北邮数电实验综合讲义
北邮数字电路综合实验报告
数字电路综合实验报告简易智能密码锁一、实验课题及任务要求设计并实现一个数字密码锁，密码锁有四位数字密码和一个确认开锁按键，密码输入正确，密码锁打开，密码输入错误进行警示。
基本要求：1、密码设置：通过键盘进行4 位数字密码设定输入,在数码管上显示所输入数字。
通过密码设置确定键（BTN 键）进行锁定。
2、开锁：在闭锁状态下，可以输入密码开锁，且每输入一位密码，在数码管上显示“-”，提示已输入密码的位数。
输入四位核对密码后，按“开锁”键，若密码正确则系统开锁，若密码错误系统仍然处于闭锁状态，并用蜂鸣器或led 闪烁报警。
3、在开锁状态下，可以通过密码复位键（BTN 键）来清除密码，恢复初始密码“0000”。
闭锁状态下不能清除密码。
4、用点阵显示开锁和闭锁状态。
提高要求：1、输入密码数字由右向左依次显示，即：每输入一数字显示在最右边的数码管上,同时将先前输入的所有数字向左移动一位。
2、密码锁的密码位数（4~6 位）可调。
3、自拟其它功能。
二、系统设计2.1系统总体框图2.2逻辑流程图2.3MDS图2.4分块说明程序主要分为6个模块：键盘模块，数码管模块，点阵模块，报警模块，防抖模块，控制模块。
以下进行详细介绍。
1.键盘模块本模块主要完成是4×4键盘扫描，然后获取其键值，并对其进行编码，从而进行按键的识别，并将相应的按键值进行显示。
键盘扫描的实现过程如下：对于4×4键盘，通常连接为4行、4列，因此要识别按键，只需要知道是哪一行和哪一列即可，为了完成这一识别过程，我们的思想是，首先固定输出高电平，在读入输出的行值时，通常高电平会被低电平拉低，当当前位置为高电平“1”时，没有按键按下，否则，如果读入的4行有一位为低电平，那么对应的该行肯定有一个按键按下，这样便可以获取到按键的行值。
同理，获取列值也是如此，先输出4列为高电平，然后在输出4行为低电平，再读入列值，如果其中有哪一位为低电平，那么肯定对应的那一列有按键按下。
北京邮电大学 数字电路综合实验报告 洗衣机控制器
数字电路综合实验预习报告洗衣机控制器信息与通信工程学院xxxxx班xx号xxx洗衣机控制器一、实验目的1. 熟练掌握VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2. 理解状态机的工作原理和设计方法；3. 掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；二、设计任务要求：制作一个简易全自动洗衣机控制器：：1. 洗衣机的工作步骤为洗衣、漂洗和脱水三个过程，工作时间分别为：洗衣20 秒，漂洗25 秒，脱水15 秒；2. 用一个按键实现洗衣程序的手动选择：A、单洗涤；B、单漂洗；C、单脱水；D、漂洗和脱水；E、洗涤、漂洗和脱水全过程；3. 用显示器件显示洗衣机的工作状态（洗衣、漂洗和脱水），并倒计时显示每个状态的工作时间，全部过程结束后，应提示使用者；4. 用一个按键实现暂停洗衣和继续洗衣的控制，暂停后继续洗衣应回到暂停之前保留三、设计思路1）总体思路：洗衣机分为主要分为四个部分，预置部分，输入部分，控制部分，输出部分。
输入部分：负责输入洗衣机的模式选择信号，开始信号，暂停信号，时钟信号。
预置部分：通过一个按键的改变来控制洗衣模式的选择，在开始信号为一的上升沿，读取预置的模式，并初始化总时间，以及控制部分需要用到的信号，并把初始状态送输出部分显示。
输出部分：负责输出洗衣机的当前洗衣模式，剩余时间，以及洗衣结束时的报警信号。
控制部分：根据预置部分的状态开始工作，对输入部分的控制信号进行相应，控制洗衣机的运行中模式的转变，并将改变的输出信号传递给输出部分显示。
方框图状态转移图：洗衣过程中的状态转移，转移的时候改变temp 的值，作为下次转移的标志时间: State=111时temp=40; State=110时temp=25; State=100时temp=0； State=010时temp=0；State=001时temp=0；流程图四、电路设计1、分频模块：PROCESS(CLOCK) --由输入时钟进行100分频产生洗衣时钟BEGINIF (CLOCK'EVENT AND CLOCK='1') THENCOUNT<=COUNT + 1;IF (COUNT=499999) THENCOUNT<=0;CLK<= NOT CLK;END IF;END IF;END PROCESS;功能说明：由于数电实验开发板上的系统时钟为1MHz，想要的到频率为1hz的倒计时时钟，就要对输入时钟clock进行分频，产生计时时钟clk，分频模块中每个clock做count加一，加到499999时count归零，同时clk翻转就可以得到1Hz的时钟。
北邮数字电子电路综合实验-LED点阵风扇的设计与实现
数字电子电路综合实验题目：LED点阵风扇的设计与实现实验报告学号：姓名：班级：专业：通信工程学院：信息与通信工程学院指导老师：2015年11月7日LED点阵风扇的设计与实现一、实验要求基本要求：1.用8×8点阵模拟风扇转动，并用双色点阵显示。
2.风扇转动方式包括四个点阵显示状态，并按顺序循环显示。
风扇转动速度根据环境温度分为4档，其中1档的四个显示状态之间的切换时间为2秒，2档为1秒，3档为0.5秒，4档为静止不动。
3.环境温度通过2个BTN按键设置，一个用来增加，一个用来减少，温度范围可设置范围为10℃～40℃，温度精度为1℃，并用两个数码管进行温度显示，风扇根据不同的温度自动采用不同的转动速度，其中20℃～24℃对应1档，25℃～29℃对应2档，30℃～40℃对应3档，10℃～19℃对应4档，用一个数码管显示档位。
4.定时模式：在风扇不同转动速度下，可以通过按键切换进入定时模式。
定时时间可设置范围为20～59秒，采用2个数码管进行倒计时显示，当倒计时结束后，风扇状态保持静止不动。
5.设置开关键。
风扇开机初始状态为20℃、1档，并有不小于5秒的开机音乐，关机状态为点阵全灭。
提高要求：1.设计LED 风扇的其他工作模式。
2.利用实验板上的温度传感器代替按键直接获取温度数据，实现对LED 风扇四档转速的自动控制。
3.用数码管实时显示温度传感器的温度数据，精度为0.1℃。
4.自拟其他功能。
二、系统设计1.设计思路这次实验采用老师讲过的自顶向下的设计方法来完成设计。
为了实现电风扇的功能，将系统分成多个模块：控制器模块：通过按钮与开关输入开关机、温度、倒计时时间等信息，实现开机音乐、温度调整档位切换功能、倒计时功能等。
蜂鸣器模块：通过蜂鸣器震动，使开机时播放不少于5s的音乐。
分频器模块：分频模块把晶振（1000Hz）分成了500Hz,1000Hz,2000Hz传给控制器，供电风扇以不同档位工作。
16课时--数电实验讲义(2015-7-2)(1)课案
TPE-D型系列数字电路实验箱数字电子技术实验指导书信息学院2015 年7 月目录第一部分基础实验实验一门电路逻辑功能测试┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 1 实验二组合逻辑电路（逻辑运算及全加器）┄┄┄┄┄┄┄5 实验三交通灯报警电路(M u l t i s i m)┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8 实验四组合逻辑功能器件的应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9 实验五集成触发器的逻辑功能测试┈┈┈┄┄┈┈┈┈┈12 实验六计数、译码、显示综合实验┄┄┄┄┄┈┈┈┈┈┈┄15 实验七555时基电路的应用┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17 实验八D/A、A/D转换器┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄22第二部分设计性实验题目1编码译码显示电路的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 题目2奇/偶校验电路的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 题目3巡回检测电路┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27 题目4声控开关的设计与制作┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 题目5篮球竞赛24秒定时电路┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 题目6电子密码锁┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 题目7简易频率计的设计┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄28 题目8多功能数字钟┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29附录一设计性实验报告格式┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄30 附录二本讲义所用集成块管脚排列图及部分真值┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄31数字电路实验注意事项1．每次实验前，必须预习，并自行设计实验原始记录表格，提交预习报告。
2．每次实验完毕，须做好实验原始记录；关闭所有仪器的电源，关闭电源插座板上的开关；整理实验台，并在学生实验记录本上签名，并记录仪器使用情况。
该项工作作为部分成绩记入实验总成绩。
最后，经老师同意方可离开实验室。
3．做好实验总结报告，准时在下次实验时提交。
4．拨插芯片请使用专用工具，在把芯片插入插座之前，请用镊子将芯片管脚修理整齐，拨芯片须使用起拨器。
北邮数电综合实验报告
北邮数电综合实验报告综合实验报告：基于北邮数电实验的电子门禁系统设计与实现摘要：本次实验通过使用北邮数电实验室提供的器件和设备，设计并实现了一个简易的电子门禁系统。
该系统能够通过输入正确的密码或使用合法的身份卡，实现对门禁的控制和管理。
本文将详细介绍系统设计的原理、实验过程和结果，并对实验进行了总结和评价。
一、引言电子门禁系统是当前社会中广泛应用的一种重要安全保障设施。
它通过使用密码、身份卡等识别方式，对人员出入进行控制和管理。
本实验旨在通过北邮数电实验的学习和实践，学习和掌握电子门禁系统的设计与实现。
二、实验器材与原理实验器材：1.键盘2.蜂鸣器3.LCD显示屏4.数码安全码锁5.单片机开发板6.电源模块7.连线模块实验原理：该电子门禁系统的基本原理如下：1.用户通过键盘输入密码或刷合法的身份卡；2.单片机接收到输入的密码或读取身份卡信息；3.单片机对输入的密码或身份卡信息进行核对；5. 若核对失败，则控制蜂鸣器发出门禁错误提示音，并在LCD显示屏上显示“Access Denied”等拒绝信息。
三、实验过程与结果1.按照实验器材的接线要求，将键盘、蜂鸣器和LCD显示屏与开发板连接好；2.根据实验原理，编写相应的控制程序，并将程序烧录到单片机中；3.打开电源模块，开启电子门禁系统；4.用户通过键盘输入密码或刷合法的身份卡；5.系统接收到用户输入并进行核对；7. 核对失败时，蜂鸣器发出门禁错误提示音，LCD显示屏上显示“Access Denied”等拒绝信息。
实验结果显示，该电子门禁系统能够根据用户输入的密码或身份卡信息，进行核对并作出相应的操作。
当核对成功时，系统会解锁门禁并显示欢迎信息；当核对失败时，系统会发出错误提示并拒绝门禁。
四、实验总结本次实验通过设计和实现基于北邮数电实验的电子门禁系统，使得我们更加深入地了解了电子门禁系统的原理和应用。
通过实验，我们学会了利用键盘、蜂鸣器和LCD显示屏等器材，通过单片机控制，实现了一个简易的电子门禁系统。
北邮数电综合实验报告
点阵赛车游戏学院：信息与通信工程学院专业：通信工程班级：姓名：学号：班内序号：一、设计课题的任务要求用8×8点阵进行5秒倒计时显示，当5秒倒计时结束后，点阵显示赛道和赛车的初始位置，赛车游戏开始，并开始计时，用两个数码管显示时间。
用红色表示赛道，黄色表示赛车的初始位置，箭头表示赛车行进的方向。
用BTN1～BTN3三个按键分别控制赛车的左移、前进、右移，最终使赛车在不碰撞赛道的情况下走完全程，游戏结束，点阵显示“V”图案，数码管显示走完全程所耗费的时间。
当游戏时间超过59秒，或者赛车在行进过程中碰撞赛道，游戏失败，点阵显示“X”图案。
通过按键BTN0进行复位，控制点阵返回到初始状态。
二、系统设计1、设计思路这个过程乍一看蛮复杂的，但是当我经过仔细分析后发现，我的代码可以按照这个游戏的运行过程来写。
这个游戏分为4个状态，即倒计时，运行，成功和失败。
倒计时部分根据不同数字在点阵上的位置很容易设计出来，运行部分便是初始化赛道，赛车的位置，然后用按键来控制赛车运动，在这个过程中要不断判断赛车是否撞墙和到达终点，如果到达终点便进入第三个状态，成功，即显示“V”；若果撞墙便进入第四个状态，失败，即显示“X”。
在游戏运行的同时数码管还要计时。
2、总体框图（1）系统结构图(2)ASM 图译码显示器分频器控制器 计时器赛道及赛车CPRESET BTN1BTN2 BTN3启动NY是否碰到边界是否到达终点显示“V ”显示“×”计时移动是否复位是否复位YNNYNYN（4）功能模块图显示存储器控制器 方向控制模块计时器数码管分频器点阵显示倒计时移动显示“V ”显示“X ”3、模块设计（1）分频模块分频器：因为原有低频时钟为50MHZ，如果直接用这个时钟信号同时实现计时和显示部分，故需两个分频器，分别将时钟频率分为1Hz和1kHz，1Hz用来控制倒计时和游戏运行过程中的计时，1kHz用来控制点阵和数码管的显示。
北邮数电实验报告
北邮数电实验报告1. 实验目的本实验的目的是通过实际操作和实验验证，加深对数字电路的理解和掌握。
具体实验内容包括： 1. 实现各种基本逻辑电路（与门、或门、非门、异或门等）的电路设计。
2. 学习使用开关和LED灯进行数字信号输入和输出。
3. 掌握数字电路实验中常用的仪器设备的使用方法。
2. 实验器材和环境本实验所使用的器材和环境如下： - FPGA实验箱 - 数字逻辑集成电路（与门、或门、非门、异或门等） - 电源 - 接线板 - 数字电路实验仪器3. 实验步骤3.1 实验准备首先，我们需要将实验所需的器材连接好，包括将数字逻辑集成电路插入到FPGA实验箱上的插槽中，并将电源正确连接。
3.2 电路设计与布线根据实验要求，我们需要设计不同的基本逻辑电路。
比如，要设计一个与门电路，可以通过将两个输入端分别与两个开关连接，将输出端连接到一个LED灯上。
其他的逻辑电路同样可以设计类似的方式。
在设计和布线的过程中，需要注意保持电路的连通性，并避免出现短路等问题。
3.3 输入和输出信号设置根据实验要求，我们需要设置输入和输出信号。
可以通过控制开关的开合状态来设置输入信号，然后观察LED灯的亮灭情况来判断输出信号的状态是否符合预期。
3.4 实验数据记录和分析在实验过程中，我们需要记录每个逻辑电路的输入和输出信号状态，并进行分析。
可以通过绘制真值表或者逻辑门表来记录并分析数据。
4. 实验结果与分析根据实验步骤中记录的数据，我们可以得出实验结果，并进行进一步的分析。
比如，可以通过比对设计的逻辑电路输出和预期输出的差异，来判断实验是否成功完成。
5. 总结与反思通过本次实验，我深入了解和掌握了数字电路的基本原理和实验方法。
通过设计和实验验证，加深了对基本逻辑电路的理解，并熟悉了数字电路实验所使用的仪器设备。
在实验过程中，我遇到了一些问题，比如电路连接错误导致的信号不稳定等，但通过仔细调试和排查，最终解决了这些问题。
数电实验报告北邮(3篇)
第1篇一、实验名称数字电路基础实验二、实验目的1. 熟悉数字电路的基本原理和组成。
2. 掌握常用数字电路元件（如逻辑门、触发器、计数器等）的功能和使用方法。
3. 培养动手能力和实验技能。
三、实验原理数字电路是由逻辑门、触发器、计数器等基本元件组成的。
逻辑门是数字电路的基本单元，用于实现基本的逻辑运算。
触发器是数字电路中的记忆单元，用于存储信息。
计数器是数字电路中的时序单元，用于实现计数功能。
四、实验仪器与设备1. 数字电路实验箱2. 万用表3. 导线4. 74LS00集成电路5. 74LS20集成电路五、实验内容1. 组合逻辑电路分析（1）搭建一个4输入与非门电路，输入端分别为A、B、C、D，输出端为Y。
（2）搭建一个2输入与非门电路，输入端分别为A、B，输出端为Y。
（3）搭建一个4输入与非门电路，输入端分别为A、B、C、D，输出端为Y。
要求输出Y为A、B、C、D的异或运算结果。
2. 触发器应用（1）搭建一个D触发器电路，输入端为D，输出端为Q。
（2）搭建一个JK触发器电路，输入端为J、K，输出端为Q。
（3）搭建一个计数器电路，使用D触发器实现一个4位二进制计数器。
3. 计数器应用（1）搭建一个十进制计数器电路，使用74LS90集成电路实现。
（2）搭建一个任意进制计数器电路，使用74LS90集成电路实现。
（3）搭建一个分频器电路，使用计数器实现。
六、实验步骤1. 根据实验原理和电路图，在实验箱上搭建实验电路。
2. 使用万用表测试电路的各个节点电压，确保电路连接正确。
3. 根据实验要求，输入不同的信号，观察输出结果。
4. 记录实验数据，分析实验结果。
七、实验结果与分析1. 组合逻辑电路分析（1）4输入与非门电路：当A、B、C、D都为0时，Y为1；否则，Y为0。
（2）2输入与非门电路：当A、B都为0时，Y为1；否则，Y为0。
（3）4输入与非门电路：当A、B、C、D中有奇数个1时，Y为1；否则，Y为0。
数字电路实验报告_北邮
一、实验目的本次实验旨在通过实践操作，加深对数字电路基本原理和设计方法的理解，掌握数字电路实验的基本步骤和实验方法。
通过本次实验，培养学生的动手能力、实验技能和团队合作精神。
二、实验内容1. 实验一：TTL输入与非门74LS00逻辑功能分析（1）实验原理TTL输入与非门74LS00是一种常用的数字逻辑门，具有高抗干扰性和低功耗的特点。
本实验通过对74LS00的逻辑功能进行分析，了解其工作原理和性能指标。
（2）实验步骤① 使用实验箱和实验器材搭建74LS00与非门的实验电路。
② 通过实验箱提供的逻辑开关和指示灯，验证74LS00与非门的逻辑功能。
③ 分析实验结果，总结74LS00与非门的工作原理。
2. 实验二：数字钟设计（1）实验原理数字钟是一种典型的数字电路应用，由组合逻辑电路和时序电路组成。
本实验通过设计一个24小时数字钟，使学生掌握数字电路的基本设计方法。
（2）实验步骤① 分析数字钟的构成，包括分频器电路、时间计数器电路、振荡器电路和数字时钟的计数显示电路。
② 设计分频器电路，实现1Hz的输出信号。
③ 设计时间计数器电路，实现时、分、秒的计数。
④ 设计振荡器电路，产生稳定的时钟信号。
⑤ 设计数字时钟的计数显示电路，实现时、分、秒的显示。
⑥ 组装实验电路，测试数字钟的功能。
3. 实验三：全加器设计（1）实验原理全加器是一种数字电路，用于实现二进制数的加法运算。
本实验通过设计全加器，使学生掌握全加器的工作原理和设计方法。
（2）实验步骤① 分析全加器的逻辑功能，确定输入和输出关系。
② 使用实验箱和实验器材搭建全加器的实验电路。
③ 通过实验箱提供的逻辑开关和指示灯，验证全加器的逻辑功能。
④ 分析实验结果，总结全加器的工作原理。
三、实验结果与分析1. 实验一：TTL输入与非门74LS00逻辑功能分析实验结果表明，74LS00与非门的逻辑功能符合预期，具有良好的抗干扰性和低功耗特点。
2. 实验二：数字钟设计实验结果表明，设计的数字钟能够实现24小时计时，时、分、秒的显示准确，满足实验要求。
北邮数字电路综合实验讲义
SIGNAL resetmp1,resetmp2 : STD_LOGIC;
BEGIN
PROCESS(clk)
BEGIN
IF (clk'EVENT AND clk='0') THEN
resetmp2<= resetmp1;
resetmp1<= reset;
END IF;
END PROCESS;
resetn<=clk AND resetmp1 AND (NOT resetmp2);
8
第二部分
数字系统设计
9
主要内容 数字系统概述 数字系统设计方法 数字系统设计的描述方法 其它概念
10
数字系统概述 数字系统：由若干数字电路和逻辑部件构成的能够处理或传送数字信息的设备。 数字系统的三大组成部分：输入输出接口、数据处理器、控制器 区分数字系统与功能部件（数字单元电路）的标志：有无控制器
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数字系统结构框图
输入控 制信号
输入 接口
控制器
信息 输入
输入 接口
子系统 子系统 … 子系统 数据处理器
时钟
输出 接口
输出控 制信号
输出 接口
输出 信息
12
数字系统设计方法
1.
自底向上（bottom-up）设计法（试凑设计法）
用试探的方法按给定的功能要求，选择若干模块（功能部件）来拼凑一个数字系统。
18
两人乒乓游戏机结构框图 19
模块划分
分频模块
记分模块
根据控制器的指令控制发光二极管的亮灭将分数转换为数码管显示对应的译码数据
控制器
记录双方的得分
将原始时钟分频，产生系统中不同模块需要的时钟频率
北邮大三上学期数字电路综合实验报告
数字电路综合实验报告学院：信息与通信工程学院班级：201*******班内序号：**学生姓名：****学号：201*******一：设计课题的任务要求------------------------------------------------------------------------------- 3大体要求：------------------------------------------------------------------------------3提高要求：------------------------------------------------------------------------------3二：系统设计（包括设计思路、整体框图、分块设计）------------------------------------------3设计思路：-------------------------------------------------------------------------------3整体框图：-------------------------------------------------------------------------------4分块设计：--------------------------------------------- ---------------------------------41：分频器------------------------------------------------------------------42：防抖模块---------------------------------------------------------------53：模式调剂模块---------------------------------------------------------54：手动按时&默许按时模块------------------------------------- -----75：倒计时模块------------------------------------------------------------86：火力调剂模块---------------------------------------------------------87：数码管驱动模块------------------------------------------------------98：led显示模块----------------------------------------------------------109：关机模块---------------------------------------------------------------1110：蜂鸣器模块----------------------------------------------------------1111：点阵显示模块-------------------------------------------------------11三：仿真波形及波形分析--------------------------------------------------------------------------------121：分频器-----------------------------------------------------------------122：模式选择模块--------------------------------------------------------133：按时模块--------------------------------------------------------------134：倒计时模块-----------------------------------------------------------145：火力调剂模块--------------------------------------------------------146：led显示模块--------------------------------------------------------- 157：蜂鸣器模块-----------------------------------------------------------15 四：源程序--------------------------------------------------------------------------------------------------16 总程序结构和原理图------------------------------------------------------------------16各部份程序结构原理图---------------------------------------------------------------181：分频器-----------------------------------------------------------------182：防抖模块--------------------------------------------------------------203：模式操纵模块--------------------------------------------------------204：按时&倒计时模块---------------------------------------------------235：火力调剂模块--------------------------------------------------------286：数码管显示模块-----------------------------------------------------307：led显示模块-------------------------------------------------------- -328：关机模块------------------------------------------------------------- 339：蜂鸣器模块-----------------------------------------------------------3410：点阵显示模块------------------------------------------------------34 五：功能说明-----------------------------------------------------------------------------------------------38 六：元件清单和利用情形--------------------------------------------------------------------------------38 七：故障和问题分析--------------------------------------------------------------------------------------39 八：总结和结论--------------------------------------------------------------------------------------------40一：设计课题的任务要求设计制作一个简易电磁炉操纵器。
北邮数电综合实验报告
北邮数电综合实验报告1. 引言本报告旨在总结和分析北邮数电综合实验的结果和过程。
该实验旨在培养学生的综合能力，包括数字电路设计、程序编写和硬件调试。
本文将按照实验步骤的顺序，逐步介绍实验的内容和结果。
2. 实验准备在开始实验之前，我们需要准备以下材料和设备：•Altera Quartus II软件：用于数字电路设计和仿真。
•FPGA（现场可编程门阵列）开发板：用于实际测试和验证设计。
•USB数据线：用于将设计传输到FPGA开发板上。
•数字电路实验板：用于连接外部电路和FPGA开发板。
3. 实验步骤3.1 实验一：基本逻辑门电路设计在本实验中，我们首先设计了基本逻辑门电路，包括与门、或门和非门。
通过使用Quartus II软件，我们可以绘制原理图并进行逻辑仿真。
在验证正确性后，将设计下载到FPGA开发板上进行物理验证。
3.2 实验二：二进制加法器设计在第二个实验中，我们设计了一个4位二进制加法器。
通过使用逻辑门和触发器，我们可以将两个4位二进制数相加，并输出结果。
使用Quartus II软件进行综合、布线和仿真，然后将设计下载到FPGA开发板上进行物理验证。
3.3 实验三：7段数码管驱动器设计在本实验中，我们设计了一个7段数码管驱动器。
通过使用逻辑门和触发器，我们可以将4位二进制数转换为相应的7段显示。
使用Quartus II软件进行综合、布线和仿真，然后将设计下载到FPGA开发板上进行物理验证。
3.4 实验四：有限状态机设计在最后一个实验中，我们设计了一个简单的有限状态机。
该状态机可以通过输入信号的变化而改变其状态，并根据当前状态和输入信号来产生输出。
使用Quartus II软件进行综合、布线和仿真，然后将设计下载到FPGA开发板上进行物理验证。
4. 结果与讨论通过对实验的各个步骤进行详细的设计和验证，我们成功完成了北邮数电综合实验。
通过使用Quartus II软件进行仿真和物理验证，我们验证了设计的正确性和可行性。
北邮大二下 数电实验报告讲解
北京邮电大学数字电路与逻辑设计实验学院：班级：姓名：学号：班内序号：实验一一、实验名称Quartus II 原理图输出法设计（一）半加器二、实验任务要求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。
三、设计思路和过程◎设计思路半加器电路是指对两个输入数据位进行加法，输出一个结果位和进位，不产生进位输入的加法器电路，是实现两个一位二进制数的加法运算电路。
数据输入：被加数AI、加数BI数据输出：半加和SO、进位CO◎设计过程(1)列出真值表输入输出AI BI SO CO000 001 1 010 1 0110 1*表中两个输入是加数AI和BI，输出有一个是和SO，另一个是进位CO。
(2)根据真值表写出输出逻辑表达式该电路有两个输出端，属于多输出组合数字电路，电路的逻辑表达式如下：CO⋅=。
所以，可以用一个两输入异或门和一个两输入与门AI=,BIAISO⊕BI实现。
◎实验原理图四、仿真波形图及分析根据仿真波形对比半加器真值表，可以确定电路实现了半加器的功能。
但我们也可以发现输出SO出现了静态功能冒险，要消除该冒险可以加入相应的选通脉冲。
（二）全加器二、实验任务要求用实验内容1中生成的半加器模块和逻辑门设计实现一个全加器，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。
三、设计思路和过程◎设计思路全加器与半加器的区别在于全加器有一个低进位CI，从外部特性来看，它是一个三输入两输出的器件。
◎设计过程(1)全加器的真值表如下输入输出AI BI CI SO CO0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1*其中AI为被加数，BI为加数，CI为相邻低位来的进位数。
输出本位和为SO，向相邻高位进位数为CO。
(2)根据真值表写出逻辑表达式：=,BISO⊕⊕AICIBI⊕⋅(+=)BICO⋅CIAIAI根据逻辑表达式，可以知道只要在半加器的基础上再加入一个异或门、一个两输入与门和两输入或门即可实现全加器。
北邮数电综合实验报告
数字电路与逻辑设计实验题目: 简易出租车计价器学号：姓名：班级：学院：时间：2013/11/4一．设计课题的任务要求设计一台出租车计价器，不同情况具有不同的收费标准。
基本要求：1、行驶公里：用时钟2 秒钟表示出租车匀速行驶1 公里，在行车5 公里以内，按起步价13 元收费，超过5 公里部分，以每公里2 元收费。
燃油附加费为每运次1 元。
2、途中等待：用按键控制中途等待，等待少于（包括）5 秒不收费，超过5 秒后每等待3 秒钟加收1 元。
3、用数码管分时显示计费金额、行驶里程和等候时间。
字母A 表示当前处于显示计费金额状态，字母B 表示当前处于显示行驶里程状态，字母C 表示当前处于显示等候时间状态。
4、用按键控制出租车空驶、载客状态并用点阵显示空驶、载客状态。
二、系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）1、设计思路：将整个计价器分为控制和计费模块，按键及防抖模块，数码管显示模块，点阵显示模块。
其中控制和计费模块作为系统核心，负责给出所有控制和对外显示信号。
按键及防抖模块提供输入按键信号，用于状态间切换。
数码管用于显示计费金额、里程和等待时间信息。
点阵模块用于显示出租车载客和空驶状态。
2、设计框图：3、分块设计①控制和计费模块：采用状态机的设计方式，根据计费计时方式的不同，分为了S0、S1、S2、S3四个状态，四个状态的含义和状态转移图如图所示：②按键防抖模块：如图：按键防抖模块的原理是利用信号延迟，每个防抖模块都有一个输入时钟，每按下一次按键后输出端将产生一个输入时钟宽度的脉冲，输入时钟频率与主控模块中的状态切换扫描时钟频率相同，使状态能够及时的切换。
③点阵显示模块：点阵模块主要用于显示出租车的空载和载客状态。
空载时显示汉字“空”，载客时显示标志“X”。
输出信号lie和com分别连接到点阵控制的行和列。
En是由计费控制模块给出的空载/载客信号。
④数码管显示模块数码管主要用于显示计费、里程、等待时间信息。
数电实验讲义 (2)
数字电子技术实验讲义万用表及实验箱使用一、万用表使用重点讲解：1、电压和电阻测量2、“HOLD”数据保持按钮3、自动关闭功能4、用完后关闭电源二、示波器的使用由学生阅读示波器使用手册完成1、校准和选择探头（P）2、观察输入信号并调出稳定波形3、精确测量输入信号的幅度、周期和频率三、实验箱的构成1、电源开关2、电源输出：要求测量数据3、数据开关：可输出高低电平。
要求测量数据。
4、逻辑开关：可输出单次脉冲。
要求测量数据。
5、元件区：介绍集成块引脚识别、判断集成块是否插好。
6、电平指示：7、数码显示8、拨码开关：9、导线：要求判断通断四、使用注意事项1、导线插拨方法2、接线和更改线路一定要关闭电源3、注意观察电源指示灯，如接通电源时指示灯变暗，说明接线有短路，应关闭电源实验课的目的是培养学生的电子电路实验研究能力，培养学生理论联系实际的能力。
使学生能根据实验结果，利用所学理论，通过分析找出内在联系。
从而对电路参数进行调整，使之符合性能要求。
在实验中培养1.正确使用常用电子仪器。
2.3.4.5.6.7.能独立写出严谨的、有理论分析的、实事求是的、文理通顺、字迹端正的实验报为了顺利完成实验任务，确保人身、设备安全，培养严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质，特制1.1.1 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。
1.21.31.42.使用仪器、设备前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。
3.实验时接线要认真，相互仔细检查，确信无误才能接通电源。
初学或没有把握时应经指导教师审查同意后才能接通电源。
4.实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)，应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找出原因、排除故障并经指导教师同意才能再继续实验。
如果发生事故(例如元件或设备损坏)应主动填写实验事故报告单，服从实验室和指导教师对事故的处理决定(包括经济赔偿)5.6.实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据、波形及其现象)。
北邮数电综合实验-简易钢琴游戏实验报告
北京邮电大学数电综合实验报告实验名称：简易钢琴游戏学院：信息与通信工程姓名：班级：学号：班内序号：目录:一：设计课题的任务要求 (1)二：系统设计 (2)2.1 设计思路 (2)2.2 总体框图 (3)2.3 分块设计 (3)三：仿真波形及波形分析 (4)3.1 分频模块仿真 (4)3.2 点阵仿真 (5)3.3 数码管仿真 (7)3.4 总体仿真及分析 (8)四：源程序（略） (9)五：功能说明及资源利用情况 (9)5.1 时钟功能 (9)5.2 点阵及LED指示灯 (9)5.3 数码管 (9)5.4 总体功能及资源利用情况 (9)六：故障及问题分析 (10)七：总结和结论 (10)一：设计课题的任务要求任务：设计制作一个简易钢琴游戏机1、用8×8 点阵进行游戏显示2、BTN1～BTN7 七个按键模拟钢琴演奏时的“1 2 3 4 5 6 7”七个音符。
点阵的第一列对应音符“1”，第二列对应音符“2”，依此类推，低中高音自定。
3、光点在点阵第一行随机出现，逐点下落，下落速度为0.2 秒/行，如图1 所示。
图1 光点下落示意图4、在光点下落到点阵最后一行之前的过程中，如果按下与该列点阵相应的音符键，该光点消失，蜂鸣器演奏相应的音符声音，计分器加1。
如果在光点下落到最后一行依然没有进行相应的按键操作，该光点消失，计分器不加分。
计分器由数码管显示。
5、每隔1 秒在点阵的不同列的第一行出现一个光点，如图2 所示。
图2 点阵随机光点示意图6、游戏时间为30 秒，数码管倒计时显示。
提高要求：1、光点在点阵某行随机出现，然后逐点下落。
2、下落速度随机变化。
3、光点按照存储的乐曲顺序和速度的出现。
4、自拟其它功能。
提示：根据声乐知识，产生音乐的两个因素是音乐频率的持续时间，音乐的十二平均率规定，每两个八音度之间的频率相差一倍，在两个八音度之间，又可分为12个半音。
每两个半音的频率比为4。
另外，音名A（乐谱中的低音6）的频率为440HZ，音名B到C之间，E到F之间为半音，其余为全音。
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1
考核方式
考核项目及成绩评定
操作成绩（40%）
• 包括实验态度及整理、预习、软件使用、程序 编写及仿真波形等
验收答辩（40%）
• 包括功能验收和交流答辩
实验报告（20%）
2
考核方式
评定标准
实验态度：包括考勤、纪律等，实验结束时关闭计算机、 稳压电源、示波器等仪表，保持实验台清洁、整齐。 实验设计方案（预习）：根据选定的题目，课下进行预习， 完成系统设计，第二次实验课时进行检查，主要内容包括： 系统结构框图、方框图（模块划分）、模块之间信息传递 关系、各模块的输入输出信号、主要模块的详细设计 （ASM图、MDS图）等。 软件使用及程序验收：包括熟练使用QuartusII软件进行设 计，程序及仿真波形验收。 硬件验收：包括实现的各项功能情况，根据题目的要求进 行评定。 交流答辩：主要是实验中的经验教训、心得体会等，答辩 最后一次课上进行，每人不超过3分钟，自愿参加 。
第一部分 课程介绍
课程安排
实验内容：
完成一个综合课题的设计及仿真、调试。
本学期实验教学进度：
内
容
讲授内容：状态机、系统设计方法、综合题目要求等 1 实验内容：确定题目、讨论设计方案
2 综合课题设计与实现，检查设计方案 3 综合课题设计与实现，检查程序及仿真 4 综合课题设计与实现，功能验收及交流答辩
5
周之内提
交
4
第二部分 数字系统设计
主要内容
数字系统概述 数字系统设计方法 数字系统设计的描述方法 其它概念
6
综合实验题目
1. 简易微波炉控制器的设计与实现 2. 简易地铁自动售票系统 3. 简易二层电梯控制器 4. 简易计算器 5. 简易电子琴演奏器 6. 点阵赛车游戏 7. 简单CPU系统设计与实现
子系统 子系统 … 子系统
数据处理器
输出 接口
输出 信息
时钟
9
数字系统设计方法
1. 自底向上（bottom-up）设计法（试凑 设计法）
用试探的方法按给定的功能要求，选择若 干模块（功能部件）来拼凑一个数字系统。 主要凭借设计者的熟练技巧和经验来实现 适用于小型数字系统的设计
10
数字系统设计方法
18
两人乒乓游戏机逻辑划分方框图
CP 分频器
19
球台
S
C
译码显示器
STOP 控制器
CNT,Cr m
SA SB
记分器
数字系统的描述方法（二）
定时图（时序图或时间关系图）
用来定时地描述系统各模块之间、模块内部 各功能组件之间以及组件内部各门电路或触 发器之间输入信号、输出信号和控制信号的 对应时序关系和特征（信号是电平还是脉冲， 是同步信号还是异步信号等）。
12
自顶向下设计法的步骤（二）
2. 系统划分，进行子系统功能描述；
将系统划分为控制器和受控电路两部分， 受控电路又可以用各种模块（子系统）实 现。 确定使用哪些子系统，以及各子系统与控 制器之间的关系。 对各子系统和控制器进行功能描述：ASM 图、MDS图等
13
自顶向下设计法的步骤（三）
3. 逻辑描述，完成具体设计。15两人乒乓游戏机结构图16模块划分
分频模块
记分模块
根据控制器的指令将控分制数发转换为数码管显示
将光原二始极时管钟的分亮控频灭制，记器对产录应生双的系方译的码得数分据
统中不同模块需要的时钟
球台显示模块频率
译码模块
17
数字系统的描述方法（一）
方框图
可详细描述数字系统的总体结构，直观易 懂 每一个方框定义一个信息处理、存储或传 送的子系统，在方框内用文字、表达式、 通用符号或图形来表示该子系统的名称或 主要功能 方框之间用带箭头的直线相连，表示各个 子系统之间数据流或控制流的信息通道， 箭头指示了信息传送的方向
3
课题报告要求
电子版和纸版 各提交一份
内容
分数
1 设计课题的任务要求
5
2 系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计） 20
3 仿真波形及波形分析
20
4 源程序（要有注释）
20
5 功能说明
5
6 元器件清单及资源利用情况
5
7 故障及问题分析
10
8 总结和结论
最后一次
10
9 报告格式规范、清晰
实验后一
设计具体电路。 传统方法：用标准的SSI、MSI、LSI或 GAL等器件实现受控电路；用时序机设计 方法实现控制器。 EDA方法：用PLD器件实现电路设计。
自顶向下的设计过程是一个反复修改和 补充的过程。
14
例1：两人乒乓游戏机
以8个发光二极管代表乒乓球台，中间两个发 光管兼作球网。用发光管按一定的方向依次闪 亮来表示球的运动，在游戏机两侧各设发球/ 击球开关SA和SB，当甲方发球时，靠近甲方 的第一个发光管亮，然后依次点亮第二个…… 球向乙方移动，球过网后到达设计者的规定的 球位乙方即可击球，若乙方提前击球或未击到 球，则甲方得分。然后重新发球进行比赛，直 到某一方记分达到规定分，记分清零，重开一 局比赛。
7
数字系统概述
数字系统：由若干数字电路和逻辑部件 构成的能够处理或传送数字信息的设备。
数字系统的三大组成部分：输入输出接 口、数据处理器、控制器
区分数字系统与功能部件（数字单元电 路）的标志：有无控制器
8
数字系统结构框图
输入控 制信号
输入 接口
控制器
输出 接口
输出控 制信号
信息 输入
输入 接口
20
数字系统的描述方法（三）
ASM（Algorithmic State Machine ） 图 （算法状态机图、逻辑流程图）
用特定的几何图形、指向线和简练的文字 说明，描述数字系统对信息的处理过程， 以及控制单元所提供的控制步骤，以便于 设计者发现和改进信息处理过程中的错误 和不足，同时又是后续电路设计的依据 与通常的软件设计中的流程图相似，但它 表示事件的精确时间间隔序列，而一般的 流程图只表示事件序列，没有时间概念
2. 自顶向下（top-down）设计法
从整个系统功能出发，按一定原则将系统 划分为若干子系统，再将每个子系统分为 若干功能模块，再将每个模块分成若干较 小的模块……直至分成许多基本模块实现。
11
自顶向下设计法的步骤（一）
1. 确定初步方案，进行系统设计和描述；
明确设计课题的任务、要求、原理和使用 环境，系统外部输入信号及输出信号的特 性，以及系统所需要完成的逻辑功能和所 要达到的技术指标等，然后确定初步方案。 描述方法：方框图、定时图（时序图）、 逻辑流程图。