SSI组合逻辑电路设计实验报告

华中科技大学

《电子线路设计、测试与实验》实验报告

实验名称：SSI组合逻辑电路设计实验

（软件）

院（系）：自动化学院

实验成绩：

指导教师：汪小燕

2014 年 4 月24 日

一.实验目的

1.掌握用SSI（小规模数字集成电路）实现简单组合逻辑电路的方法。

2.掌握简单数字电路的安装于调试技术。

3.进一步熟悉数字万用表、示波器等仪器的使用办法。

4.熟悉用Verilog HDL描述组合逻辑电路的方法，以及EDA仿真技术。

二.实验元器件

芯片74HC00 2片，74LS04 一片；

若干导线,计算机；

QuartusⅡ9.1集成开发环境；

面包板；

可编程器件实验板；

专用的在系统编程电缆。

三.实验原理及参考电路

组合逻辑电路的设计流程

组合逻辑电路的设计步骤如下图，先根据实际的逻辑问题进行逻辑抽象，定义逻辑状态的含义，在按照给定事件因果关系列出逻辑关系真值表。然后用给定的器件实现简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。

QuartusⅡ9.1

在设计好电路之后，就可以根据设计的电路，就可以在QuartusⅡ9.1集成开发环境下，通过Verilog HDL语言编程，然后生成相应的波形文件执行仿真，最后再把程序下载到老师给的DE0板子上去，从而通过板子上LED灯的亮和不亮来确定输出的高低电平。

插板

在做完仿真之后，就可以根据设计的逻辑图选择相应的芯片进行插板，通过给不同输入高低电平组合来测输出电平的高低，从而检测是否符合实验要求。

四．实验内容

全加器/全减器 根据给定的器件，设计一个全加器/全减器电路，使之既能实现1位加法运算又能实现1位减法运算。当控制变量M=0时，电路实现加法运算；当M=1时，

电路实现减法运算。其框图如下所示，图中，00A B 、 分别为被加（减）数和加（减数），0S 为相加（减）的结果，0C 为进（借）位。

一、 首先，按照组合逻辑电路的设计流程，写出其真值表如下：

二、

根据真值表，。我得到如下逻辑表达式：

001010001001

C M A AM B M A M AC B C S A B BA C BA BA C ----=•••••=•••••

三、

根据其表达式，用与非门和非门设计的逻辑图如下所示(由于做实验的时

候只有与非门和非门，设计的了逻辑图只有这两种门)

【注】：我这里画的电路图和我接下来编的Verilog HDL没有关系，因为这里只用了与非门和非门，是后面插板的逻辑图，而Verilog HDL可以用多种门，逻辑图没有这么复杂。

四、Verilog HDL语言实现仿真

首先给出编好的程序：

【注】：用的门级建模方法。

然后是波形仿真结果：

以上的波形符合要求。

五、附加实验题(13号模3余1)

4位密码锁

设计它的正确密码为0000，即必须A，B，C，D（确定输入有效），都输入0时，输出L才为1，即箱子打开。

L=ABCD

编程代码如下：

仿真波形图如下：

从上面的波形图我们可以看出：只有在ABCDE都是高电平时，即在输入有效且输入与设定的密码1111一致时，Z才输出1，箱子才会打开。（在155.0ns到160.0ns之间）。

五、实验总结

1.学会了QuartusⅡ9.1仿真组合逻辑电路，及Verilog HDL语言编程。以

后在数电学习方面遇到问题时，可以通过仿真来检验结果，特别是对于要插板的实验，可以事先检验自己的逻辑是否正确。

2.对具体如何设计一个组合逻辑电路有了更加具体，深刻的把握。

3.掌握了用SSI（小规模数字集成电路）实现简单组合逻辑电路的方法。

4.掌握了简单数字电路的安装于调试技术。

5.进一步熟悉了数字万用表、示波器等仪器的使用办法。

6.熟悉了用Verilog HDL描述组合逻辑电路的方法，以及EDA仿真技术。

六、实验遇到的问题和解决方法

1.对于一个新软件的学习，总是有个熟悉的过程，在实验课上，老师可以

说的一步一步教我们做项目工程，速度也比较合理，但是我们还是出现

的各种问题。总的来说，我觉得是对这一软件的界面不是很熟悉。好多

问题都是问哪个哪个按键在哪里等等，还有就是感觉自己的英语水平还

有待提高，毕竟是英文版的软件。以后还有很多机会接触到，熟练的掌

握是很有必要的。

2.软件仿真之后就是硬件实现，但是由于只有非门和与非门的芯片来实现

全加全减器，工作量太大，对自己的耐心是个很大的考验，最后还是把

板子插完了，虽然没有成功，但是简单电路之后，就只做了一位的全加

器，很容易的就验收了。我感觉插板子最重要的就是耐心和细心。一不

留神就插错了。而那么多的线，找问题都很难找得出来。所以，慢慢来，

不能急。