体管、电阻等)不可分割地联在一起，并在电学上加以互连，以完成特定的功能。数字集成电路是指完成数字逻辑功能的集成电路。在数字电路与逻辑设计教学实验中，经常使用的是中、小规模数字集成电路。小规模数字集成电路主要是一些门电路，如四2输入与非门74LS00、六反相器74LS04等。中规模数字集成电路是指计数器、数据选择器等。综合实验中用到的是大规模数字集成电路，主要是CPLD和GAL。具体地说，根据集成度的大小,集成电路分成SSI、MSI、LSI和VLSI四种，早期的小规模集成电路SSI (Small—ScaleIntegration)中封装的是单门、双门、四门或多个门及双触发器、四触发器等。随着半导体集成工艺的进展及一些逻辑部件的标准化和系列化，出现了中规模集成器件MSI(Medium—SI)和大规模集成器件LSl(Large-SI)。一般MSI每片器件上集成的门数在100个以下，LSI每片器件集成的门数在100个以上，而当今超大规模集成器件VLSI(Very Large-SI)中的门数已可做到数百万个。通常VLSI是一些专门功能的电路、微处理机、存储器等器件。 组合电路设计方法，多数是以SSI器件为基础。目前在数字系统中均广泛地采用以LSI 及MSI为基础，辅以一些SSI。在设计过程中主要是理解和分析清楚设计要求，选择合适的LSI或MSI器件，辅以一些SSI器件将它们组成符合设计要求的电路。采用MSI器件为基础的设计，主要考虑的是所设计的电路能否满足功能要求、可靠性要求及价格要求，尽量减少集成器件的个数(而不是门数)。 目前LSI及MSI产品主要有两大系列：TTL逻辑系列及MOS逻辑系列(ECL系列仅在少数超高速电路中应用)。TTL系列用得较广泛，目前MOS工艺不断进展，其器件速度也已逐步赶上TTL系列．由于它功耗低、价格低，目前已应用得很广泛。从逻辑设计的方法上看，应用哪一系列并无大的差别。 目前国内外常用的TTL／SSI和TTL／MSI集成电路系列是SN54／74系列(或简称54／74系列)。54系列是军用产品，工作温度范围宽(-55℃～125℃)、功耗小、速度高，当然价格也很高。74系列是民用产品，上述指标均较54系列低，但价格相对低廉。SN54／74系列中又分四档，即SN54／74系列，SN54H／74H高速系列、SN54S／74S肖特基系列及SN54LS／74LS低功耗肖特基系列。 中、小规模数字IC中最常用的是TTL电路和CMOS电路。TTL是晶体管—晶体管逻辑的简称，CMOS是互补金属氧化物半导体工艺的简称。中、小规模CMOS数字集成电路主要是4XXX／45XX(X代表0到9的数字)系列。TTL电路与CMOS电路各有优缺点。TTL 速度高，CMOS电路功耗小、电源范围大、抗干扰能力强。由于TTL在世界范围内应用极
数字电路与逻辑设计习题及参考答案 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