数字逻辑ch8 数字系统设计
数字逻辑电路与系统设计课程设计
数字逻辑电路与系统设计课程设计课程设计目的通过本课程设计的学习，学生应能够掌握数字逻辑电路基本概念、设计方法以及应用技巧。
学生应该能够使用Verilog HDL或者其他硬件描述语言（HDL）设计数字逻辑电路和系统，并能够基于FPGA平台设计和实现数字电路系统。
课程设计内容本次课程设计主要包含以下内容：1.数字电路基础知识：数字逻辑基本理论、逻辑门的特点、数字电路的抽象层次。
2.Verilog HDL编程：Verilog HDL的基本语法、数据类型、运算符以及常用结构体。
3.组合逻辑电路设计：组合逻辑电路的设计方法、Karnaugh图、逻辑门级联、多路复用器/解复用器、译码器、比较器等。
4.时序逻辑电路设计：时序逻辑电路的设计方法、触发器、寄存器、计数器等。
5.FPGA系统设计：FPGA的基本原理和结构、FPGA开发板的使用、FPGA系统设计的流程以及示例项目。
课程设计要求1.课程设计可以采用Verilog HDL或者其他HDL编程语言。
2.参与者需要结成小组，每个小组3-5人。
3.每个小组需要完成一项数字电路设计项目，包括设计报告和实验验证。
4.每个小组需要在课程结束时提交一份完整的设计报告以及实验数据和项目代码。
5.设计项目可以是基于组合逻辑或时序逻辑的电路系统设计，包括但不限于多路选择器、加法器、比较器、寄存器、时钟控制器、计数器、显示控制器等。
6.设计报告应该包含问题描述，设计总体方案，设计分级具体实现以及实验结果和分析等。
7.实验验证应该使用FPGA开发板完成，需要进行基准测试，并按照设计要求逐步进行验证。
8.设计报告和实验验证需要进行小组汇报，并进行讨论。
课程设计参考资料1.Verilog HDL编程指南(第二版), 王自发, 清华大学出版社，20182.数字逻辑与计算机设计，M. Morris Mano, Pearson Education,20153.FPGA原理与设计, Jonathan W. Valvano, Morgan & Claypool,20114.FPGA开发实战, Evan A. Curtice, Packt Publishing, 2018结论通过本次课程设计，学生将能够熟练掌握数字逻辑电路设计的基础知识和关键技能。
数字逻辑简单课程设计
数字逻辑简单课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑的基本概念和基本方法，培养学生分析和解决数字逻辑问题的能力。
具体来说，知识目标包括：掌握数字逻辑的基本概念，如逻辑门、逻辑电路、逻辑函数等；了解数字逻辑的基本运算，如与、或、非、异或等；理解数字逻辑电路的设计方法和步骤。
技能目标包括：能够运用数字逻辑的基本概念和运算方法分析和解决简单的数字逻辑问题；能够设计简单的数字逻辑电路，并进行仿真实验。
情感态度价值观目标包括：培养学生的团队合作意识和科学探究精神，使学生认识到数字逻辑在现代科技领域中的重要地位和作用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字逻辑的基本概念、基本运算和电路设计方法。
具体来说，教学大纲安排如下：第1章：数字逻辑概述，介绍数字逻辑的基本概念和特点，理解数字逻辑与模拟逻辑的区别。
第2章：逻辑门，学习逻辑门的种类和性质，掌握逻辑门的符号表示和真值表。
第3章：逻辑电路，了解逻辑电路的组成和功能，学习逻辑电路的设计方法和步骤。
第4章：逻辑函数，掌握逻辑函数的定义和性质，学习逻辑函数的化简方法。
第5章：数字逻辑电路实例，分析常见的数字逻辑电路，如加法器、译码器、触发器等。
第6章：数字逻辑电路仿真实验，通过仿真软件进行数字逻辑电路的设计和实验。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
在教学过程中，我们将注重理论与实践相结合，通过生动的案例分析和实验操作，激发学生的学习兴趣和主动性。
同时，我们将鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的团队合作意识和科学探究精神。
四、教学资源为了保证本课程的顺利进行，我们将准备丰富的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材方面，我们将采用《数字逻辑》作为主教材，同时推荐《数字逻辑电路》等参考书供学生自主学习。
多媒体资料方面，我们将收集与课程相关的视频、动画和图片等，以直观地展示逻辑电路的工作原理和设计过程。
数字逻辑与数字系统设计课程设计
数字逻辑与数字系统设计课程设计一、课程设计背景数字逻辑与数字系统设计课程介绍了数字电路的基本概念、设计和分析方法。
数字逻辑是电子技术中非常重要的一部分，广泛应用于计算机、通信、自动化控制、计算器、游戏机等电子产品。
通过本课程的学习，学生将掌握数字逻辑和数字系统设计的基本原理和方法。
二、课程设计内容本次数字逻辑与数字系统设计课程设计主要分为以下几个部分：1.实验一：Karnaugh图和逻辑多路选择器设计实验2.实验二：数字逻辑电路的组合设计实验3.实验三：数字电路的时序设计实验4.实验四：数字系统设计实验5.实验五：数字逻辑综合设计实验实验一：Karnaugh图和逻辑多路选择器设计实验通过本实验，学生将学会运用Karnaugh图方法设计简单的逻辑电路，掌握最小化布尔函数的方法。
同时，学生将学习多路选择器的设计方法，掌握多路选择器的应用技巧。
实验二：数字逻辑电路的组合设计实验通过本实验，学生将学习的是数字逻辑电路的组合设计方法，包括基本逻辑门和复杂逻辑电路的设计技术。
同时，学生还将掌握基本电路的仿真方法，通过仿真软件对电路进行验证。
实验三：数字电路的时序设计实验在本实验中，学生将掌握数字电路的时序设计方法，了解时序电路的作用、分类和基本原理。
同时，学生将学习数字电路时序仿真的方法，能够进行基本时序电路模拟。
实验四：数字系统设计实验在本实验中，学生将学习数字系统设计的基本方法和过程，包括总体结构设计、输入输出接口的设计、存储器的设计等；同时，学生还将了解数字系统的仿真和测试方法，对设计的数字系统进行仿真和测试。
实验五：数字逻辑综合设计实验在本实验中，学生将通过数字逻辑综合设计，掌握数字逻辑综合应用技巧，并能够在实践中学习根据需求进行电路综合的方法。
三、课程设计特点本次数字逻辑与数字系统设计课程设计不仅注重理论教学，更加强调实践教学，特点如下：1.注重实验教学，对学生的动手能力和实践能力进行提高。
2.充分利用仿真软件进行电路设计和验证，使学生在熟悉实际电路设计方法的同时，也能提高计算机仿真的技能和水平。
数字逻辑课程设计
数字逻辑课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑的基本知识和技能，培养学生的逻辑思维能力和创新意识，提高学生在计算机科学、电子工程等领域的应用能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够理解数字逻辑的基本概念、原理和符号表示，掌握逻辑门、逻辑函数、逻辑电路的设计和分析方法。
2.技能目标：学生能够运用数字逻辑知识解决实际问题，具备使用逻辑电路图设计简单数字系统的能力，熟练使用数字逻辑仿真工具进行电路模拟。
3.情感态度价值观目标：学生通过学习数字逻辑，培养对计算机科学和电子工程等领域的兴趣和热情，增强创新意识，提高团队合作能力和口头表达能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.数字逻辑基本概念：数字逻辑的发展史、数字逻辑电路的基本元素、逻辑门的分类和特点。
2.逻辑函数：逻辑函数的定义、逻辑函数的表示方法、逻辑函数的性质和运算。
3.逻辑电路：逻辑电路的设计方法、逻辑电路的分类、逻辑电路的优化。
4.数字系统：数字系统的组成、数字系统的特点、数字系统的设计方法和步骤。
5.数字逻辑仿真：数字逻辑仿真工具的使用、数字电路的仿真分析。
三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解使学生掌握数字逻辑的基本概念和原理。
2.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数字逻辑在实际应用中的作用。
3.实验法：通过实验操作，培养学生动手能力和实际问题解决能力。
4.讨论法：学生进行课堂讨论，激发学生的创新思维和团队合作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：《数字逻辑》教材，为学生提供系统的数字逻辑知识。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，生动形象地展示数字逻辑的知识点。
4.实验设备：计算机、逻辑电路仿真器等，为学生提供实践操作的平台。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
数字逻辑与数字系统课程设计报告
课程设计报告课程：数字逻辑与数字系统课题：多功能数字电子钟姓名：学号：学院：班级：指导老师：设计日期：一、设计要求1.具有以二十四小时制计时、显示、整点报时、时间设置和闹钟的功能。
2.精度要求为1s。
二、系统功能简介1.计时：正常工作状态下每天按24小时制计时并显示，蜂鸣器无声，逢整点报时。
2.整点报时：蜂鸣器在59分钟的51、53、55、57秒时发出频率为512hz的低音，在59秒时发出1024hz的高音，结束时为整点。
3.显示：要求采用扫描显示方式驱动8个LED数码管显示小时、分、秒、横线。
4.闹钟：闹钟定时时间到，蜂鸣器发出周期1秒的“滴、滴”声，持续时间30秒钟。
5.调时和校时：按动开关mode使计时与闹钟时间显示切换。
按下按动set键进入“小时”定时状态，同时显示小时的两位闪烁，此时如果按下k键，小时进位；然后继续按set键“分钟”的两位闪烁，按下k键，分进位；再按下set键“秒“的两位闪烁，按下k键，秒清零。
闹钟调时方法类似。
三、系统简介1.开发系统：windows xp/982.开发软件：MAX+PIUS II3.开发芯片：EP1K10TC100—3四、主要模块简介此系统由控制器(crt)、计时调时模块(time)、闹钟模块(baoshi)、定时模块(dingshi)、动显模块(dongxian1)和分频模块(fenpin)组成。
数字钟系统总体结构框图：1.控制模块：此模块主要为控制系统整体变换的模块，有f4hz,k,set,reset,mode五个控制时钟输入，f4hz驱动控制模块，mode键是让闹钟显示和计时显示两种状态互相切换的。
当set有效时，小时闪烁，当按下k键时，小时进行校时加1；当继续按下set键时，分闪烁，当按下k键时，分进行校时加1；当继续按下set键时，秒闪烁，当按下k键时，秒清零，继续按下set键，回复正常计时状态。
当按下mode键时，进行计时和闹钟时间切换。
ch81数字系统设计PPT课件
（b）
12
数字系统设计
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD f g a b c d e
CD4511 B C LT BI LE D A VSS 12 3 4 5 6 7 8
（a）
输入
显示
LE BI LT D C B A
L H H LLLL
0
L H H L L LH
1
L H H L LHL
输出低电平电流
VIH(min) VIL(max) VOH(min) VOL(max) IIH(max) IIL(max) IOH(max)
IOL(max)
传输延迟时间
tpd
2V 0.8V 2.7V 0.5V 20μA －0.4mA 0.4mA －8mA
15nS
3.5V 1.5V 4.6V 0.05V 0.1μA －0.1μA 0.51 mA
T
1 0 1－ 03
R 12R 2C 1ln 20. 3 1－ 3 0 6 0 .74k Ω 3
取R2=15kΩ，则R1=13kΩ，由9.1kΩ 固定电阻和10kΩ可变电阻组成。
7
数字系统设计
分频电路
16 15 14 13 12 11 10 9 VDD CR CP1NH CO Q9 Q4 Q8
CD4017 Q5 Q1 Q0 Q2 Q6 Q7 Q3 VSS 12 3 4 56 7 8
CD4518 1CP 1EN 1Q0 1Q1 1Q2 1Q3 1CR VSS 12 3 45 6 7 8
个位计数器输出
10Hz信号输入
清零信号输入
11
数字系统设计
g f COM a b 10 9 8 7 6
a
数字逻辑与数字系统设计课程大纲
数字逻辑与数字系统设计课程大纲“数字逻辑与数字系统设计”教学大纲课程编号：OE2121017课程名称：数字逻辑与数字系统设计英文名称：Digital Logic and DigitalSystem Design学时：60 学分：4课程类型：必修课程性质：专业基础课适用专业：电子信息与通信工程（大类）开课学期：4先修课程：高等数学、大学物理、电路分析与模拟电子线路开课院系：电工电子教学基地及相关学院一、课程的教学任务与目标数字逻辑与数字系统设计是重要的学科基础课。
该课程与配套的“数字逻辑与数字系统设计实验”课程紧密结合，以问题驱动、案例教学、强化实践和能力培养为导向，通过课程讲授、单元实验、综合设计项目大作业、设计报告撰写、研讨讲评等环节，实现知识能力矩阵中1.1.2.2、1.2.1.2以及2.5、2.6、3.6、4.1、4.2的能力要求。
要求学生掌握数字电路的基本概念、基本原理和基本方法，了解电子设计自动化（EDA：Electronic Design Automation）技术和工具。
数字电路部分要求学生掌握数制及编码、逻辑代数及逻辑函数的知识；掌握组合逻辑电路的分析与设计方法，熟悉常用的中规模组合逻辑部件的功能及其应用；掌握同步时序逻辑电路的分析和设计方法，典型的中大规模时序逻辑部件。
EDA设计技术部分，需要了解现代数字系统设计的方法与过程，学习硬件描述语言，了解高密度可编程逻辑器件的基本原理及开发过程，掌握EDA 设计工具，培养学生设计较大规模的数字电路系统的能力。
本课程教学特点和主要目的：（1）本课程概念性、实践性、工程性都很强，教学中应特别注重理论联系实际和工程应用背景。
（2）使学生掌握经典的数字逻辑电路的基本概念和设计方法；（3）掌握当今EDA工具设计数字电路的方法。
（4）本课将硬件描述语言(HDL)融合到各章中，并在软件平台上进行随堂仿真, 通过本课和实验教学, 使学生掌握新的数字系统设计技术.虽然现代设计人员已经很少使用传统的设计技术，但传统的设计可以让学生直观地了解数字电路是如何工作的，并可以为EDA设计工具所进行的操作提供说明，让学生进一步了解自动化设计技术的优点。
数字逻辑与数字系统课程设计
数字逻辑与数字系统课程设计1、名目第一章第一章概述概述第二章第二章方案论证方案论证2.12.1信号灯转换器信号灯转换器……………………………………………………222.22.2倒计时计数器倒计时计数器……………………………………………………3……………………………………………………32.32.3倒计时计数器与信号灯转换连接倒计时计数器与信号灯转换连接………………………………3………………………………32.42.4秒脉冲产生电路秒脉冲产生电路…………………………………………………4…………………………………………………42.52.5电路测试与仿真电路测试与仿真…………………………………………………7…………………………………………………7心得与体会心得与体会……………2、………………………………………………8……………………………………………………………81第一章第一章概述城市十字交叉路口为确保车辆、行人安全有序地通过，都设有指挥信号灯。
交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通、提高道路事故有明显效果。
因此，如何采纳合适的方法，使交通信号的掌握与交通疏导有机结合，最大限度缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况。
以下就是一个交通灯掌握系统的电路原理、设计和仿真测试等问题。
要求如下：〔1〕在十字路口两个方向上个设置一组红、黄、绿信号灯，其中，绿灯亮的时间为8s，黄灯亮的时间为2s；〔2〕在绿灯转向红灯的过程中，先由绿灯转成黄灯，黄灯亮完2秒后，快速换回红灯亮，同时也让对方由红灯转为绿灯。
3、〔3〕假如发生特别事情，可以手动按下开关，其中一个方向常亮绿灯，倒计时停止。
特别事情结束后，可手动按下开关，恢复正常状态。
2第二章第二章总体方案设计总体方案设计依据试验要求，智能交通灯系统应由信号灯转移、倒数计时器、秒脉冲信号三部分组成，其原理如下：单元电路设计单元电路设计2.12.1信号灯转换器信号灯转换器用以下六个符号分别代表东西〔A〕和南北〔B〕方向上信号灯的状态：GA：东西方向上绿灯亮；GB：南北方向上绿灯亮；YA：东西方向上黄灯亮；YB：南北方向上黄灯亮；RA：东西方向上红灯亮；RB：南北方向上红灯亮。
数字逻辑与数字系统设计教案
数字逻辑与数字系统设计教案教案：数字逻辑与数字系统设计教学目标1.学生能够理解数字逻辑的基本概念和原理。
2.学生能够掌握数字系统的基本组成和设计方法。
3.学生能够运用数字逻辑和数字系统的知识进行简单的设计。
4.培养学生对数字逻辑和数字系统的兴趣和热情。
5.提高学生分析和解决问题的能力。
教学内容1.数字逻辑的基本概念：二进制数、逻辑门、布尔代数等。
2.数字系统的组成：中央处理器、存储器、输入输出设备等。
3.数字系统的设计方法：系统架构设计、硬件描述语言、电路设计等。
4.数字逻辑的应用：计算机、通信、自动化等。
教学难点与重点难点：数字系统的设计方法，特别是硬件描述语言和电路设计。
重点：数字逻辑的基本概念和原理，数字系统的组成和设计方法。
教具和多媒体资源1.黑板：用于讲解基本概念和公式。
2.投影仪：展示数字系统的架构和电路设计。
3.教学软件：用于模拟数字系统的运行和测试。
4.实验设备：用于学生实践数字系统的设计和搭建。
教学方法1.激活学生的前知：回顾二进制数的概念，为理解数字逻辑打下基础。
2.教学策略：讲解、示范、小组讨论、实验。
3.学生活动：小组讨论、实践操作、案例分析。
教学过程1.导入：通过展示一些基于数字逻辑的现代科技产品，如智能手机和计算机，来激发学生的兴趣。
2.讲授新课：首先介绍数字逻辑的基本概念，然后讲解逻辑门和布尔代数的原理，接着介绍数字系统的组成，最后讲解数字系统的设计方法。
3.巩固练习：给出一些实例，让学生运用所学知识进行简单的数字系统设计。
4.归纳小结：回顾本节课所学的知识点，总结重点和难点内容。
评价与反馈1.设计评价策略：测试、小组报告、观察、口头反馈。
2.为学生提供反馈，帮助他们了解自己的学习状况，并指导他们如何改进。
作业布置1.阅读相关课文和资料，整理笔记。
2.完成教师布置的习题和练习题。
3.尝试设计一个简单的数字系统，并对其进行测试和调试。
数字逻辑设计课程设计
数字逻辑设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握数字逻辑设计的基本概念、原理和方法，培养学生运用数字逻辑设计解决实际问题的能力。
1.掌握数字逻辑的基本概念和术语。
2.理解数字逻辑电路的组成和功能。
3.熟悉数字逻辑电路的设计方法和步骤。
4.了解数字逻辑电路的应用领域。
5.能够运用数字逻辑设计方法设计简单的数字电路。
6.能够使用电子设计自动化工具进行数字电路的设计和仿真。
7.能够分析数字电路的性能指标，并进行优化设计。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队合作精神。
2.培养学生的动手能力和实践能力。
3.培养学生的科学思维和问题解决能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括数字逻辑的基本概念、数字逻辑电路的组成、设计方法和步骤，以及数字逻辑电路的应用领域。
1.数字逻辑的基本概念：数字逻辑电路的定义、数字逻辑电路的种类、数字逻辑电路的特点。
2.数字逻辑电路的组成：逻辑门、逻辑电路、逻辑函数、逻辑代数。
3.数字逻辑电路的设计方法：组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、数字电路的优化设计。
4.数字逻辑电路的应用领域：数字系统、数字电路在计算机中的应用、数字电路在其他领域的应用。
三、教学方法本课程的教学方法主要包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握数字逻辑设计的基本概念和原理。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的团队合作精神和创新意识。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解数字逻辑电路的应用领域和设计方法。
4.实验法：通过动手实验，培养学生的实践能力和问题解决能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，如《数字逻辑设计》。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《数字电路与逻辑设计》。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，以丰富教学手段和学生的学习体验。
4.实验设备：提供数字逻辑电路设计所需的实验设备，如逻辑门电路、数字电路仿真器等。
数字逻辑与数字系统设计
数字逻辑与数字系统设计数字逻辑与数字系统设计是计算机科学领域的重要基础知识，涉及到计算机硬件的运作原理和数字电路的设计。
本文将从数字逻辑的基本概念入手，逐步介绍数字系统设计的过程，并探讨常见的数字逻辑电路及其应用。
一、数字逻辑基础数字逻辑是研究数字信号的逻辑关系与运算的学科。
在计算机系统中，二进制的0和1被用于表示逻辑值，0代表假，1代表真。
数字逻辑中的基本逻辑运算有与、或、非、异或等。
通过这些运算，可以实现数字信号的处理和控制。
1. 与门与门是最基本的逻辑门之一，其输出只有在所有输入都为1时才为1，否则为0。
与门常用记号为“&”或“∧”。
2. 或门或门是另一种基本的逻辑门，其输出只有在至少一个输入为1时才为1，否则为0。
或门常用记号为“|”或“∨”。
3. 非门非门是最简单的逻辑门之一，其输出与输入相反。
非门常用记号为“¬”或“~”。
4. 异或门异或门是常用的逻辑门，其输出只有在输入不相同时才为1，否则为0。
异或门常用记号为“⊕”。
以上是数字逻辑中最基本的逻辑门，不同的逻辑门可以组合成更复杂的数字逻辑电路。
二、数字系统设计数字系统设计是将数字逻辑门和其他电子元件组合在一起，实现特定功能的过程。
在数字系统设计中，常用的设计方法是组合逻辑设计和时序逻辑设计。
1. 组合逻辑设计组合逻辑设计是指通过组合不同的逻辑门，根据输入产生特定的输出。
组合逻辑电路没有存储元件，只有输入和输出，输出仅取决于当前的输入。
2. 时序逻辑设计时序逻辑设计是指通过组合逻辑电路和存储元件，实现带有状态的数字系统。
时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与之前的输入和存储元件的状态有关。
三、常见的数字逻辑电路及应用1. 加法器加法器是一种常见的数字逻辑电路，用于将两个二进制数相加。
全加器是一种常见的加法器，通过多个全加器的串联可以实现任意位数的加法运算。
2. 计数器计数器是一种递增或递减的数字逻辑电路，常用于计数和时序控制。
数字逻辑ch81现代数字系统设计基础
逻辑仿真
逻辑综合 电路仿真 映射、布局、布线 配置FPGA
8.1 概 述
自顶向下设计方法
设计者从整个系统 逻辑出发，进行最上层 的系统设计， 而后按一 定的原则将全局系统分 成若干子系统，逐级向 下 ，再将每个子系统分 为若干个功能模块、子 模块、基本模块。
8.2 可编程逻辑器件
什么是可编程逻辑器件？ 可编程逻辑器件（Programmed Logic Device，PLD）
输出使能信号
输出使能信号
I/O
I/O 单元 I/O I/O
I/O
I/O 单元 I/O I/O
LAB A 16个
宏单元
LAB C 16个
宏单元
LAB B
16个 宏单元
可
编
程
内
连
阵
列
LAB D
PIA
16个
宏单元
I/O
I/O 单元
I/O I/O
I/O
I/O 单元
I/O I/O
8.2.3 复杂可编程逻辑器件CPLD
现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）：基于查找表技术、SRAM工艺，要外挂配置用的 FlashROM的可编程逻辑器件。
8.2.3 复杂可编程逻辑器件CPLD
CPLD由逻辑阵列块LAB，可编程内连阵列，I/O单元组成。
GCLK GCLR
OE
全局时钟 全局清零 全局使能
（1）基本结构
X1
P1
X1 X2
X1
P2
输入缓冲器
与阵列
或阵列
Xn-1
和反相器
Xn
Xn
Xn
Pk-1 Pk
数字逻辑与数字系统第四版课程设计
数字逻辑与数字系统第四版课程设计设计背景随着科技的快速发展，数字系统的应用范围越来越广泛，这也使得数字逻辑与数字系统的研究变得日益重要。
数字逻辑指的是一种基于逻辑组合的方法，用于执行数字计算和处理，数字系统则是利用数字逻辑实现的具有特定功能的系统。
本次数字逻辑与数字系统的课程设计旨在帮助学生更好地掌握数字逻辑与数字系统的基础理论及应用方法，提高学生的实际能力与创新能力。
设计内容任务一：设计数字电路本任务主要是让学生在课程学习的基础上，掌握数字电路的基本设计方法及流程。
首先，学生需要根据所学知识和设计要求，确定数字电路的输入输出端口和功能，并设计电路的逻辑门电路图。
然后，学生需要使用仿真软件验证电路设计的正确性，并进行电路布线和调试，最终得到功能正常、运行稳定的数字电路。
任务二：实现数字系统本任务主要是让学生根据所学知识和实际需求，设计一个完整的数字系统。
通过任务一的电路设计，学生可以将其作为基础模块进行扩展和组合，实现完整的数字系统。
此外，学生还需考虑数字系统的并行性控制、数据传输等问题，并进行仿真和测试，保证数字系统达到预期的效果和稳定性。
任务三：论文撰写与答辩本任务主要是让学生将数字逻辑与数字系统的课程设计结果撰写成论文，并在答辩中对设计方案进行展示和演示。
学生需要在论文中详细介绍数字电路和数字系统的设计方法、硬件实现方案、软件实现方案和测试结果，并提出自己的思考和建议。
在答辩环节中，学生需根据论文内容进行展示和演示，并回答委员会的问题和疑惑。
设计目标目标一：掌握数字逻辑的基本理论本课程设计旨在让学生掌握数字逻辑的基本理论，包括数字电路的分类、逻辑门电路的设计和实现、Karnaugh图化简等知识点。
通过理论学习，学生能够深入了解数字逻辑的基本工作原理，为后续的数字系统设计打下良好的基础。
目标二：熟练掌握数字电路的设计方法在任务一中，学生需要熟练掌握数字电路的设计方法，包括逻辑门的选择和组合、真值表和卡诺图的化简、布线和调试等环节。
数字逻辑与数字系统课程设计八位数字频率计
数字逻辑与数字系统课程设计----八位数字频率计学院: 计算机学院专业: 计算机科学与技术班级: 计101—3姓名: 董梦学号: 201058501316指导教师: 沈春华2012年1月5日一，设计任务与要求1，实验说明2，实验要求二，总体框图1，结构的总体框图2，框图的说明3，设计思路4，方案设计三，功能模块及说明1，模8计数器的模块2，模10计数器的模块3，模32计数器的模块4， 8选1四位数据选择器的模块5，七段显示译码器的模块6，存储器的模块四，总体设计结构图1，总体原理五，总结，心得体会六，感谢语八位数字频率计一.设计任务与要求1．实验说明:采用一个标准的基准时钟，在单位时间（1s）里对被侧信号的脉冲数进行计数，即为信号的频率。
2．实验要求: 设计一个8位数字频率计：可以测量从1Hz到99 999 999Hz的信号频率并将被测信号的频率在8个数码管上显示出来。
二.总体框图1，结构的总体框图（电路的总体框图）2，框图的说明（1）说明:此电路由六部分组成（2）它们分别是8个模10计数器，模8计数器，模32计数器，寄存器，八选一四位数据选择器，七段显示译码器1 8个模10计数器是计数模块，它的输入端接待测频率。
2 模8计数器控制模块，它的输出端分别接八选一的地址端和8的数码显示管的选择端。
3 模32计数器是一个计时模块，它的输入端口接一个32Hz的频率，控制一秒的时间。
4 寄存器起到寄存作用，在一秒时将计数模块的结果寄存起来。
5 八选一将8个模10的芯片分别与8个数码显示管一一对应6 七段显示译码器决定了数码管的显示方式。
3，设计思路测频率就是测一秒内待测信号通过的脉冲数，既然这样，就必须有一个计时模块来控制一秒钟，所以可以设计一个模32的计数器其输入接32Hz的频率，输出端口co每32个脉冲输出1，因此co为一秒后由0变为1。
然后八位数码显示管都要可以从0显示到9，因此要把八个模10的计数器串联在一起并且与八个显示管建立关联，用模8计数器和八选一两个芯片来实现这个功能，把模8的输出三个端口一方面作为八选一的地址端输入，另一方面连接到8个数码显示管的选择端上。
数字系统与逻辑设计知识点
数字系统与逻辑设计知识点数字系统是计算机科学和电子工程领域中的基础概念，涉及到了逻辑设计、数字电路、数字信号处理等多个方面。
本文将介绍数字系统与逻辑设计的一些重要知识点，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、数字系统基础知识1. 二进制与十进制：数字系统中常用的两种进制，二进制是计算机中最基础的表示方式，而十进制则是人们熟悉的常用进制。
2. 逻辑门与逻辑电路：逻辑门是数字电路中最基本的元件，逻辑电路则由逻辑门组成，能够根据输入信号产生特定的输出信号。
3. 真值表与布尔代数：真值表是一种显示逻辑函数输出与输入关系的表格，而布尔代数则是一种用于描述逻辑函数运算的代数系统。
二、逻辑门与电路1. 与门：与门是最基本的逻辑门之一，它的输出信号只有在所有输入信号都为高电平时才为高电平。
2. 或门：或门是逻辑门中的另一个基本门，它的输出信号只要有任意一个输入信号为高电平，输出信号就为高电平。
3. 非门：非门是最简单的逻辑门之一，它的输出信号与输入信号正好相反，即输入为高电平时，输出为低电平，反之亦然。
4. 与非门、或非门：与非门和或非门是将与门和或门的输出信号与非门进行逻辑运算后的产物。
三、组合逻辑电路与时序逻辑电路1. 组合逻辑电路：组合逻辑电路的输出信号仅取决于当前的输入信号，与过去的输入信号无关。
2. 时序逻辑电路：时序逻辑电路的输出信号不仅依赖于当前的输入信号，还与过去的输入信号有关，它包括了存储元件如触发器等。
四、数字系统的设计与优化1. 简化逻辑函数：基于布尔代数原理，可以对逻辑函数进行简化，从而减少电路的复杂度和功耗。
2. 组合逻辑电路的设计：根据实际需求，设计满足特定功能要求的组合逻辑电路。
3. 时序逻辑电路的设计：在满足功能要求的前提下，设计时序逻辑电路的状态转换与时序要求。
五、常见的数字系统应用1. 数据存储器：如寄存器、随机存取存储器（RAM）等。
2. 译码器和编码器：用于将一种格式的数据转换为另一种格式，如BCD码到七段数码管的转换等。
数字逻辑课程设计报告
数字逻辑课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握数字逻辑电路的基本概念，包括逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等；2. 培养学生运用逻辑门设计简单组合逻辑电路的能力；3. 使学生了解数字电路的时序元件，如触发器、计数器等，并掌握其工作原理。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析、设计及验证数字逻辑电路的能力；2. 培养学生使用相关软件（如Multisim、Proteus等）进行数字电路仿真实验；3. 提高学生的逻辑思维和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对数字逻辑电路的兴趣，培养其主动探究、积极思考的学习态度；2. 培养学生的团队协作精神，使其在合作中共同进步，相互学习；3. 引导学生关注数字逻辑电路在实际应用中的价值，如计算机、通信等领域。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为电子信息类学科的基础课程，旨在让学生掌握数字逻辑电路的基本知识和技能。
学生处于高中阶段，具有一定的物理和数学基础，但逻辑电路知识尚浅。
因此，教学要求以实用性为导向，注重培养学生的实际操作能力和逻辑思维能力。
课程目标分解为具体学习成果：1. 学生能够正确描述常见逻辑门的功能和特点，并运用逻辑门设计简单的组合逻辑电路；2. 学生能够运用时序元件设计基本的数字电路，如触发器、计数器等；3. 学生能够在团队协作中完成数字电路的设计、仿真和验证，提高解决问题的能力；4. 学生能够认识到数字逻辑电路在实际应用中的重要性，培养其学习兴趣和价值观。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几部分：1. 数字逻辑电路基本概念- 逻辑门原理与分类（教材第1章）- 逻辑函数及其表示方法（教材第2章）- 逻辑代数基本运算与化简（教材第3章）2. 组合逻辑电路设计- 组合逻辑电路分析方法（教材第4章）- 常见组合逻辑电路设计（教材第5章）- 组合逻辑电路的仿真与验证（教材第6章）3. 时序逻辑电路设计- 触发器原理与分类（教材第7章）- 计数器设计与应用（教材第8章）- 时序逻辑电路的仿真与验证（教材第9章）4. 数字电路实践操作- 实验一：逻辑门功能验证（教材附录A）- 实验二：组合逻辑电路设计与仿真（教材附录B）- 实验三：时序逻辑电路设计与仿真（教材附录C）教学大纲安排与进度：第1-2周：数字逻辑电路基本概念（第1-3章）第3-4周：组合逻辑电路设计（第4-6章）第5-6周：时序逻辑电路设计（第7-9章）第7-8周：数字电路实践操作（附录A、B、C）三、教学方法针对本课程的教学目标和内容，选择以下多样化的教学方法，以激发学生学习兴趣和主动性：1. 讲授法：- 用于讲解数字逻辑电路的基本概念、原理和性质，如逻辑门、逻辑函数、逻辑代数等；- 结合多媒体演示，使抽象的理论知识形象化，便于学生理解。
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电子秒表的设计和实现
设计步骤 1：根据需求，确定输入输出的数量，整体把握 系统外在接口（结合实验板的硬件资源）
• 通过键盘能暂停计时 • 通过键盘能倒计时59到0，到计时结束，发蜂鸣器报警 • 通过键盘能复位计时从0开始 • 计时结果通过两位七段码显示
3 1 2 个键盘、 个蜂鸣器、 个七段码
设计步骤 1：根据需求，确定输入输出的数量，整体把握 系统外在接口（结合实验板的硬件资源）
always @(posedge clk10ms) begin
if(!rst_n) cnt2 <= 0;
else begin if(cnt2 == 1) cnt2 <=0; else cnt2 <= cnt2 + 1; end
end
分频器（1S） 1s----20MHZ入1HZ输出
always @(posedge clkin or negedge rst_n) begin
3个键盘
CLK RET
1个蜂鸣器 10线至少 2个七段码
3 1 2 个键盘、 个蜂鸣器、 个七段码
设计步骤 2：根据需求，确定内部功能模块
3键
计数器（0-59）秒
1个蜂鸣器
CLK
分频器（1S）
分频器 （10ms）
计数器（0-1）
7段码译 码器 （十位）
7段码译 码器 （个位）
7段码段位码选 择输出控制（2 选一多路选择 器）
if(!rst_n) cnt1 <= 0;
else begin if(cnt1 == 19_999_999) cnt1 <=0; else cnt1 <= cnt1 + 1; if (cnt1 <10_000_000) clk1S <= 1'b1; else clk1S <= 1'b0; end
end
电子秒表的设计和实现
设计要求 1：能实现0到59秒的自动周而复始计时 2：通过键盘能暂停计时 3：通过键盘能倒计时59到0，到计时结束，发 蜂鸣器报警 4: 通过键盘能复位计时从0开始 5: 计时结果通过两位七段码显示
电子秒表的设计和实现
设计步骤 1：根据需求，确定输入输出的数量，整体把握 系统外在接口（结合实验板的硬件资源）
• 通过键盘能暂停计时 • 通过键盘能倒计时59到0，到计时结束，发蜂鸣器报警 • 通过键盘能复位计时从0开始 • 计时结果通过两位七段码显示
电子秒表的设计和实现
实验板七段码显示原理（共阳极）---动态扫描
S8
B5 B4 B3 B2 B1 B0
1：送8的 段=0X80 位码B0 =1 延时
2：送1的 段码=0XF9 位码B1 =1
8 数字系统设计基础
8.1 概 述
数字系统是指对数字信息进行存储、传输、处理的电子系 统。
外部 控制 信号
控制 单元
控制信号 状态信号
数据 处理 单元
数据输入 数据输出
时钟
数据处理单元主要由寄存器、运算器、数据选择器等部 件组成。
控制单元属于时序逻辑电路，可由同步状态机实现。
8.1 概 述
方法一：采用标准集成电路实现
if(!rst_n) cnt2 <=0;
else begin if(cnt2 == 199_999)) cnt2 <=0; else cnt2 <= cnt2 + 1; if (cnt2 <100_000) clk10ms <= 1'b1; else clk10ms <= 1'b0; end
end
2进 制计 数器
2个七段码
设计步骤 3：根据模块划分，实现内部各个功能模块
分频器（1S）
计数器（0-59）秒
分频器 （10ms）
计数器（0-1）
7段码段位码选 择输出控制（2 选一多路选择 器）
分频器（10ms） 10ms----20MHZ入100HZ输出
//fiv_clock_10ms: 10ms----20MHZ入100HZ输出 always @(posedge clkin or negedge rst_n) begin
8.1 概 述
方法三：采用定制专用集成电路ASIC实现；
虽然可编程逻辑器件得到了广泛应用，但可编 程逻辑器件内含的大量可编程开关消耗了芯片面积， 限制了速度的提高。为了进一步提高速度、降低功 耗、降低成本、提高集成度，通常采用专用集成电 路（ASIC）设计。
采用ASIC设计可使数字系统集成度最高、性能 最好。
function [7:0] seg7; input [3:0] data; begin case(data) 0: seg7= 8'b11000000; 1: seg7= 8'b11111001; 2: seg7= 8'b10100100; 3: seg7= 8'b10110000; 4: seg7= 8'b10011001; 5: seg7= 8'b10010010; 6: seg7= 8'b10000010; 7: seg7= 8'b11111000; 8: seg7= 8'b10000000; 9: seg7= 8'b10010000; default: seg7= 8'b11111111; endcase
计数器（0-59）秒
always @(posedge clk1S or negedge rst_n ) begin
if(!rst_n) cnt60 <= 0;
else begin if(cnt60 == 59) cnt60 <=0; else cnt60 <= cnt60 + 1; end
end
7段码译码器
8.1 概 述
自底向上设计方法
由真值表、卡诺图、布尔方程、 状态表和状 态图描述电路的功能 。
小规模数字系统：采用试凑法，凭借设计者的 经验就可以实现。
规模较大数字系统：也可采用试凑法，如不合 适，可寻找更合适的设计方法。
8.1 概 述
自顶向下设计方法
设计者从整个系 统逻辑出发，进行最 上层的系统设计， 而后按一定的原则将 全局系统分成若干子 系统，逐级向下 ， 再将每个子系统分为 若干个功能模块、子 模块、基本模块。
标准集成电路：标准集成电路是指功能、物理配 置固定，用户无法修改的集成电路。标准集成电路 品种多、价格低，80年代以前，广泛采用标准数字 集成电路来实现数字系统。采用标准集成电路设计 数字系统的主要缺点是体积大、功能固定。
8.1 概 述
方法二：采用可编程逻辑器件实现；
可编程逻辑器件：与标准集成电路不同，可编程 逻辑器件允许用户根据自己的要求实现相应的逻辑功 能，并且可以多次编程。可编程逻辑器件结构上由门 阵列、可编程触发器、可编程开关组成。常见的可编 程逻辑器件有CPLD和FPGA。