数字电路 仿真实验

数字电路仿真实验报告班级通信二班姓名：孔晓悦学号：10082207 作业完成后,以班级为单位,班长或课代表收集齐电子版实验报告,统一提交.文件命名规则如“通1_王五_学号”一、实验目的1. 熟悉译码器、数据选择器、计数器等中规模数字集成电路（MSI）的逻辑功能及其使用方法。

2. 掌握用中规模继承电路构成逻辑电路的设计方法。

3. 了解EDA软件平台Quartus II的使用方法及主要功能。

二、预习要求1. 复习数据选择器、译码器、计数器等数字集成器件的工作原理。

2. 熟悉所有器件74LS153、74LS138、74LS161的功能及外引线排列。

3．完成本实验规定的逻辑电路设计项目，并画出接线图，列出有关的真值表。

三、实验基本原理1．译码器译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的高、低电平信号。

译码器按功能可分为两大类，即通用译码器和显示译码器。

通用译码器又包括变量译码器和代码变换译码器。

变量译码器是一种完全译码器，它将一系列输入代码转换成预知一一对应的有效信号。

这种译码器可称为唯一地址译码器。

如3线—8线、4线—16线译码器等。

显示译码器用来将数字或文字、符号的代码译成相应的数字、文字、符号的电路。

如BCD-七段显示译码器等。

2．数据选择器数据选择器也陈伟多路选择器或多路开关，其基本功能是：在选择输入（又称地址输入）信号的控制下，从多路输入数据中选择某一路数据作为输出。

因此，数据选择器实现的是时分多路输入电路中发送端电子开关的功能，故又称为复用器。

一般数据选择器有n 个地址输入端，2n错误!未找到引用源。

个数据输入端，一个数据输出端或反码数据输出端，同时还有选通端。

目前常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1、16选1等多种类型。

3．计数器计数器是一个庸医实现技术功能的时序部件，它不仅可以用来对脉冲计数，还常用作数字系统的定时、分频、执行数字运算以及其他一些特定的逻辑功能。

74LS161是4位同步二进制计数器，它除了具有二进制加法计数功能外，还具有预置数、保质和异步置零等附加功能。

课程设计（大作业）报告课程名称：数字电子技术课程设计设计题目：多功能数字时钟的设计、仿真院系：信息技术学院班级：二班设计者：张三学号：79523指导教师：张延设计时间：2011年12月19日至12月23日信息技术学院昆明学院课程设计（大作业）任务书一、设计目的为了熟悉数字电路课程,学习proteus软件的使用，能够熟练用它进行数字电路的仿真设计，以及锻炼我们平时独立思考、善于动手操作的能力，培养应对问题的实战能力，提高实验技能，熟悉复杂数字电路的安装、测试方法，掌握关于多功能数字时钟的工作原理，掌握基本逻辑们电路、译码器、数据分配器、数据选择器、数值比较器、触发器、计数器、锁存器、555定时器等方面已经学过的知识，并能够将这些熟练应用于实际问题中，我认真的动手学习了数字时钟的基本原理，从实际中再次熟悉了关于本学期数字电路课程中学习的知识，更重要的是熟练掌握了关于proteus软件的使用，收获颇多，增强了自己的工程实践能力。

另外，数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

因此，我们此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。

而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。

且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。

通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。

二、设计要求和设计指标设计一个数字时钟，具有“秒”、“分”、“时”计时和显示功能。

小时以24小时计时制计时；具有校时功能，能够对“分”、“时”进行调整；能够进行整点报时，报时规则为：在59Min51s后隔秒发出500Hz的低音报时信号，在59min59s时发出1kHz的高音报时信号，声响持续1s。

“数字电路仿真实验”的操作方法数字电路虚拟实验台vlab采用多媒体虚拟实验台和电路仿真相结合，使实验更加真实和有趣！数字电路的主要器件为集成电路，所测试内容主要为逻辑和时序关系，不同于模拟电路。

a)电路的搭接数字仿真实验环境为一数字实验台，如图2.16所示。

图2.1数字实验平台在画面中间为几块面包板，上方为一排指示灯，当指示灯下对应的插孔为高电平时指示灯亮，低电平时指示灯灭。

面包板下方自左至右依次为：电源开关、电源指示灯、+5V电源插孔、GND插孔、一排逻辑开关。

输入开关往上拨为开，其对应的指示灯量，表示其上方的插孔为高电平。

输入开关往下拨为关，其对应的指示灯灭，表示其上方的插孔为低电平。

输入开关右侧为连续时钟脉冲，其频率可调。

再往右为上升沿脉冲和下降沿脉冲及其按钮，当按某一按钮时产生相应的脉冲。

在面包板上方有一排指示灯，用来指示电路输出的状态。

在数字仿真实验环境的左上方为一集成块模型，单击此集成块模型则出现卡片式的数字集成器件库，共有门电路、触发器、译码器和其他等不同类器件库，如图2.6所示。

(1) 单击需要类型的标签，选择相应的器件，当鼠标移至器件处时，鼠标指针变成小手状，表示可以选取该器件。

(2) 按住鼠标左键，并移至合适位置，释放左键，将选取的器件放置在该处，(3) 在器件上方按住左键移动可以调整器件的位置，单击器件库画面左上方的返回箭头可以关闭器件库画面。

例如要验证一个二输入与非门的功能，可点击门电路标签，选取74LS00集成块并拖到实验板上对应插好，如图2.17所示。

图2.2集成块的接入用右键点击集成块，可以显示其逻辑功能，如图2.18所示。

图2.3集成块逻辑功能显示面包板的右上方为几根不同颜色的导线，将鼠标指针移至导线上并点击，则鼠标变成小手状，表示已选中该颜色的导线。

将小手移至面包板上的某孔处单击鼠标左键则将导线一端插入面包板，再移至另一孔处单击左键则将导线另一端插入该孔处，在连接的过程中途若单击右键则导线在此处产生一拐点，用此功能可使导线的连接更加整齐美观。

南昌大学实验报告学生姓名：罗族学号: 6103413001 专业班级：生医131班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩：实验十、基于Multisim数字电路仿真实验一、实验目的1、掌握虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，如数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。

2、进一步了解Multisim仿真软件基本操作和分析方法。

二、实验原理从逻辑分析仪中可以得出74LS138的八个输出端每次输出时，只有一个为低电平，其余为高电平。

字发生器三个输出端信号以‘000-111’二进制循环输入到138的三个输入端ABC。

通过74LS138的真值表可以得出每次八个输出端只有一个低电平，其余七个输出高电平，该结果与逻辑分析仪的显示结果一致，从而通过数字信号发生器与逻辑分析仪可测试得出74LS138译码器逻辑功能三、实验设备Multisim虚拟仪器中的74Ls138，字发生器，逻辑分析仪。

四、实验内容用数字信号发生器和逻辑分析仪测试仪74LS138译码器逻辑功能自拟实验步骤，记录实验结果并进行整理分析。

五、实验步骤1．按设计好的电路连接电路，如图1所示图 12．在Multisim工作区中点击‘字发生器’，在字生器中选择‘循环‘控制，设置中选用上数序计数器，显示类型为二进制，频率为1kHz.图 23．运行仿真电路，点击‘逻辑分析仪’观察74LS138输出的信号变化，运行仿真后，在逻辑分析仪中可观察到输出信号的变化波形以及输入信号波形变化。

六、实验结果及数据分析图 3七、实验总结：通过这次实验了解了虚拟仪器库中关于测试数字电路仪器的使用方法，如数字信号发生器和逻辑分析仪的使用。

进一步了解Multisim仿真软件基本操作和分析方法。

数字电路实验M u l t i s i m仿真HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】实验一逻辑门电路一、与非门逻辑功能的测试74LS20（双四输入与非门）仿真结果二、门）三、与或非门逻辑功能的测试四、现路；一、分析半加器的逻辑功能二.74LS138接成四线-十六线译码器 00000001011110001111（2）用一片74LS153接成两位四选一数据选择器； （3）用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器（1）设计一个有A 、B 、C 三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y 1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y 2=1）。

以上四个小设计任做一个，多做不限。

还可以用门电路搭建实验三 触发器及触发器之间的转换1. D 触发器逻辑功能的测试(上升沿)2. JK 触发器功能测试（下降沿）Q=0Q=0略3. 思考题：（1）（2）（3）略实验四寄存器与计数器1.右移寄存器（74ls74 为上升沿有效）位异步二进制加法，减法计数器（74LS112 下降沿有效）也可以不加数码显示管3.设计性试验（1）74LS160设计7进制计数器（74LS160 是上升沿有效，且异步清零，同步置数）若采用异步清零：若采用同步置数：（2）74LS160设计7进制计数器略（3）24进制83进制注意：用74LS160与74LS197、74LS191是完全不一样的实验五 555定时器及其应用1.施密特触发器输入电压从零开始增加：输入电压从5V开始减小：2.单稳态触发器3.多谢振荡。

组合逻辑电路的仿真1.实验目的➢掌握全加器、译码器、数据选择器电路的特点及设计方法；➢学会应用全加器、译码器及数据选择器设计组合逻辑电路；➢掌握各种组合逻辑电路的仿真。

2.实验器材3.实验内容3.1全加器的EDA仿真a)在Multisim软件中，按照如图1.1所示电路，从TTL库中调74LS00D、74LS86N，从基本库中调VCC、GND、J1、J2、J3，从指示库中调X1、X2等元件，连线构成1位全加器仿真电路，图中J1、J2和J3依次控制两个输入的1位二进制数A、B及低位的二进制数相加向本位的进位C，指示灯X1、X2i分别表示本位输出F和向高位的进位C。

按照功能表分别拨动J1、J2和J3，o即改变输入状态，观察输出的状态变化。

图1.1 一位全加器仿真图b) 按照图1.2及1.3连线进行全加器74LS283及CD4008的功能仿真实验。

图1.2 74LS283功能仿真电路X1X2X3X4X5图1.3 CD4008功能仿真电路c) 利用四位全加器CD4008和四异或门CC4070设计四位无符号数二进制加/减法器，画出仿真图。

解： 分析：二进制加法器可以使用CD4008实现；二进制减法可以转换为补码运算，因为正数补码与原码相同，对负数先求补码，再进行加法运算，最后再对输出求补码，即可得到减法结果。

因为补码=反码+1，反码可以让输入与1异或，+1运算可以通过进位输入端实现。

因此，可以列出真值表如下X1X2X3X4X5上图中，淡黄色为加法运算，橙色为减法运算；绿色为加法结果，其中淡绿色部分与深绿色部分相同；蓝色为加法结果，其中淡蓝色部分与深蓝色部分相同。

因为输入与高电平异或得到负数的反码，与低电平异或得到正数的反码（与原码相同），因此，可以绘制下图所示电路图实现功能：3.2 译码器的EDA 仿真a) 变量译码器变量译码器（又称二进制译码器），用于表示输入变量的状态，如2-4线、3-8线和4-16线译码器。

电路仿真实验报告本次实验旨在通过电路仿真软件进行电路实验，以加深对电路原理的理解，掌握电路仿真软件的使用方法，以及提高实验操作能力。

1. 实验目的。

通过电路仿真软件进行电路实验，掌握电路原理，加深对电路知识的理解。

2. 实验仪器与设备。

电脑、电路仿真软件。

3. 实验原理。

电路仿真软件是一种利用计算机进行电路仿真的工具，可以模拟各种电路的性能，包括直流电路、交流电路、数字电路等。

通过电路仿真软件，可以方便地进行电路实验，观察电路中各种参数的变化，从而加深对电路原理的理解。

4. 实验步骤。

（1）打开电路仿真软件，创建新的电路实验项目。

（2）按照实验要求，设计电路图并进行仿真。

（3）观察电路中各种参数的变化，并记录实验数据。

（4）分析实验数据，总结实验结果。

5. 实验结果与分析。

通过电路仿真软件进行实验，我们可以方便地观察电路中各种参数的变化，比如电压、电流、功率等。

通过对实验数据的分析，我们可以得出一些结论，加深对电路原理的理解。

6. 实验总结。

通过本次实验，我们掌握了电路仿真软件的使用方法，加深了对电路原理的理解，提高了实验操作能力。

电路仿真软件为我们进行电路实验提供了便利，让我们可以更直观地观察电路中各种参数的变化，从而更好地理解电路知识。

7. 实验心得。

通过本次实验，我深刻体会到了电路仿真软件的重要性，它为我们进行电路实验提供了极大的便利。

通过电路仿真软件，我们可以更直观地观察电路中各种参数的变化，从而更好地理解电路原理。

我相信，在今后的学习和工作中，我会继续利用电路仿真软件进行电路实验，不断提高自己的实验操作能力和电路知识水平。

8. 参考文献。

[1] 《电路原理》，XXX，XXX出版社，200X年。

第二部分、数字电路部分四、组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计的设计与测试方法。

2、熟悉EWB中逻辑转换仪的使用方法。

二、实验内容设计要求：有A、B、C三台电动机，要求A工作B也必须工作，B工作C也必须工作，否者就报警。

用组合逻辑电路实现。

三、操作1、列出真值表，并编写在逻辑转换仪中“真值表”区域内，将其复制到下ABC 输入，输出接彩色指示灯，验证电路的逻辑功能。

将连接的电路图复制到下表中。

五、触发器及其应用一、实验目的1、掌握基本JK、D等触发器的逻辑功能的测试方法。

2、熟悉EWB中逻辑分析仪的使用方法。

二、实验内容1、测试D触发器的逻辑功能。

2、触发器之间的相互转换。

3、用JK触发器组成双向时钟脉冲电路，并测试其波形。

三、操作1、D触发器在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为n D+1nQ=其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器。

图2.5.1为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。

图2.5.1 74LS74的引脚排列及逻辑符号在EWB中连接电路如图2.5.2所示，记录表2.5.1的功能表。

图2.5.2输 入 输 出D SD RCP D 1+n Qn Q0 1 × × 1 0 × × 1 1 ↓ 0 11↓12、触发器之间的相互转换在集成触发器的产品中，每一种触发器都有自己固定的逻辑功能。

但可以利用转换的方法获得具有其它功能的触发器。

在T ′触发器的CP 端每来一个CP 脉冲信号，触发器的状态就翻转一次，故称之为反转触发器，广泛用于计数电路中，其状态方程为：1nn Q Q +=。

同样，若将D 触发器Q 端与D 端相连，便转成T ′触发器。

如图2.5.3所示。

DQCPQQ Q图2.5.3 D 转成T ′在EWB 中连接电路如图2.5.4所示，测试其功能。

图2.5.4 D 转成T ′触发器3、双向时钟脉冲电路的测试。

“数字电路仿真实验”的操作方法数字电路虚拟实验台vlab采用多媒体虚拟实验台和电路仿真相结合，使实验更加真实和有趣！数字电路的主要器件为集成电路，所测试内容主要为逻辑和时序关系，不同于模拟电路。

a）电路的搭接数字仿真实验环境为一数字实验台，如图2.16所示。

在画面中间为几块面包板，上方为一排指示灯，当指示灯下对应的插孔为高电平时指示灯亮，低电平时指示灯灭。

面包板下方自左至右依次为：电源开关、电源指示灯、+5V电源插孔、GND插孔、一排逻辑开关。

输入开关往上拨为开，其对应的指示灯量，表示其上方的插孔为高电平。

输入开关往下拨为关，其对应的指示灯灭，表示其上方的插图2.1数字实验平台鱼车花.二一•性禺古弓吳翥刑孔为低电平。

输入开关右侧为连续时钟脉冲，其频率可调。

再往右为上升沿脉冲和下降沿脉冲及其按钮，当按某一按钮时产生相应的脉冲。

在面包板上方有一排指示灯，用来指示电路输出的状态。

在数字仿真实验环境的左上方为一集成块模型，单击此集成块模型则出现卡片式的数字集成器件库，共有门电路、触发器、译码器和其他等不同类器件库,如图2.6所示。

(1) 单击需要类型的标签，选择相应的器件，当鼠标移至器件处时，鼠标指 针变成小手状，表示可以选取该器件。

(2) 按住鼠标左键，并移至合适位置，释放左键，将选取的器件放置在该处，(3) 在器件上方按住左键移动可以调整器件的位置，单击器件库画面左上方 的返回箭头可以关闭器件库画面。

例如要验证一个二输入与非门的功能，可点击门电路标签，选取74LS00集成块并拖到实验板上对应插好，如图2.17 所示。

用右键点击集成块，可以显示其逻辑功能，如图 2.18所示面包板的右上方为几根不同颜色的导线，将鼠标指针移至导线上并点击，则鼠标变成小手状，表示已选中该颜色的导线。

将小手移至面包板上的某孔处单击鼠标左键则将导线一端插入面包板，再移1 21A 1B图2.2集成块的接入四2输入与非74LS00 4A 4Y 3B 3A 3Y14 13 C CM 11 10 9 8图2.3集成块逻辑功能显示至另一孔处单击左键则将导线另一端插入该孔处，在连接的过程中途若单击右键则导线在此处产生一拐点，用此功能可使导线的连接更加整齐美观。