2018秋数字电路与逻辑设计实验课程要求及题目
数字电路与逻辑设计习题及参考答案
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 。
·C=C 2 +1=10 <1 +1=12. 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 . 163. 当逻辑函数有n 个变量时，共有 D 个变量取值组合？A. nB. 2nC. n 2D. 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）106.逻辑函数F=B A A ⊕⊕)( = 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 +C C.（A+B ）（A+C ） +C9．在何种输入情况下，“与非”运算的结果是逻辑0。
DA ．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。
AA ．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111．十进制数25用8421BCD 码表示为 B 。
101 010112．不与十进制数（）10等值的数或代码为 C 。
A .(0101 8421BCD B .16 C .2 D .813．以下参数不是矩形脉冲信号的参数 D 。
A.周期 B.占空比 C.脉宽 D.扫描期 14．与八进制数8等值的数为： BA. 2B.16C. )16D. 215. 常用的BCD码有 D 。
A.奇偶校验码B.格雷码码 D.余三码16.下列式子中，不正确的是(B)+A=A B.A A1⊕=⊕=A ⊕=A17.下列选项中，______是TTLOC门的逻辑符号。
数字电路与逻辑设计实验
加强团队协作
在未来的实验中，希望能够加强 团队协作，提高解决实际问题的 能力。同时，加强与其他同学的 交流与合作，共同进步。
THANKS
感谢观看
问题一
逻辑门电路搭建困难
• 解决方案
通过查阅相关资料和请教老师，我们掌握了正确的搭建 方法，确保了电路连接的准确性和稳定性。
问题二
测试结果不准确
• 解决方案
检查实验设备是否正常工作，确保测试仪器连接正确。 同时，我们采用了多次测量取平均值的方法，提高了测 试结果的准确性。
问题三
实验操作中存在安全隐患
总结词
考虑时钟信号和控制信号的作用。
详细描述
在时序逻辑设计中，需要考虑时钟信号和控制信号的作用 。时钟信号用于同步电路中的各个操作，而控制信号则用 于控制状态转移的条件和方向。
可编程逻辑设计（PLD）
总结词
通过编程实现特定功能的电路设计。
详细描述
可编程逻辑设计（PLD）是一种通过编程实现特定功能的电路设计方法。PLD使用 可编程逻辑器件（如FPGA、CPLD等）来实现数字电路设计，具有高度的灵活性和 可重构性。
01
通过本次实验，我们成功地实现了逻辑门电路的搭建和测试，
验证了逻辑门的功能和性能。
实验原理掌握情况
02
通过实验操作，我们深入理解了数字电路的基本原理，掌握了
逻辑门电路的工作原理和应用。
实验技能提升
03
在实验过程中，我们提高了实际操作能力，学会了使用数字电
路实验箱和相关测试仪器。
实验中遇到的问题及解决方案
• 解决方案
在实验前认真学习安全操作规程，注意遵守实验室规定 。在实验过程中，我们互相监督，确保实验操作的安全 性。
数字电路与逻辑设计实验
数字电路与逻辑设计实验报告学院：班级：姓名：学号：日期：一．实验名称：实验一：QuartusII 原理图输入法设计与实现实验二：用VHDL 设计与实现组合逻辑电路实验三：用VHDL 设计与实现时序逻辑电路实验四：用VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器二．实验所用器件及仪器：1.计算机2.直流稳压电源3.数字系统与逻辑设计实验开发板三．实验要求：实验一：（1）用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图形模块单元。
（2）用（1）实现的半加器和逻辑门设计实现一个全加器，仿真并验证其功能，并下载到实验板上测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（3）用3—8线译码器和逻辑门设计实现函数F=/C/B/A+/CB/A+C/B/A+CBA,仿真验证其功能并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
注：实验时将三个元器件放在一个new block diagram中实现。
实验二：（1）用VHDL语言设计实现一个共阴极7段数码译码器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，7段数码管显示输出信号。
（2）用VHDL语言设计实现一个8421码转余三码的代码器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（3）用VHDL语言设计实现一个4位二进制奇校验器，输入奇数个‘1’时，输出1，否则出0；仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
实验三：（1）用VHDL语言设计实现一个带异步复位的8421 十进制计数器，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。
要求用按键设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（2）用VHDL语言设计实现一个分频系数为12，输出信号占空比为50%的分频器，仿真验证其功能。
注：实验时将（1）、（2）和数码管译码器 3 个电路进行链接，并下载到实验板显示计数结果。
《数字电路与逻辑设计》实验报告
《数字电路与逻辑设计》实验报告学号11XX XX 姓名XX 专业、班计算机科学与技术11计算机班实验地点实3-407 指导教师XX 实验时间2012-10-23一、实验目的1.了解组合逻辑的设计步骤。
2.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法。
3.了解组合逻辑电路的冒险现象及其消除方法。
二、实验设备（环境）及要求74LS00，74LS20，74LS86，74LS138各一片，万用表一只三、实验内容与步骤1.组合逻辑电路的设计步骤（1）根据任务要求列出真值表根据真值表写出逻辑表达式，利用卡诺图或布尔代数进行化简，得出最简的逻辑函数表达示。
（2）选用标准器件实践所得出的逻辑函数逻辑化简是组合逻辑电路设计的关键步骤之一，但往往最简设计不一定最佳。
因为在实际使用的电路，要考虑电路的工作速度、稳定性、可靠性及逻辑关系的清晰度。
所以，一般来说，应在保证上述条件的前提下，使电路设计最简，成本最低。
2.实验内容（1）某工厂三个车间：A、B、C和一个自备电站，站内有两台发电机M、N。
N 的发电能力的M的二倍。
如果一个车间开工，启动M就可以满足要求；如果两个车间开工，启动N就可以满足要求；如果三个车间均开工，启动M、N才能满足要求。
请用74LS86（异或门）和74LS00（与非门）设计一个控制电路，由A、B、C车间的开工情况来控制M、N的启动。
（2）设A、B、C、D代表四位二进制数码，函数X=8A+4B+2C+D，用74LS20及74LS00设计一个组合逻辑电路，使函数当输入数4<X<=15时，输出Y=1，否则Y=0。
(4)用 74LS138（三线—八线译码器）及74LS20（双四输入与非门）构成函数发生器，实现函数：。
1 1 1 0 11 1 1 1 1实验四：化简可得：，应用74LS138与74LS20即可实现。
只要m1、m2、m3、m5中任意一项为最小项，P就为0，灯泡不亮。
五、分析与讨论（遇到的问题及其对本实验提出的建议）1.首先要读懂题目，开始我一直觉得M、N也是输入变量，是否满足要求才是输出变量，这样就会有五个输入变量，一切都变得复杂了，后来经同学提醒才恍然大悟。
数字电路与逻辑设计实验
数字电路与逻辑设计实验数字电路与逻辑设计是计算机科学领域中一门很重要的课程，也是电子信息类专业的必修课，它是教授我们如何设计和实现数字系统的基础课程，本文将介绍在数字电路与逻辑设计实验中所学习的内容、方法和技能。
1. 实验原理数字电路与逻辑设计实验通常分为两个部分，第一部分是电路原理实验，第二部分是Verilog HDL编程实验。
在电路原理实验中，我们将学习数字电路的基本概念和电路元件的属性，如基本逻辑门、多路器、选择器等。
在Verilog HDL编程实验中，我们将学习如何使用Verilog语言编写模块、测试台等。
数字电路是由一些逻辑元件和它们之间的连线构成的电路，这些元件按逻辑功能分为基本逻辑元件和组合逻辑元件。
其中，基本逻辑元件分为与门、或门、非门；组合逻辑元件分为多路器、选择器等。
这些元件在电路中可以组合起来构成复杂的数字电路。
数字电路的实现可依赖单片集成电路和数字信号处理器，其中DSP的应用范围很广，如声音、图像、电力、通讯等领域，实现效果好、稳定性高、运算速度快。
2. 实验设备数字电路与逻辑设计实验中需要使用的相关设备有数字存储示波器、数字信号发生器、多路器、选择器等。
通过这些设备的连接和实验操作，我们可以实现数字电路和逻辑设计的模拟和仿真，检验和验证电路的逻辑功能和正确性。
3. 实验步骤在数字电路与逻辑设计实验中，我们首先需要熟悉实验设备的使用，如数字存储示波器和数字信号发生器的操作方法。
另外，需要通过实验练习熟练掌握电路元件的属性和特性，同时了解逻辑元件之间的互联关系和逻辑实现的方法。
在电路原理实验中，我们需要按照一定的顺序和步骤完成实验。
首先，我们需要准备实验的元件和硬件设备，如多路器、选择器等，并按照电路图的要求进行连线。
接下来，需要通过数字信号发生器产生逻辑信号，然后将信号输入电路，通过数字存储示波器展示出电路的输入和输出波形。
通过观察输入和输出波形，能够直观地了解电路的逻辑功能和正确性，可以检验电路的设计和实现是否符合预期目标。
数字逻辑电路实验课程设计
数字逻辑电路实验课程设计课程概述数字逻辑电路是计算机基础知识的重要组成部分，也是计算机专业课程中的重要一环。
本实验旨在通过实际操作，加深学生对数字逻辑电路原理的理解，增强学生动手实践能力，为以后相关课程的学习打下基础。
实验内容本实验的主要内容为数字逻辑电路的设计和仿真，其中包括以下几个实验项目：实验一：基础逻辑门的实现通过实验一，学生将掌握数字逻辑电路中基础逻辑门的实现方法。
实验中，学生会使用基础逻辑门实现多功能逻辑电路，练习基础逻辑电路的搭建和仿真。
实验二：组合逻辑电路的设计实验二主要是组合逻辑电路的设计与仿真。
学生将会独立设计组合逻辑电路，并调试仿真运行结果，本实验对于提高学生对组合逻辑电路理论的理解和实际操作能力有非常重要的作用。
实验三：时序逻辑电路的设计实验三主要是时序逻辑电路的设计与仿真。
学生将会掌握时序逻辑电路的设计方法，理解时序逻辑电路的工作原理。
本实验将从理论到实践，帮助学生更好的掌握时序逻辑电路的应用。
实验要求•学生需要在上课前自行预习相关知识，对每个实验项目做好实验前的准备工作。
•实验过程中，学生需要根据实验要求，独立完成实验任务，并认真记录实验过程和实验数据。
•实验报告需要按照规定格式书写，其中需包含实验目的、实验原理、实验过程、实验结果及分析等内容。
•实验完成后，需要将实验报告在规定时间内提交给授课教师，如需重做实验，需要重新安排实验时间。
实验评分每个实验项目的实验报告占总成绩的30%。
实验报告将按照格式、实验完成情况以及实验结果分析等的得分进行评分。
实验报告迟交或抄袭者，将会被计入不及格分数。
实验工具本实验需要使用电路模拟软件进行实验操作，建议使用PSPICE或MULTISIM等相关软件。
学生需要提前安装或下载相关软件，并进行必要的学习和练习。
实验总结数字逻辑电路实验是计算机专业非常重要的实践环节。
通过本实验，学生将了解到数字逻辑电路的设计与原理，并能够熟练掌握数字逻辑电路仿真工具的使用。
数字电路与逻辑设计实验课程大纲
数字电路与逻辑设计实验课程大纲课程英文译名：Experiments of Digital Circuits and Logic Design课程编号：S0403330课内总学时：25学分：1.5开课对象：电子信息学院/通信工程学院/信息工程学院本科生课程类别：学院定必修一、课程的任务和目的数字电路与逻辑设计实验为专业基础实验，面向全校所有工科专业即电子信息工程、电子信息科学与技术、电子科学与技术、通信工程、集成电路设计与集成系统、光信息科学与技术、测控技术与仪器、计算机科学与技术、软件工程、电气工程与自动化、机械设计制造及其自动化等专业开设的独立设置的实验课程及课内实验。
通过本课程的学习使学生进一步掌握常用仪器的使用，并掌握数字电路基本知识、常用芯片的功能及参数以及中、大规模器件的应用，掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法，并要求使用EWB软件进行电路的模拟和仿真。
同时通过学习，可以培养学生独立思考、独立解决问题的能力，加强动手能力的培养，使学生掌握数字电路的设计方法。
二、课程内容与基本要求本课程开设的实验分为必做和限选实验。
修满学分必须做8个实验以上，实验分为验证性实验、设计性实验、综合性实验。
验证性实验目的在于使学生掌握器件的功能、参数和及其使用方法；设计性实验主要是培养学生的电路设计能力；通过综合性实验，掌握数字系统综合设计的方法。
1、逻辑门参数测试（必做、验证性实验）了解典型TTL集成电路和CMOS集成电路的基本工作原理，掌握基本门电路主要参数和测量方法。
熟悉TTL、CMOS逻辑门电路的参数意义，掌握TTL、CMOS逻辑门电路的逻辑功能及使用规则。
2、中规模组合逻辑器件的应用（必做、设计性实验）主要掌握数据选择器和全加器的应用，通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点，掌握数据选择器的逻辑功能、测试方法和数据选择器的应用。
了解算术运算电路的结构，掌握74LS283先行进位全加器的逻辑功能、特点及其具体应用。
《数字电路与逻辑设计》实验内容
3
3、数据选择器设计单个输出逻辑电路的基本原理 数据选择器可以很方便地实现单个输出逻辑函数，即具有 n 位地址输入的数据选择 器，可以产生任何形式输入变量数不大于 n＋1 的组合逻辑函数。将选择端 A0~An 作为 n 个输入变量，数据输入端 D0～Dn 为第 n+1 个变量的输入或其他形式，即可实现 n+1 个变 量以下的组合逻辑函数。如 4 选 1 数据选择器有 2 个选择端可以可实现 3 个变量以下的 组合逻辑函数。
表1-2 2-4 译码器真值表
输入端
输出端
B A E3 E2 E1 E0
00 1110
01 1101
A ＆Y B
10 1011
Y=AB
1 1 0 1 1 1 （a）与非门逻辑符号
VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8
1 23456 7 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND
VCC 4EN 4A 4Y 3EN 3A 3Y 14 13 12 11 10 9 8
VCC Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 16 15 14 13 12 11 10 9
VCC 2G A 2D3 2D2 2D1 2D0 2Y 16 15 14 13 12 11 10 9
1 23456 7 1EN 1A 1Y 2EN 2A 2Y GND
输入端
输出端
输入端
输出端
ABFG
Y
ABFG
Y
0000
1000
0001
1001
0010
1010
0011
1011
0100
1100
0101
1101
《数字电路与逻辑设计》实验教学大纲
《数字电路与逻辑设计》实验教学大纲一、课程基本信息●课程名称：《数字电路与逻辑设计》●面向专业：计算机科学与技术、通讯工程●课程类别：必修●实验方式：每组2人●总学时：20二、实验教学目标与要求【实验目标】通过本实验课程的开设，巩固《数字电路与逻辑设计》的基础理论知识，掌握《数字电路与逻辑设计》的相关实验方法及实践技巧。
了解测量仪器的工作原理，掌握常用数字集成电路的逻辑功能、性能参数并能加以正确应用，初步具备一般数字电路系统的分析、设计和综合调试能力。
【实验要求】要求实验者相对扎实的理论基础，注重理论联系实际，树立工程意识和踏实严谨作风，认真掌握数字电路的分析、设计、制作和调试的常用方法步骤。
实验时，做好原始数据记录，能用所学知识对数据加以分析，从而发现问题、解决问题。
认真按照规范完成实验报告。
三、实验内容与学时分配四、实验项目要求●实验一SR-8二踪示波器及DLB-3型数字逻辑实验箱的使用【实验要求】○熟悉SR-8二踪示波器面板上各旋钮的作用,并能正确使用波仪器。
○掌握DLB-3型数字逻辑实验箱的使用。
●实验二TTL集成逻辑门电路的参数测试及使用【实验要求】○掌握TTL与非门逻辑功能的测试方法。
○熟悉TTL与非门主要参数的测试方法。
●实验三组合逻辑电路实验分析【实验要求】○掌握组合逻辑电路的分析方法和设计方法。
○验证半加器和全加器的逻辑功能。
○设计并验证三位奇偶校验电路的逻辑功能。
●实验四计数器实验【实验要求】○熟练使用J、K触发器的驱动方式分别构成加、减法计数器。
○掌握12进制加法计数器、12进制减法计数器的设计调试。
●实验五中规模集成二一五一十进制同步计数器及其应用【实验要求】○熟悉中规模集成二一五一十进制同步计数器74LS90的各种功能。
○训练使用74LS90进行电路设计的能力。
●实验六移位型计数器【实验要求】○了解通过改进电路提高计数器的状态利用率○熟悉移位型计数器状态转换图和自启动问题●实验七中规模集成移位寄存及其应用○熟悉中规模集成移位寄存器的并行加载、串改并、并改串等各种功能○通过该实验进一步锻炼进行电路设计的能力●实验八无稳态电路与单稳态电路实验【实验要求】○了解组成单稳态及无稳态电路的逻辑。
数电课程设计题目及要求(1)
题目一：简易交通灯控制逻辑电路设计设计任务与要求：(1)东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，时间15s。
(2)东西方向与南北方向黄灯亮，时间5s。
(1)南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮，时间l0s。
(2)如果发生紧急事件，可以手动控制四个方向红灯全亮。
题目二：电子秒表电路设计任务与要求：(1)计时最长时间为1h，六位显示器，显示时间最长为59m59.99s。
(2)系统设置启／停键和复位键。
复位键用来消零，做好计时准备、启／停键是控制秒表起停的功能键。
题目三：抢答器电路设计设计任务与要求：(1)可容纳六组参赛选手。
(2)电路具有第一抢答信号的鉴别与保持功能。
并数码显示抢答者的组号题目四：视频信号切换器设计任务与要求：(1)设计并制作一个适用于闭路电视监视系统中，对多路视频信号进行切换选择的视频信号切换器。
(2)视频信号共有八个通道。
(3)要求能显示当前接通的通道号。
(4)具有手动选择切换视频通道和自动循回切换通道的功能。
(5)在选择手动切换时，按一下通道按键选择该通道，直到再按下其他通道为止。
(6)在自动状态时，轮流接通各通道，每个通道的接通时间可编程设定。
题目五：循环彩灯控制器设计任务与要求：(1)共有红、绿、黄3色彩灯各9个，要求安一定顺序和时间关系运行。
(2)动作要求：先红灯，后绿灯，再黄灯，分别按0.5S的速度跑动一次，然后，全部红灯亮5S，再黄灯，后绿灯，各一次。
以此循环。
题目六：住院病人传呼医务人员系统（八路）设计任务与要求：设计一个住院病人传呼医务人员系统。
病人拉动床头开关，医务人员的值班室内将按病人拉动开关的先后，显示病床号，同时用蜂呜声提醒医务人员注意，蜂呜声在医人员按下应答按钮后停止。
系统能对一天内病号的呼叫次数按人统计次数，以利医务室人员了解病员情况。
题目七：汽车尾灯控制电路的设计设计要求：用六个发光二极管模拟车尾部左右两侧的三个尾灯，用开关S1、S0，左转弯时左侧三个指示灯按照（000-100-110-111-000）顺序周期性的亮与暗，设周期为1秒，右边的灯不亮，右转弯时右侧三个指示灯按照（000-100-110-111-000）顺序周期性的亮与暗，设周期为秒，左边的灯不亮，当司机不慎同时接通左右转弯的两个开关时，6个尾灯按1秒的频率同时闪烁，停车时，全灭。
《数字电路与逻辑设计》实验指导
实验一 基本逻辑门逻辑实验
二、实验所用器件和仪表
1. 二输入四与非门 74LS00 2. 二输入四或非门 74LS28 3. 二输入四异或门 74LS86 1片
1片 1片
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
三、实验内容
1. 测试二输入四与非门 74LSOO 一个与非门的输入 和输出之间的逻辑关系。
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
1. 测试74LS00逻辑关系接线图及测试结果
输入 A L L H H B L H L H 输出 Y H H H L
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
4. 用与非门实现与门、非门、或门、或非门、 用与非门实现与门、非门、或门、或非门、 异或门的逻辑关系。简逻辑表达式 ②根据逻辑表达式画出逻辑电路图，并根 据器件引脚图标出各引脚序号，以保证接 线一次正确（对于复杂逻辑电路用此方法 能够避免接线错误）。 ③在实验箱上搭接线路，经检查正确无误后， 开启电源开关，按照各个门电路的逻辑真值 表验证。
《数字电路与逻辑设计》实验指导 数字电路与逻辑设计》
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数字电 路实验
实验一 基本逻辑门逻辑实验
例如：异或门
1.Y=A⊕B=AB+AB=AB+AB= A·AB · B·AB 2.
3.按照异或的逻辑真值表验证。 按照异或的逻辑真值表验证。 按照异或的逻辑真值表验证
数字电路与逻辑设计实验
实验名称数字电路与逻辑设计实验实验者：年级专业：学号：实验六数字电路与逻辑设计实验一、实验名称：组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）二、实验目的：1、掌握组合逻辑电路的功能调试2、验证半加器和全加器的逻辑功能。
3、学会二进制数的运算规律。
三、实验内容：1．组合逻辑电路功能测试。
（1）．用2片74LS00组成图4.1所示逻辑电路。
为便于接线和检查．在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。
（2）．图中A、B、C接电平开关，YI，Y2接发光管电平显示．（3）。
按表4。
1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1，Y2逻辑表达式．（4）．将运算结果与实验比较．2．测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能．根据半加器的逻辑表达式可知．半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图4.2．（1）．在学习机上用异或门和与门接成以上电路．接电平开关S．Y、Z接电平显示．（2）．按表4．2要求改变A、B状态，填表．3．测试全加器的逻辑功能。
（1）．写出图4．3电路的逻辑表达式。
（2）．根据逻辑表达式列真值表．（3）．根据真值表画逻辑函数S i 、Ci的卡诺图．（4）．填写表4．3各点状态（5）．按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表4．4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致．实验结果：表4．1Y1=+ Y2=（·）+（·）表4．2表4．3A B A ——B B ——C表4．4Y=+Z= X1=++ X2=++ X3=++Si=+++ Ci=++实验总结：通过本次实验，对同步计数器的电路设计有了更深刻的了解与应用，采用逻辑门，设计出对应要求的电路，实现了二进制计数器与模M=13的扭环计数器，对电路的设计也过程也有了进一步的体会。
在设计时应该考虑电路的简单与复杂度，对简化的电路应该先简化，这样使用到的元器件也比较少，而且在实验电路的成功率也比较高，这样对快速完成实验有很大帮助。
数字电路与逻辑设计实验
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)。
数字电路与逻辑设计实验
接模拟开关
5V
CP接连续脉冲 1-2Hz
注意：启动节拍发
生器时，应先清零，
Ya Yb Yc Yd Ye Yf Yg 74LS48
即将清零模拟开关 放置在低电平，待 清零置数后，清零
A3 A2 A1 A0 LT IBR
模拟开关放置在高 电平。
5V
接模拟开关
实验五 组合电路中的竞争与冒险
1、F=AB+BCD+ACD
00 X
01 1
11 1
10 1
01 11 10
0
0
1
0
0
1
x
x
x
0
0
1
Q1nQ0n
Q3nQ2n 00
00 X
01 0
11 0
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x
x
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Q1nQ0n Q3nQ2n 00
01 11 10
Q0n+1=Q0
00
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0
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1
Q1n+1=Q0Q1+Q0Q1
五、实验考试
第15周补作实验。
第16周考试：
考试时间：三小时。 内 容： 方 式：题目当场抽签，当场设计，当场作实 验，当场写报告。实验完毕要记录实验所用时间。
第17周补考。
六、所用主要仪器
1、数电实验箱 2、函数发生器 3、示波器 4、万用表
实验一 TTL与非门的静态参数测试
一、器件使用 1、集成芯片的使用
数字电路与逻辑设计实验报告
所示。它的 1、2、4、5、9、10、12、13 号引脚为输入端 1A 、 1B 、2A 、2B 、3A 、3B 、4A 、4B ，3、6、8、11 号引脚为 输出端 1Y 、2Y 、3Y பைடு நூலகம்4Y ，7 号引脚为地，14 号引脚为电源 +5V 。 （1）将一片四 2 输入异或门芯片 74LS86 插入 RXB-1B 数字电路 实验箱的任意 14 引脚的 IC 空插座中。 （2）按图 1.3.2 接线测试其逻辑功能。芯片 74LS86 的输入端 1、 2、4、5 号引脚分别接至数字电路实验箱的任意 4 个电平开关的 插孔，输出端 3、6、8 分别接至数字电路实验箱的电平显示器的 任意 3 个发光二极管的插孔。14 号引脚+5V 接至数字电路实验 箱的+5V 电源的“+5V ”插孔，7 号引脚接至数字电路实验箱的 +5V 电源的“⊥”插孔。 （3）将电平开关按表 1.3.1 设置，观察输出端 A 、B 、Y 所连 接的电平显示器的发光二极管的状态，测量输出端 Y 的电压值。 发光二极管亮表示输出为高电平（H ），发光二极管不亮表示输 出为低电平（L ）。把实验结果填入表 1.3.1 中。 图 1.3.1 四 2 输入异或门 74LS86 外引线排列图 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND 74LS86 V CC 4B 4A 4Y 3B 4A 3Y 1234567
把实验结果填入表131输入异或门74ls86外引线排列图1a1b1y2a2b2ygnd74ls86cc4b4a4y3b4a3y1413121110图132异或门逻辑功能测试连接图表131异或门逻辑功能测试的实验数据输入输出k3k2k1k0343601460146343501470177将表中的实验结果与异或门的真值表对比判断74ls86是否实现了异或逻辑功能
数电实验题目
前言数字电路与逻辑设计实验作为电子、信息类专业的学科基础课，是一门重要的实践课程，具有很强的实践性。
当今，现代电子技术飞速发展，电子系统设计方法、手段日新月异，众所周知，电子系统数字化已经成为电子技术和电子设计发展的必然趋势。
为此，我院数字电路与逻辑设计实验课程也进行了相应的教学改革，开展了PLD、CPLD、FPGA等先进的EDA教学内容。
与此同时，经过多年的实践教学总结和资料积累，我们感到要发展和应用先进电子技术，必须掌握牢固学科基础理论和基础应用，这在电子设计不断推陈出新的时代，更显得尤为重要。
本实验指导书是理论教学的延伸，旨在培养和训练学生勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的工作作风和科学研究精神。
通过本实验课，夯实数字电子技术基础理论的学习，进一步加强基本实验方法和基本实验技能的掌握，为培养锻炼学生的综合能力、创新素质打下坚实的基础。
本指导书按照教学大纲的要求编写，在前一版的基础上进行了修订，增减了部分内容，精心设计了14个典型的数字电路基础实验范例，基本涵盖了数字电路与逻辑设计课的教学内容。
每个实验均给出了实验目的、预习要求、实验原理、内容、步骤和思考题，所有实验均可在纯硬件或EDA实验环境中完成。
附录部分给出了实验箱的操作使用、实验中所使用到的集成电路管脚图，以及常用逻辑符号对照表，方便学生查阅。
限于编者水平有限，加之编写时间仓促，错误和疏漏之处在所难免，真诚希望各位教师和同学提出批评和改进意见。
实验一数字电路实验基础一、实验目的⑴ 掌握实验设备的使用和操作⑵ 掌握数字电路实验的一般程序⑶ 了解数字集成电路的基本知识二、预习要求复习数字集成电路相关知识及与非门、或非门相关知识三、实验器材⑴ 直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表⑵ 74LS00、74LS02、74LS48四、实验内容和步骤1、实验数字集成电路的分类及特点目前，常用的中、小规模数字集成电路主要有两类。
一类是双极型的，另一类是单极型的。
数字电路与逻辑设计实验(一)
0
5 5
5
0 5
V1（V） V2（V）
与非门电压传输特性 与非门电压传输特性是指输出电压Vo随着输入电 压Vi变化的关系曲线。 Vo=f(Vi) 输出逻辑高电平VOH 输出逻辑低电平VOL 开门电平VON 关门电平VOFF
数字电路与逻辑设计设计
实验主要内容及考核形式
实验内容（三部分）： 验证性实验部分 设计性实验部分 EDA部分
考核形式： 实验过程 实验报告 实验考试（实验中所用的为74系列 封装方式：双列直插式。 引脚有14、16、20、24等。
实验安排
实验一 实验三、五、七、九 实验十、十三 实验十二、十四 实验十七（74161） 实验十六
实验说明如下： 1、每次实验完成所要求的实验项目； 2、以上基本实验为18小时（分6次，每次3小时，1-2人一组） 3、每个实验要做好预习工作，实验前检查预习报告，没有预习报告者不能做实验； 4、实验结束时，需经过老师检查登记，签字后方可离开； 5、实验后一周内上交完整的实验报告（内含预习报告、实验结果报告）； 6、地点：电机楼3楼 数字电路实验室。
仪器三：示波器
4、调整Y轴旋钮和X轴旋钮，使屏幕显示1～2个完整的信号波形
① Y轴旋钮调整一纵格代表几伏；X轴旋钮调整一横格代表几秒
② Y轴和X轴的微调旋钮应顺时针旋到底，即置于“校准”位置
仪器三：示波器
4、调整Y轴旋钮和X轴旋钮，使屏幕显示1～2个完整的信号波形
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2018～2019学年第一学期《数字电路与逻辑设计实验（下）》课程要求一、课程安排及要求：本学期数字实验教学内容为综合课题设计，教学方式采用开放式实验教学模式，第7周和第10周实验按班上课，第8周和第9周实验室全开放，学生根据开放实验安排自行选择实验时间和地点，要求每人至少参加2次课内开放实验。
课程具体安排如下：二、成绩评定数字综合实验成绩由三部分组成：●平时成绩：占总成绩的20%●验收答辩：占总成绩的50%●报告成绩：占总成绩的30%实验报告评分标准如下（按百分制批改，占总成绩的30％）：三、实验题目题目1 抽油烟机控制器的设计与实现利用CPLD器件和实验开发板，设计并实现一个抽油烟机控制器。
基本要求：1、抽油烟机的基本功能只有两个：排油烟和照明，两个功能相互独立互不影响。
2、用8×8双色点阵模拟显示烟机排油烟风扇的转动，风扇转动方式为如图1所示的四个点阵显示状态，四个显示状态按顺序循环显示。
风扇转动速度根据排油烟量的大小分为4档，其中小档的四个显示状态之间的切换时间为2秒，中档为1秒，大排档为0.5秒，空档为静止不动（即停止排油烟），通过按动按键BTN7来实现排油烟量档位的切换，系统上电时排油烟量档位为空档，此后每按下按键BTN7一次，排油烟量档位切换一次，切换的顺序为：空档→大档→中档→小档→空档，依次循环。
双色点阵模拟排油烟风扇转动示意图3、设置按键BTN0为立即关闭按键，在任何状态下，只要按下BTN0，排油烟风扇就立即停止工作进入空档状态。
4、设置按键BTN3为延时关闭按键，在大中小三档排油烟状态的任何一个档位下，只要按下BTN3，排油烟风扇将在延时6秒后停止工作进入空档状态。
延时期间用数码管DISP3进行倒计时显示，倒计时结束后，排油烟风扇状态保持静止不动。
在延时状态下，禁用排油烟量档位切换键BTN7。
5、设置按键BTN6为照明开关键，用发光二极管LD6模拟照明灯，系统上电时照明灯LD6处于关闭状态，按动BTN6来切换LD6的点亮和关闭。
6、系统工作稳定。
提高要求：1、给油烟机加上音效，分档模拟排油烟风扇的噪音。
2、自拟其他功能。
题目2 关灯游戏控制器的设计与实现用可编程器件设计并实现一个4×4关灯游戏控制器。
基本要求：关灯游戏规则：在一个M×N阵列里（本题中为4×4阵列），有若干盏灯亮着（可以全部都亮着），点击任意一盏灯（不管此灯是亮着还是灭着，都可以点），那么该灯以及与该灯相邻的上、下、左、右共五盏灯都同时会变成与自身相反状态，即亮的变灭，灭的变亮，由于边角的特殊性，点击边上的灯，只有四盏灯一起变化；点击角上的灯，只有三盏灯一起变化。
游戏的目标是：通过点击灯阵里的一些灯，使得灯阵上所有灯都熄灭。
1、用8×8双色点阵显示游戏界面，其中游戏边界采用绿色LED显示，点亮的灯用红色LED显示，游戏有16盏灯，分为4行4列。
按下开始键BTN7后，点阵显示初始状态，点亮16盏灯中的某些灯，如下图所示。
要求至少有10种初始状态，每次开始时随机选择其中1种。
2、用4×4键盘控制开关灯，位置与点阵上的16盏灯一一对应。
按下某个按键后，按游戏规则将该位置的灯以及与其相邻的上、下、左、右的灯的状态取反。
3、当灯阵上所有灯都是熄灭状态时，本关游戏结束，计分加1，并在1位数码管上显示得分。
4、1关游戏结束后，按BTN6进入下一关，同一次游戏的关卡不能重复。
5、得分达到3分，游戏胜利，在点阵上显示一个动画庆祝胜利。
6、再按开始键（BTN7）游戏重新开始，游戏过程中按BTN7也可重新开始游戏。
提高要求：1、游戏胜利后，蜂鸣器播放音乐庆祝。
2、每关游戏设置最多按键次数，超过次数后游戏失败。
用2位数码管显示最多按键次数，游戏过程中每按一次计数减1。
3、自拟其他功能。
题目3 带日历显示的多功能数字钟的设计与实现设计制作一个能显示日历（年、月、日、星期）和时间（时、分、秒）的数字钟。
基本要求：1、用LCD1602液晶屏显示所有信息；2、年、月、日、星期和时间的时、分可手动调整；3、精确计时，各部分之间进位转换准确；4、时间可以24小时制或12小时制显示，可以通过按键进行切换；提高要求：1、调整日历时加入大小月及闰年的判断；2、增加闹钟功能，在用户设定的时间闹铃提示，闹铃时间5秒；3、自拟其他功能。
题目4 眼手反应测量器的设计与实现设计一个眼手反应测量器，可以测量人的眼手反应时间。
基本要求：1、用SW7作为系统开关，打开SW7系统上电，显示器件自检：8×8点阵和数码管DISP7~DISP0全亮0.5S熄灭0.5S重复三次，进入待机状态；2、使用按键BTN0进入测量状态：a)8×8点阵显示“3”“2”“1”“0”倒计时后，开始轮流显示和熄灭缺口方向随机的“凹”形状，每个形状显示停留时间0.5S，熄灭时间0.2S；b)4×4矩阵键盘中选定四个按键对应“上”“下”“左”“右”四个方向；c)8×8点阵显示不同方向的“凹”形状时，尽快按下对应方向的按键；d)系统自动记录点阵显示与对应按键按下之间的时间差，要求精确到毫秒，如果按键按错，或按键正确但超前按下，或者未有按键按下，均惩罚性记录为5S；e)在数码管上稳定显示时间差，显示时间为3S，3S后重新开始a) ~ d)；f)点阵轮流显示熄灭不同方向的“凹”3次，转为闪烁显示“”，同时系统计算所记时间的平均值（小数点后保留三位有效数字）作为本轮测量结果，在数码管上以2赫兹的频率闪烁显示，本轮测试结束。
3、按动按键BTN0，数码管熄灭，进入新一轮测试。
提高要求：1、自检过程、测试过程中、一轮测试结束时伴有不同的背景音乐，各个按键按下时伴有按键音；2、用液晶模块代替数码管进行测试结果的显示；3、自拟其他功能。
题目5 心算测试系统的设计与实现设计实现一款心算测试系统，以锻炼大脑记忆力、计算能力和思考能力。
基本要求：1、启动系统时，8×8点阵显示欢迎界面；2、按下开始键，此时数码管会随机显示两位数与两位数相加的表达式，保持5秒后消失，5秒采用点阵倒计时显示；3、数字消失后，用户通过心算计算结果，并采用4×4矩阵键盘对应的数字按照从百位到个位的顺序输入答案，并在数码管上显示；4、如果回答正确，蜂鸣器播放胜利音乐，同时点阵显示正确图案；如果计算错误，则蜂鸣器报警，同时点阵显示错误图案；5、按继续键进入新一轮测试；6、测试可以随时退出结束。
提高要求：1、表达式采用LCD1602液晶屏显示；2、4×4矩阵键盘输入的计算结果用LCD1602液晶屏显示；3、增加难度选择模式，将加法变成减法、乘法等运算；4、自拟其他功能。
题目6 简易拼图游戏的设计与实现拼图游戏是广受欢迎的一种智力游戏，它变化多端、难度不一，让人百玩不厌。
本题目要求设计实现一个简易点阵拼图小游戏。
基本要求：1、本游戏共两关，游戏关数由数码管DISP0显示；2、按下开始键启动游戏，8×8点阵显示完整拼图图案，如下图所示，显示时间为5秒，在数码管DISP2上倒计时显示时间；3、5秒倒计时结束后，点阵上出现三块拼图零片，三块拼图零片在点阵上的位置随机，但不能重叠，此时数码管DISP2、DISP3开始进行拼图30秒倒计时显示；拼图零片拼图零片点阵显示示意图4、通过按键切换选择某块拼图零片进行移动，选中的零片变为绿色；5、用4×4矩阵键盘对变为绿色的拼图零片进行上下左右移动控制，零片不能移出8×8点阵区域；6、拼图零片移动到合适的位置后，按下“确认”键恢复红色显示，同时不可再选择及移动；7、当在30秒内完成第一关拼图后（位置和形状与初始拼图一致），游戏进入第二关。
若在30秒倒计时结束时拼图仍未完成，点阵显示失败图案，游戏结束退出；8、游戏第二关：规则参考游戏第一关，完整拼图图案自拟，点阵显示5秒完整图案后在点阵上显示四块零片，零片图案自拟、位置随机，在点阵上不能重叠。
当在40秒内完成拼图后，点阵显示胜利图案，同时蜂鸣器播放音乐，游戏结束；若在40秒倒计时结束时拼图仍未完成，点阵显示失败图案，游戏结束退出；9、游戏过程中再次按下开始键后，可以开始新一轮游戏。
提高要求：1、增加游戏关数，多种拼图图案随机选择；2、拼图零片位置随机、方向随机；3、拼图零片不仅能上下左右移动，还可以90°旋转；4、自拟其他功能。
题目7 “移动靶”游戏的设计与实现设计并实现一个“移动靶”游戏。
基本要求：1、用SW7作为系统开关，LED0作为电源指示灯，打开SW7电源指示灯亮，系统上电。
同时显示器件自检：8×8点阵以5Hz频率进行自上而下的单行扫描显示，8位数码管以5Hz频率进行从左至右的位扫描显示，重复三个循环后全灭，进入待机状态；2、使用按键BTN0进入游戏状态：a)在8×8点阵的底部用3S时间渐亮显示四个点组成的绿色“ ”形状，代表射击枪，其中顶端的点代表枪口位置；b)枪口显示稳定后，在最高一行以滚入滚出方式滚动显示三个点组成的红色“移动靶”（滚入方式如下图，滚出同理），同时数码管最左边两位显示40秒倒计时，最右边显示游戏得分“00”，移动靶滚动速度可用按钮调节，BTN7加速，BTN6减速；c)按键BTN1为射击按钮，按动射击按钮，枪口可以发射出红色子弹，子弹沿直线向上飞行，飞行速度为0.1S/行，子弹飞行过程中，“移动靶”应正常移动；d)子弹击中“移动靶”任意位置，游戏得分，得分显示+3，计满15分时，得分闪烁显示且点阵显示“√”，本轮游戏结束；e)若游戏时间倒计时为“00”时得分未计满15分，则“00”闪烁显示且点阵显示“ ”，本轮游戏结束；3、游戏过程中或游戏结束后按BTN0键，进入新一轮游戏。
提高要求：1、自检时、游戏过程中、一轮游戏结束时分别伴有不同的背景音乐和音效；2、分等级计分：子弹击中“移动靶”中间的点计3分，击中两边的点计2分；3、“移动靶”位置随机变化；4、自拟其他功能。