数字逻辑--实验大纲1

《数字逻辑实验指导书》实验一组合逻辑电路分析与设计一、实验目的：1、掌握PLD实验箱的结构和使用；2、学习QuartusⅡ软件的基本操作；3、掌握数字电路逻辑功能测试方法；4、掌握实验的基本过程和实验报告的编写。

二、原理说明：组合电路的特点是任何时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路的状态无关。

(一)组合电路的分析步骤：（二）组合逻辑电路的设计步骤首先根据给定的实际问题进行逻辑抽象，确定输入、输出变量，并进行状态赋值，再根据给定的因果关系，列出逻辑真值表。

然后用公式法或卡诺图法化简逻辑函数式，以得到最简表达式。

最后根据给定的器件画出逻辑图。

三、实验内容(一)组合逻辑电路分析：1.写出函数式，画出真值表；2.在QuartusⅡ环境下用原理图输入方式画出原理图，并完成波形仿真；3.将电路设计下载到实验箱并进行功能验证，说明其逻辑功能。

（必做）(二)1. 设计一个路灯的控制电路，要求在四个不同的路口都能独立地控制路灯的亮灭。

(用异或门实现)画出真值表，写出函数式，画出实验逻辑电路图。

在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。

（必做）要求：用四个按键开关作为四个输入变量；用一个LED 彩灯（发光二极管）来显示输出的状态，“灯亮”表示输出为“高电平”，“灯灭”表示输出为“低电平”。

2. 设计一个保密锁电路，保密锁上有三个键钮A 、B 、C 。

要求当三个键钮同时按下时，或A 、B 两个同时按下时，或按下A 、B 中的任一键钮时，锁就能被打开；而当不符合上列组合状态时，将使电铃发出报警响声。

试设计此电路，列出真值表，写出函数式，画出最简的实验电路。

(用最少的与非门实现)。

在Quartus Ⅱ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。

（选做）(注：取A 、B 、C 三个键钮状态为输入变量，开锁信号和报警信号为输出变量，分别用F 1用F 2表示。

第一章 数字逻辑实验基础一、 实验目的1． 了解数字器件和数字电路测量环境； 2． 熟悉小规模电路的连线、调试和测量； 3． 基本掌握示波器和逻辑分析仪的使用。

二、实验仪器及器材三、实验原理1．脉冲信号的基本参数：0.1V m0.5V m 0.9V m图1 描述脉冲信号的主要参数脉冲周期T ： 周期性重复的脉冲序列中，两个相邻脉冲之间的时间间隔，在实际应用中常用频率f =1/T 表示单位时间内脉冲重复的次数高电平电压V H ： 脉冲电压的最大值，对于TTL 脉冲为5V 左右 低电平电压V L ： 脉冲电压的最小值脉冲幅度V m ： 脉冲电压的最大变化幅度 正脉冲宽度t pW ： 从脉冲前沿0.5Vm 起，到后沿0.5Vm 为止的一段时间 负脉冲宽度t nW ： 从脉冲后沿0.5Vm 起，到前沿0.5Vm 为止的一段时间 上升时间t r ： 脉冲上升沿从0.1Vm 上升到0.9Vm 所需要的时间 下降时间t f ： 脉冲下降沿从0.9Vm 下降到0.1Vm 所需要的时间 占空比q ： 正脉冲宽度和脉冲周期的比值，q=T pw /T2．用示波器测量脉冲信号的参数要考虑的问题：频带宽度、上升时间、探头等效阻抗、接地等3．用逻辑分析仪测量数字逻辑信号4．电路连接及电路的故障检查方法。

四、实验内容实验一：TTL脉冲信号测量用示波器测量并记录频率为200KHz的TTL信号的上升沿时间、下降沿时间、脉冲宽度和高、低电平值观察波形如下图：电子文档，此图略实验结果分析讨论要点：1、数字示波器上升时间可忽略，测量数据无需修正。

2、当使用“×10”档时，应把读数×10才能得到最后结果。

3、频率越高波形失真的越严重，“×10”比“×1”稍好些。

实验二：FGS1LB1S2B21、用表格的形式来表示在U2-8输出端可能出现“1”的全部可能状态2、存在一个使报警信号灯持续接通的故障，它与输入的状态无关。

《数字逻辑》实验指导书计算机科学系硬件教研室二○一三年九月实验一基本逻辑门和逻辑电路一、实验目的1．掌握TTL与非门、或非门和异或门的输入与输出之间的逻辑关系；2．掌握组合逻辑电路的基本分析方法；3．熟悉TTL小规模数字集成电路的外型、引脚和使用方法；4．初步掌握“TDS-4数字系统综合实验平台”和常规实验仪器的使用方法。

二、实验器件和设备1．四2输入与非门74LS00 1片2．四2输入或非门74LS28 1片3．四2输入异或门74LS86 1片4．三态输出的四总线缓冲器74LS125 1片5．TDS-4数字系统综合实验平台1台6．万用表1个三、实验内容1．按图1.1测试与非门、或非门和异或门的输入和输出的逻辑关系；图1.1 基本逻辑门2．测试并分析下图1.2逻辑电路的功能。

图1.2 组合逻辑电路四、实验提示1．将被测器件插入实验台上的14芯插座中，器件的引脚7与实验台的“地(GND)”连接，引脚14与实验台的+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连接，指示灯亮表示输出电平为1，指示灯灭表示输出电平为0；4．用万用表的电压档测量被测器件的输入引脚和输出引脚的电压值。

五、实验报告要求1．分别用真值表和电压值表的形式表示实验内容1的结果；2．用真值表的形式表示实验内容2的结果，写出电路的逻辑函数并分析其功能。

实验二译码器、编码器和数据选择器一、实验目的1．掌握译码器、编码器、数据选择器的逻辑功能和使用方法；2．掌握TTL中规模集成电路的应用方法。

二、实验器件和设备1．3-8线译码器74LSl38 1片2．8-3线优先编码器74LS148 1片3．双4选1数据选择器74LSl53 1片4．TDS-2数字电路实验系统1台5．万用表或逻辑笔1个三、实验内容1．测试3-8线译码器74LSl38的逻辑功能。

使能输入端G1、G2A、G2B和编码输入端C0、C1、C2分别接电平开关，译码输出端Y0～Y7分别接LED指示灯。

《计算机数字逻辑设计》实验教学大纲二、课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：本科层次，计算机科学与技术专业，软件工程，网络工程等相关专业课程代码：学时分配：64（理论学时：48学时，实验学时：16学时）赋予学分：4先修课程：高等数学、计算机导论后续课程：计算机组成原理、接口技术二、课程性质与任务本课程是计算机各本科专业教学中的一门重要的学科基础课程，旨在培养学生掌握计算机数字逻辑电路的基础理论和相关原理，加强专业认识和理解，在教学计划中占有重要地位和作用。

本课程把数字逻辑、数字电路和数字系统有机地联系起来。

课程以逻辑代数及其化简方法为数学基础，阐述基本数字集成电路的工作原理和电气特性：课程着重讨论逻辑电路的基本单元(门电路和触发器)；讨论了组合逻辑电路、同步时序逻辑电路、异步时序逻辑电路的分析和设计方法；同时讨论中、大规模集成电路及其应用，介绍相关器件和电路，如PLA、GAL、CPLD、FPGA等大规模可编程逻辑器件的数字系统设计的新方法。

本课程所介绍的内容是计算机学科相关专业技术人员必须掌握，不可缺少的专业技术知识。

教学目的与要求本课程教学学生熟悉数制与编码，逻辑函数及其化简，集成逻辑部件，中大规模集成组合逻辑构件。

掌握组合逻辑电路分析和设计，同步时序逻辑电路分析和设计，异步时序逻辑电路分析和设计；中规模集成时序逻辑电路分析和设计。

了解可编程逻辑器件，数字系统设计，数字系统的基本算法与逻辑电路实现，VHDL语言描述数字系统。

为专业课的学习打下坚实的基础。

通过本课程的学习，使学生掌握数字逻辑电路系统基础知识，能运用计算机仿真技术、常用分立元件和可编程逻辑部件进行系统设计、调试和开发，具有初步的数字逻辑电路应用和数字系统的方案设计、软硬件设计和仿真调试等能力，为学生进一步的专业课学习、工作打下良好的基础。

四、教学内容与安排1. 理论教学48学时第1章数字逻辑基础（8学时）介绍数字逻辑电路的特点、数字逻辑电路在电子系统乃至计算机系统中的地位、数字逻辑电路与模拟电子电路之间的关系。

目录实验1: 基本逻辑门电路 (2)EDA设计实验的基本步骤和注意事项 (4)实验2: 译码器及其应用 (10)实验3 触发器、移位寄存器的设计和应用 (15)实验4: 计数器 (18)实验5: 数字系统的设计 (19)实验报告格式和内容 (20)实验1: 基本逻辑门电路一、实验目的1: 掌握各种门电路的逻辑功能及测试方法。

2: 学习用与非门组成其它逻辑门电路。

二、实验用的仪器、仪表TEC —５实验箱 74LS00二输入四与非门 三态门74LS125三、实验原理与非门的逻辑功能是: 当输入端中有一个或一个以上低电平时, 输出端为高电平。

只有当输入端全为高电平时, 输出端才为低电平（即有“0”得“1”, 全“1”出“0”）。

三态输出门是一种特殊的门电路。

它与普通的逻辑门电路不同, 它的输出状态除了高、低电平两种状态（均为低阻状态）外, 还有第三种状态,即高阻态。

处于高阻态时, 电路与负载之间相当于开路。

三态门主要用途之一是实现总线传输。

三态输出门符号与功能表如下（此例以低有效的使能器件为例）。

四、实验内容 1: 测试二输入与非门的逻辑功能与非门的输入端接逻辑开关电平, 输出端接发光二极管。

按表1－2所示测试与非门, 并将测试结果填入表中。

B A F •= 表1－１AB2: 学习用二输入与非门构成其他逻辑电路的方法, 并测试。

与门逻辑功能实现:根据布尔代数的理论, ,所以用2个与非门即可实现与门逻辑功能。

输入A 、B 接逻辑开关, 输出端接发光二极管。

参考表1－１, 设计表格, 并将测试结果填入表中。

或门逻辑功能实现:根据布尔代数的理论, ,所以用3个与非门即可实现或门逻辑功能。

输入A 、B 接逻辑开关, 输出端接发光二极管。

参考表1－1, 设计表格, 并将测试结果填入表中。

异或门逻辑功能实现:根据布尔代数的理论, ,根跟据此异或逻辑表达式经过变换, 逻辑图如下, 请自行验证此逻辑图的正确性, 同时思考如果直接据逻辑表达式画逻辑图, 效果如何, 近而体会变换的作用。

实验报告实验一基本门电路功能验证实验实验目的：验证与非门74LS00（或74HC00）、或非门74LS02）以及非门74LS04（或74HC04）逻辑功能1.验证与非门的逻辑功能实验器材：数字逻辑实验箱一个；数字万用表一个；5V电源一个；导线若干；实验原理：74LS00（或74HC00）为四个二输入端的与非门，74LS04（或74HC04）是六反相器。

其引脚分别如图1、2所示。

实验过程：参照引脚分布图，连接电路图，在电路图连接完成之前要断开电源。

1,2两个端口为输入端，1,2两个输入端接在控制端，通过波动上下开关来改变输入电阻的大小，通过控制2个输入端电平的高低。

3为输出端，接在信号显示管上，通过显示管来确定输出信号是否有效。

，用万能表测量出输出端的电平大小，并及时记录下实验结果。

实验结果：得到如下四组数据，根据数据得出真值表实验结论：实验结果验证了与非门逻辑电路的功能，可以用一个图和真值表表示：2.验证或非门的逻辑功能实验器材：数字逻辑实验箱一个；数字万用表一个；5V电源一个；导线若干；实验原理：74LS02为四个二输入端的与非门，74LS04（或74HC04）是六反相器。

实验过程：参照引脚分布图，连接电路图，在电路图连接完成之前要断开电源。

1,2两个端口为输入端，1,2两个输入端接在控制端，通过波动上下开关来改变输入电阻的大小，通过控制2个输入端电平的高低。

3为输出端，接在信号显示管上，通过显示管来确定输出信号是否有效。

，用万能表测量出输出端的电平大小，并及时记录下实验结果。

实验结果：实验结论：实验结果验证了或非门逻辑电路的功能，可以用一个图和真值表表示：3.验证非门的逻辑功能实验器材：数字逻辑实验箱一个；数字万用表一个；5V电源一个；导线若干；实验原理：74LS04（或74HC04）为四个二输入端的与非门，74LS04（或74HC04）是六反相器。

实验过程：参照引脚分布图，连接电路图，在电路图连接完成之前要断开电源。

《数字逻辑》课程实验教学大纲课程编号：031011课程总学时：64 实验学时：16课程总学分：3.5适用专业：计算机科学与技术、网络工程、软件工程、物联网工程一、本课程实验的主要目的与任务开设《数字逻辑》课程实验，旨在加深学生对《数字逻辑》课程理论内容的理解，培养学生分析、设计、组装和调试数字电路的基本技能，掌握数字逻辑课程实验方法与步骤，并为学习后续课程打下坚实的基础。

二、本课程实验项目注：1、类型---指验证性、综合性、设计性；2、该表格不够可拓展。

三、各实验项目主要实验内容和基本要求各实验项目的主要内容和基本要求见附录。

四、实验成绩考核与评定办法学生应做好实验准备，认真完成每个实验，按时完成实验报告，任课教师应认真批改实验报告并给出实验报告成绩。

根据出勤情况、实际操作情况和实验报告进行实验评分，成绩评定为优秀（A）、良好（B）、中等（C）、及格（D）和不及格（E）五个档次。

五、主要参考书目实验指导书：《数字逻辑和数字电路实验指导书》，清华大学科教仪器厂编。

六、本大纲说明《数字逻辑》课程实验教学大纲和《数字逻辑》课程教学大纲相对应，具体见“《数字逻辑》课程教学大纲”。

撰写人：朱贵宪审定人：常国权批准人：执行时间：附录：实验一门电路的特性研究1.实验目的（1）掌握门电路的主要特性及逻辑功能；（2）掌握门电路的延迟时间的测量方法；（3）了解和掌握门电路延迟时间对电路的影响；（4）了解和掌握数字电路所用的仪器设备（重点是示波器本实验要求示波器40M 以上）；（5）了解和熟悉集成电路器件的管脚和用法。

2.实验内容；（1）测试与非门传输延迟时间tpd（2）测试用与非门组成的闭环振荡器；产生的尖峰信号；（3）测试延迟时间tpd（4）设计一个电路，消除尖峰干扰的影响并分析尖峰干扰的原因和消除的方法。

3.实验要求（1）熟练掌握示波器的使用；（2）熟悉数字逻辑实验系统的功能特点。

4.实验器材（1）数字逻辑实验箱、示波器、数字万用表，数字示波器；（2）74LS00 2片、74LS86 1片。