北京邮电大学数字电路实验报告

邮电大学

数字电路与逻辑设计实验

实验报告

实验名称：QuartusII原理图输入

法设计与实现

学院：邮电大学

班级：

姓名：

学号：

一．实验名称和实验任务要求

实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现

实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。

⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用；

⑶熟悉实验板的使用。

实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑

门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模

块。

⑵用实验容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门实

现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实验

板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号，发

光二级管显示输出信号。

⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求

的函数：CBA

F+

C

+

=,仿真验证其

+

B

C

B

A

A

A

B

C

功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨

码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。二．设计思路和过程

半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。

a表示加数，b表示被加数，s表示半加和，

co表示向高位的进位。

⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知

b a s ⊕=;b a co •=

选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异

或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C

为与门的输出。

(3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，

并生成新的半加器图形模块单元。

(4)下载到电路板，并检验是否正确。

全加器的设计实现过程：⑴全加器可以由两个半加器和一个或门构

成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输

出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低

位向高位的进位。

⑵全加器的逻辑表达式为：

c b a s ⊕⊕=

b a ci b a co •+•⊕=)(

⑶利用全加器的逻辑表达式和半加器的逻 辑功能，实现全加器。

用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数

CBA A B C A B C A B C F +++=

设计实现过程：⑴利用QuartusII 选择译码器（74L138）的图形模块

单元。

⑵函数CBA

C

B

+

=

A

+

F+

B

A

C

C

A

B

可以通过译码器（74L138）和一个与非门实现。将译

码器输出端y0,y2,y4,y7作为输入端接到与非门即

可实现函数。

三．实验原理图

⑴半加器的原理图：

⑵全加器的原理图：

⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数：

四．仿真波形图

⑴半加器的仿真波形图：

⑵全加器的仿真波形图：

⑶3线—8线译码器（74L138）和逻辑门设计实现函数的仿真波形图：

五．仿真波形图分析

⑴半加器仿真波形图分析：

当半加器的2个输入端都输入0时，即a=b=0时，则有输出：半加和s=0，进位端co=0。

当半加器2个输入端有一个为1时，即a=1,b=0 或a=0,b=1时，则有输出：半加和s=1，进位端co=0。

当半加器2个输入端都为1时，即a=b=1时，则有输出半加和s=0，进位端进位co=1。

值得注意的是，半加器的仿真波形中出现了冒险。

⑵全加器仿真波形图的分析：

当全加器a,b 2个输入端都输入都为0，若低位进位ci为0，即输出为s=co=0。若低位进位为1，则输出s=1,co=0。

当全加器2个输入端有一个输入为1，即a=1,b=0或即a=0,b=1若低位进位为0，即ci=0则输出s=0,co=1。若低位进位为1，即ci=1则输出s=1,co=1。

当全加器2个输入端都输入都为1，若低位进位为0，即，,,

则输出，。若低位进位为1，即，,,则输出，。

⑶3线—8线译码器（74L138）设计实现函数的仿真波形图分析：

当CBA=000、CBA=010、CBA=100或CBA=111时，由波形图分析可得F=1。

当CBA=001、CBA=011、CBA=101或CBA=110时，由波形图分析可得F=0。

综上可知：该设计方法的确实现了函数

六．故障及问题分析

实验过程还算顺利，下面来讨论实验中需要注意的地方。

仿真实验中需要注意的地方：

⑴开始仿真波形时，需注意设定END TIME，否则无法进行仿真。

⑵规定输入端波形的周期不合理，须按照倍数关系来设定，不能随意设定周期，输入变量周期按2的幂次方上升。

（3)保存文件时，命名的一致性，否则可能导致实验无法进行下去。

(4)将设计好的逻辑电路下载到实验板之前，应设定好引脚。注意实验板上输入端和输出端对应的引脚号。

七．总结和结论

通过本次实验我慢慢掌握了QuartusII这一软件的一些基本功能。实验学习中，我懂得了如何理解并将理论课上所学的知识运用在实验中并得到验证，对数字电路与逻辑设计的知识有了更加全面的认识。