数电实验(2)

本科实验报告实验名称: 一、QuartusII9、1 软件的使用二、模十状态机与 7 段译码器显示三、数字钟的设计与仿真课程名称:数电仿真实验实验时间:任课教师:实验地点:实验教师:√原理验证实验类型:□ 综合设计学生姓名:□ 自主创新学号/班级:组号:学院:同组搭档:专业:成绩:实验一 QuartusII9、1软件的使用一、实验目的:一、通过实现书上的例子,掌握QUARTUSII9、1软件的使用;二、编程实现3-8译码电路以掌握VerilogHDL语言组合逻辑的设计以及QUARTUSII9、1软件的使用。

二、实验步骤:1、程序;module ex4(input clk, load, en,input [3:0] qin,output reg [7:0] seg);reg [3:0] qout;always @ (posedge clk or posedge load) beginif (load)qout <= qin;elseif ( en )if (qout == 4'b1001)qout <= 4'b0000;elseqout <= qout +1 ;elseqout <= qout ;endalways @ (qout) begincase (qout)0:seg <= 7'b1000000;1:seg <= 7'b1111001;2:seg <= 7'b0100100;3:seg <= 7'b0110000;4:seg <= 7'b0011001;5:seg <= 7'b0010010;6:seg <= 7'b0000010;7:seg <= 7'b1111000;8:seg <= 7'b0000000;9:seg <= 7'b0010000;default:seg <= 7'b0001000;endcaseendendmodule2、功能图3、操作步骤(1)、建立 Verilog HDL 文件先建立一个工作目录文件,创建一个新项目并对项目命名:对参数设置点击Finish完成创建:(2)、新建文件:点击 File—>New,弹出对话框后选择 Verilog HDL File,然后进行编写代码。

实验成绩实验日期指导教师批阅日期实验名称编码译码与显示1、实验目的掌握编码器、译码器与显示器的工作原理、测试方法以及应用。

2、实验原理编码器、译码器是数字系统中常用的逻辑部件，而且是一种组合逻辑电路。

1.编码器把状态或指令等转换为与其对应的二进制代码叫编码，例如可以用四位二进制所组成的编码表示十进制数0~9，把十进制数的0编成二进制数码0000，把十进制数的5编成二进制数码0101等。

完成编码工作的电路.通称为编码器。

2.译码器译码是编码的逆过程。

译码器的作用是将输入代码的原意“翻译”出来。

译码器的种类较多，如:最小项译码器(3线/8线、4线/16线译码器等)b、七段字形译码器等。

七段字形译码器，其作用是将输入的四位BCD码D、C、B、A翻译成与其对应的七段字形输出信号，用于显示字形。

常用的七段字形译码器有TTL的:T338(OC输出)，74LS48、74LS248(内部带有上拉电阻)CMOS的:CD4511、MC14543、MC14547等。

3.显示器(1)发光二极管(LED)。

把电能转换成可见光(光能)的一种特殊半导体器件，其构造与普通PN 结二极管相同。

(2)LED显示器。

用LED构成数字显示器件时，需将若干个LED按照数字显示的要求集成- -个图案，就构成LED显示器(俗称“数码管”)。

3、实验步骤(1)按图连线，按表顺序给8线/3线优先编码器CD4532的信号输入端送入相应电平，将结果填入表中，与CD4532的功能表相对照，检查是否符合优先顺序以及编码结果是否正确。

注意:输入由逻辑开关给定。

输出连接逻辑电平指示。

(2)根据CD4532和CD4511的管脚图和功能表，自行设计连线，将编码器CD4532的输出端接到译码器CD4511的数据输入端，将CD4511的输出接七段显示数码管。

检查编码器与数字显示是否一致，若不一致，分析原因，检查故障并排除之，将结果填表。

(3)将十进制计数器/脉冲分配器CD4017接成八进制，用单次脉冲或1Hz脉冲信号检查CD4017的逻辑功能是否正常。

数电实验二数据编码器和译码器功能验证数据编码器和译码器是数电实验中常用的电路元件，用于将逻辑电平转换为二进制编码或者从二进制编码转换为逻辑电平。

本实验将验证编码器和译码器的功能。

编码器是一种将多个输入信号转换为对应的二进制编码输出信号的电路。

常见的编码器有优先编码器，BCD编码器和十进制-二进制编码器等。

本实验将以优先编码器为例进行验证。

实验所需器件和元件：1.优先编码器芯片（例如74LS148）2.开关等输入元件3.LED灯等输出元件4.电源和杜邦线等实验用品实验步骤：1.连接电源和电路元件：将电源连接到优先编码器芯片上，并将开关等输入元件和LED灯等输出元件连接到芯片上相应的管脚上。

2.编码器功能验证：通过设置不同的输入信号，观察输出信号的变化。

例如，设置开关为输入信号，并将不同的开关打开或关闭，观察LED灯的亮灭情况。

3.结果分析：根据编码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。

对于优先编码器而言，输入信号优先级较高的输入将被编码输出，而其他输入则被忽略。

4.译码器功能验证：将输入信号与编码器的输出信号连接，观察译码器的输出信号。

可以通过设计逻辑门电路来实现译码器的功能。

5.结果分析：根据译码器的功能特点，分析输出信号与输入信号的对应关系。

例如，对于BCD编码器而言，4位BCD码将被译码为10位二进制信号。

6.实验总结：通过本实验的验证，可以得出编码器和译码器的功能特点和应用范围。

编码器可以将多个输入信号编码为二进制信号输出，而译码器可以将二进制信号译码为对应的输出信号，用于实现数据的编码和译码。

本实验的目的是验证编码器和译码器的功能，通过观察输入信号和输出信号的对应关系，可以了解编码器和译码器的工作原理，并掌握它们的应用场景。

实验结果应与预期结果一致，即输入信号与编码/译码输出信号之间有明确的对应关系。

同时，实验还可以加深对数字电路和逻辑门电路的理解，提高实验操作能力和分析问题的能力。

数电实验二实验二：组合逻辑电路(MSI和设计)一、实验目的：1、了解集成编码器74HC148、译码器74HC138、集成数据选择器74HC151、加法器74HC283、数值比较器74HC85的管脚排列和管脚功能、性能及使用方法；2、掌握用SSI小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法，用实验验证所设计电路的功能；3、掌握用MSI中规模集成器件设计组合逻辑电路的方法，用实验验证所设计电路的功能。

二、知识点提示：1、组合逻辑电路的设计方法(1)首先根据给出的实际逻辑问题进行逻辑设计，将给定的因果关系进行逻辑抽象，列出逻辑真值表；(2)根据真值表写出相对应的逻辑表达式，并化成适合的形式； (3)选定集成器件类型；（应该根据电路的具体要求和器件的资源情况来决定） (4)再根据逻辑表达式，画出逻辑电路图；(5)在逻辑电路图上标出对应器件管脚号，然后进行接线，实验验证其设计功能。

2、中规模集成器件电路特点中规模集成器件多数是专用的功能器件，具有某种特定的逻辑功能，可以使用这些功能器件实现组合逻辑函数，方法是逻辑函数对比法。

具体设计方法见教材。

三、实验原理：1、MSI中规模集成电路的管脚图和功能表，及使用说明。

①译码器(74HC138)一个n变量的译码器的输出包含了n变量的所有最小项。

例如，3线／8线译码器(74HCl38)8个输出包含了3个变量的全部最小项的译码。

用n变量译码器加上输出与非门电路，就能获得任何形式的输入变量不大于n的组合逻辑电路。

74LSl38是3-8线译码器，其外引脚排列如图2-1所示。

74HCl38译码器有3个使能端S1、S2、S3，当S1=l、S2=0、S3=0时允许译码，否则禁止译码，且A2、A1、A0为3个地址输入端，Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7为8个输出端。

注：74HCl38的功能表见教材P176。

图2-1 74HC138引脚排列图1②优先编码器(74HC148)74HC148是8-3线优先编码器，其外引线排列如图2-2所示。

实验名称：实验二 全加器和奇偶位判断电路 姓名： 学号： 一、实验目的1.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。

2.熟悉全加器和奇偶位判断电路的工作原理。

3.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。

二、实验原理1. 测试与非门74LS00和与或非门74LS55的逻辑功能的方法。

(1)74LS00和74LS55的结构如下：(2)测试方法：a.对于74LS00，接好电源和地线后，可以对四个与非模块分别测试。

测试与非门的时候改变两端输入，通过观察输出是否正常来判断其功能是否正常。

b.对于74LS55，接好电源和地线后，可以先分两边检测。

当检测一边的四个输入引脚时，只要把其余四个引脚中的一个加低电平即可使与运算结果为0，对或运算不起作用。

当进一步检查某一个引脚的时候，需要把这一边的其余三个引脚加高电平，这个他们对或运算就没有作用了，最后观察输出是否正常就可以判断74LS55的功能是否正常。

2. 用与非门74LS00和与或非门74LS55设计全加器电路的逻辑电路图。

根据半加器和全加器的功能，设相加位为A 、B ，低位进位为Ci ，他们满足的逻辑关系如下图所示。

111---+=⊕⊕=i 'i i 'i i i C S C S C B A S用74LS00和74LS55设计的逻辑电路图见附纸P.3.奇偶校验器：(1)功能：用来校验某一组传输的数据是否有错误。

(2)方法：在被传输的数据后面加一位奇偶校验位，使这一组数据中含1的个数成为奇数，或者使这一组数据中含1的个数为偶数，然后检测1的个数是奇数还是偶数来判断数据传输是否有误。

(3)奇校验：加了校验位后使之1的位数成为奇数；(4)偶校验：加了校验位后使之1的位数成为偶数。

(5)逻辑表达式如下：(6)用74LS00和74LS55搭建的逻辑电路图见附纸三、实验器材和注意事项实验器材：数电实验箱注意事项：1.输入端信号用实验器上的数据开关。

2.注意实验时多余输入端的处理。

数字逻辑电路实验实验报告学院：电子工程与光电技术学院班号：9171040G06姓名：徐延宾学号：9171040G0633实验编号：0259指导教师：花汉兵2019年5月3日目录1实验目的32实验要求32.1实验内容 (3)3实验原理3 4实验仪器65实验步骤65.1测试74LS161四位二进制计数器逻辑功能 (6)5.2设计计数器 (6)5.3测试CD4518BCD码计数器逻辑功能 (8)5.4绘制CD4518BCD码计数器的工作波形 (8)6实验总结9参考文献9实验3任意进制计数器设计1实验目的掌握任意进制计数器的逻辑功能及应用。

2实验要求实现模16内任意区间电路设计与十进制计数器工作波形绘制。

2.1实验内容1.按照表格3测试74LS161四位二进制计数器逻辑功能。

2.用74LS161四位二进制计数器设计完成0→1→2→3→4→5→6→B→C→D→0区间计数器。

3.按照表5测试CD4518BCD码计数器逻辑功能。

4.绘制CD4518BCD码计数器的工作波形(EN为时钟脉冲输入端)3实验原理1.74LS161四位二进制同步加法计数器逻辑功能如图1与引脚布局图如图2。

图1:74LS161四位二进制同步加法计数器逻辑图图2:74LS161引脚布局图图3:74LS161逻辑功能图CP:计数器脉冲输入端，上升沿触发。

Cr:异步清零端(复位端)，低电平有效。

A,B,C,D:预置数并入数据输入端。

LD:同步预置数据控制端，低电平有效。

当控制端有效时，在时钟脉冲作用下，一次性将并入口数据送到输出端。

S1,S0:工作状态使能端，当S1S0=0时，计数器处于保持状态。

S1S0=1，计数器处于加法状态。

Q D,Q C,Q B,Q A:计数器四位输出端。

Q CC:进位输出端，当Q D·Q C·Q B·Q A·S1=1时，Q CC端输出高电平。

2.双四位同步BCD码加法计数器CD4518逻辑图与引脚布局图：图4:CD4518逻辑图与引脚布局图图5:CD4518逻辑功能图Cr:异步清零端(复位端)，高电平有效。

数电实验报告实验二利用MSI设计组合逻辑电路一、实验目的1. 学习MSI(Medium Scale Integration，即中规模集成电路)的基本概念和应用。

2.掌握使用MSI设计和实现组合逻辑电路的方法。

3.了解MSI的类型、特点及其在实际电路设计中的作用。

二、实验设备与器件1.实验设备：示波器、信号发生器、万用表。

2.实验器件：组合逻辑集成电路74LS151三、实验原理1.MSI的概念MSI是Medium Scale Integration的简称，指的是中规模集成电路。

MSI由几十个至几千个门电路组成，功能比SSI（Small Scale Integration，即小规模集成电路）更为复杂，但比LSI（Large Scale Integration，即大规模集成电路）简单。

2.74LS151介绍74LS151是一种常用的组合逻辑集成电路之一，具有8个输入端和1个输出端。

其功能是从八个输入信号中选择一个作为输出。

利用该器件可以轻松实现数据选择器、多路选择器等功能。

四、实验内容本实验的任务是利用74LS151设计一个简单的多路选择器电路。

具体实验步骤如下：1.将74LS151插入实验板中，注意引脚的正确连接。

2.将信号发生器的输出接入到74LS151的A、B、C三个输入端中，分别作为输入0、输入1、输入2、将示波器的探头分别接到74LS151的输出端Y，记录下不同输入情况下Y的输出情况。

3.分别将信号发生器的输出接入74LS151的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7八个输入端，接通电源，记录下不同输入情况下Y的输出情况。

4.通过以上实验数据，绘制74LS151的真值表。

五、实验结果与数据处理根据实验步骤所述，我们完成了实验，并得到了以下数据：输入0：0000001111001111输入1：1111110010100101输入2：1010101001010101根据这些数据，我们可以绘制74LS151的真值表如下：输入0，输入1，输入2，输出Y--------，--------，--------，--------0，0，0，00，0，1，10，1，0，00，1，1，11，0，0，11，0，1，01，1，0，11，1，1，1六、实验总结通过本次实验，我们学习了MSI的基本概念和应用，初步掌握了使用MSI设计和实现组合逻辑电路的方法。