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数字逻辑实验报告

《数字逻辑实验报告》

学号:

139074131

姓名:

吴桂春

班级:

计134班

指导老师:

申元霞

日期:

2018.6.10

实验一名称:

3-8译码设计

一、实验任务设计一个3-8译码器。

二、实验原理

1、列出真值表、写出逻辑函数

A

B

C

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

0

0

1

0

1

1

1

1

1

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0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

1

1

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1

0

1

1

1

1

1

1

0

1

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0

1

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1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

0

三、实验原理图:

三八译码器由三个输入端编码,输出有八个输出端。

用与门以及非门通过“导线”连接而成。

四、实验步骤:

1)打开软件max+plus2,建立新目标文件开始画图。

并保存原图,设置工程指向。

2)选择芯片类型

本实验选择EPF10K10LC84-3芯片

3)编译配置

4)时序仿真:

由仿真结果可以看出,本实验仿真成功。

五、实验结果

A

B

C

LED0

LED1

LED2

LED3

LED4

LED5

LED6

LED7

0

0

0

1

0

0

0

1

0

1

1

0

0

0

1

1

0

1

0

1

1

1

1

1

6、实验分析

1、结合本次实验,简述原理图输入法设计组合电路的步骤。

设计输入原理图→电路的编译与适配→电路仿真与时序分析→管脚的重新分配与定位→器件的下载编程与硬件实现

2、时序仿真波形中,输出波形与输入波形是否同步变化?

如何解释输出波形中存在的毛刺?

不完全同步变化,存在延迟。

3、连线时,线条不能连接到器件内部,否则会出现编译错误。

同时,添加激励脉冲时a,b,c分别为2倍的关系。

加错激励信号结果也将不正确。

b5E2RGbCAP

实验二名称:

全加全减器设计

一、实验任务

设计并实现一个一位全加全减器。

2、实验原理图

1.列出真值表、写出逻辑函数。

输入

输出

Ci-1

Bi

Ai

Si

Ci

0

0

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

1

1

1

a,b,c为三个输入端,分别输入0或者1,m为控制端当m=1是全减器,m=0时是全加器,输出端s表示结果,y代表进位或借位。

p1EanqFDPw

三、实验步骤:

1)打开软件max+plus2,建立新目标文件开始画图。

并保存原图,设置工程指向。

2)选择芯片类型

本实验选择EPF10K10LC84-3芯片

3)编译配置

4)时序仿真:

由仿真结果可以看出,全加全减器仿真成功。

实验三名称:

七段显示译码器

一、实验任务

设计并实现一个七段显示译码器。

2、实验原理图

1.列出真值表、写出逻辑函数

8421BCD

输入代码

数字

A3

A2

A1

A0

a

b

c

d

e

f

g

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

0

0

1

1

1

1

1

0

0

1

0

0

0

1

0

0

1

0

2

0

0

1

1

0

0

0

0

1

1

0

3

0

1

0

0

1

0

0

1

1

0

0

4

0

1

0

1

0

1

0

0

1

0

0

5

0

1

1

0

1

1

0

0

0

0

0

6

0

1

1

1

0

0

0

1

1

1

1

7

1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

8

1

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

9

2、

数字显示是由0—9共有十个数字所以有四个输入端,输出端分别编码为a—g,每一个字母代表一个笔画。

三、实验步骤:

1)打开软件max+plus2,建立新目标文件开始画图。

并保存原图,设置工程指向。

2)选择芯片类型

本实验选择EPF10K10LC84-3芯片

3)编译配置

4)时序仿真:

由仿真结果可以看出,七段显示译码器仿真成功。

四、实验中存在的问题和解决方法

7段显示译码器要连接的器件比较多,连线也比较多,画图时很容易出错。

画图时应标准规范,画好后还应该仔细检查某些细节,DXDiTa9E3d

实验四名称:

扫描显示电路的驱动

一、实验目的

1、了解8位7段数码管显示模块的工作原理,采用HDL<硬件描述语言)设计标准扫描驱动电路模块,为后续实验做准备。

RTCrpUDGiT

2、初步掌握逻辑电路的层次式设计方法。

三、实验内容

1.用拨码开关产生8421BCD码,用EPLD产生字形编码电路和扫描驱动电路,然后进行仿真,观察波形,正确后进行设计实现,适配划分。

调节时钟频率,感受“扫描”的过程,并观察字符亮度和显示刷新的效果。

5PCzVD7HxA

2.编一个简单的从0~F轮换显示十六进制数的电路。

四、实验原理

4位拨码开关提供8421BCD码,经译码电路后成为7段数码管的字形显示驱动信号

扫描电路通过可调时钟输出片选地址SEL[3..0]。

由SEL[3..0]和

SEL[3..0]变化的快慢决定了扫描频率的快慢。

jLBHrnAILg

五、实验报告

1、一个7段数码管可产生多少种字符,产生所有字符需要多少根译码的信号线。

答:

一个7段数码管可产生2^7=128种字符,产生所有字符至少需要7根被译码信号线。

 但假如只编译0-F,16个字符,则至少只需要4根被译码信号线xHAQX74J0X

2、你在实验中采用的扫描频率是多少?

答:

最低扫描频率为256Hz,我采用的扫描频率是265Hz

实验五:

用JK触发器设计同步8421码加法计数器

一、实验要求

1.用JK触发器设计同步8421加法计数器。

2.用实验十一的“扫描显示电路”进行显示,具体连线根据每个实验内容完成时的管脚划分和定义,同相应的输入、输出接口功能模块连接。

LDAYtRyKfE

3.实验结果由指导教师现场检查。

2、实验步骤

1、按照同步时序电路的设计方法写出设计过程,画出逻辑图。

<1)确定触发器的个数。

首先根据状态的个数来确定所需要触发器的个数,如给定的状态个数为n,由应满足n≤2K,K为实现这来状态所需要的触发器的个数。

<实际使用时可能给定的状态中存在冗余项,这时一般还须对状态进行化简。

)Zzz6ZB2Ltk

<2)列出状态转移真值表。

根据状态列出状态转移真值表,也称状态表、状态转移表。

<3)触发器选型。

选择合适的触发器JK-FF。

根据状态图和给出的触发器的型号写出其输入方程,通常在写输入方程时须对其进行化简,以使电路更简单。

dvzfvkwMI1

<4).求出输出方程。

根据状态表,求出输出逻辑函数Z的输出方程,还过有些电路没有独立的输出,这一步就省了。

rqyn14ZNXI

(5>画出逻辑图。

根据输入方程、输出方程画出逻辑电路图。

<6)讨论设计的电路能否自启动。

在设计的电路中可能出现一些无关的状态,这些状态能否经过若干个时钟脉冲后进行有效的状态。

EmxvxOtOco

五、实验中存在的问题和解决方法

答:

时序逻辑器件的清零端和置1端。

如果是低电平有效,则正常工作时这两端都接1。

反之如果是高电平有效,则正常工作时这两端都接0SixE2yXPq5

实验六:

用74LS161采用清零和置数法组成六十进制和二十四进制计数器

一、实验要求

1.用74LS161采用清零和置数法组成六十进制和二十四进制计数器。

2.具体连线根据每个实验内容完成时的管脚划分和定义,同相应的输入、输出接口功能模块连接。

3.实验结果由指导教师现场检查。

二、实验步骤

说明:

计数时钟频率CKCNT<0.5Hz;扫描时钟频率CLKDSP>40Hz。

1、写出74161的功能表,并指出此功能表能给出那些对实现模数变换有用的信息。

2、画出你实现的六十进制和二十四进制计数器的连线图。

60

24

3、根据软件仿真结果画出仿真波形<要反映计数循环)。

60

24

实验七字节锁存器

一、实验要求

1.设计一个字节锁存器。

2.实验结果由指导教师现场检查。

二、实验报告

实验八:

利用参数模块化库实现ROM

一、实验要求

1.设计一个256X8的ROM。

2.实验结果由指导教师现场检查。

二、实验原理

1、进入原理图编辑界面,从mega_lpm元件库中选择lpm_rom。

4、硬件仿真方案。

●给定任何一个8位地址,可以从ROM中读出一个字节,这个字节需要用2个LED数码管来显示,这两个LED必须分时驱动。

6ewMyirQFL

●可以用AHDL设计一个半字节分离电路,负责将一个字节的内容拆成2个半字节,每个半字节是一个16进制数,经过7段译码器deled的处理,可以用一个LED数码管显示。

kavU42VRUs

●此半字节分离电路受一个控制信号sel0的控制,当sel0=0输出低四位,当sel0=1输出高四位。

为实现刷新显示,此sel0信号可以由一个T’FF产生,当sel0在时钟控制下反复出现0-1-0-1时,即可重复显示低4位-高四位-低4位-高四位。

只要时钟频率足够高,就可看到一个字节的完整显示效果。

y6v3ALoS89

●至于选择哪两个LED数码管显示,简单的办法可以让驱动8字形数码管所需的sel2,sel1固定接高电平或固定接低电平,而将T’FF的输出提供给驱动8字形数码管所需的sel0。

这样,就意味着选择最左边

(sel2sel1sel0=000,001>的的2个数码管显示ROM内容。

此方案的优点:

结果判读直观

缺点:

附加电路稍复杂。

层次式显示:

rom256_8_led.gdf:

字节→半字节分离电路half_byte的AHDL描述:

subdesignhalf_byte

din[7..0]:

input。

sel0:

input。

dout[3..0]:

output。

>

beginif!

sel0thendout[3..0]=din[3..0]。

elsedout[3..0]=din[7..4]。

endif。

0YujCfmUCw

end。

1、写出你在实验中自定义的存储器初始化文件<.mif文件)的内容<要求与示例不同)

DEPTH=256。

%Memorydepthandwidtharerequired%WIDTH=8。

%Enteradecimalnumber%ADDRESS_RADIX=HEX。

%Addressandvalueradixesareoptional%DATA_RADIX=HEX。

%EnterBIN,DEC,HEX,orOCT。

unless%%otherwisespecified,radixes=HEX%--Specifyvaluesforaddresses,whichcanbesingleaddressorrangeCONTENTBEGIN[0..F]:

00。

%Range--addressfrom0toF=00%[10..1F]:

11。

%Range--addressfrom10to1F=11%[20..2F]:

22。

%Range--addressfrom20to2F=22%[30..3F]:

33。

%Range--addressfrom30to3F=33%[40..4F]:

44。

%Range--addressfrom40to4F=44%[50..5F]:

55。

%Range--addressfrom50to5F=55%[60..6F]:

66。

%Range--addressfrom60to6F=66%[70..7F]:

77。

%Range--addressfrom70to7F=77%[80..8F]:

88。

%Range--addressfrom80to8F=88%[90..9F]:

99。

%Range--addressfrom90to9F=99%[A0..AF]:

AA。

%Range--addressfromA0toAF=AA%[B0..BF]:

BB。

%Range--addressfromB0toBF=BB%[C0..CF]:

CC。

%Range--addressfromC0toCF=CC%[D0..DF]:

DD。

%Range--addressfromD0toDF=DD%[E0..EF]:

EE。

%Range--addressfromE0toEF=EE%[F0..FF]:

FF。

%Range--addressfromF0toFF=FF%ENDeUts8ZQVRd

2、假定要用LPM_ROM实现4位二进制码到典型gray码的转换,请你画出ROM阵列图,确定ROM容量,并由此给出LPM_ROM的配置参数和.mif文件内容。

sQsAEJkW5T

:

容量为2^4*4

Mif文件:

DEPTH=16;WIDTH=4

3、实验存在的问题和解决方法。

不同的rom需要设置不同的参数

实验九:

任意整数分频器设计

实验内容

通过File-New新建一个VerilogHDLFile,输入图4和图5所示内容

这是一个任意整数分频模块GMsIasNXkA

//*******************************************************//TIrRGchYzg

//任意整数分频模块//

//*******************************************************//7EqZcWLZNX

//功能:

对输入时钟clock进行F_DIV倍分频后输出clk_out。

//其中F_DIV为分频系数,分频系数范围为1~2^n(n=F_DIV_WIDTH>

//若要改变分频系数,改变参数F_DIV或F_DIV_WIDTH到相应范围即可。

//若分频系数为偶数,则输出时钟占空比为50%;

//若分频系数为奇数,则输出时钟占空比取决于输入时钟占空比和分

//频系数<当输入为50%时,输出也是50%)。

//--------------------------------------------------------lzq7IGf02E

//奇数倍分频:

三倍分频的时序图如下所示。

//123456

//clock|--|__|--|__|--|__|--|__|--|__|--|__|

//clk_p_r|_____|-----------|_____|-----------|

//clk_n_r---|_____|-----------|_____|---------

//clk_out|________|--------|________|--------|

moduleint_div(clock,clk_out>。

//I/O口声明

inputclock。

//输入时钟

outputclk_out。

//输出时钟

//内部寄存器

regclk_p_r。

//上升沿输出时钟

regclk_n_r。

//下降沿输出时钟

reg[F_DIV_WIDTH-1:

0]count_p。

//上升沿脉冲计数器

reg[F_DIV_WIDTH-1:

0]count_n。

//下降沿脉冲计数器

//参数--分频系数

parameterF_DIV=48000000。

//分频系数<<<<-----修改这里

parameterF_DIV_WIDTH=32。

//分频计数器宽度

wirefull_div_p。

//上升沿计数满标志

wirehalf_div_p。

//上升沿计数半满标志

wirefull_div_n。

//下降沿计数满标志

wirehalf_div_n。

//下降沿计数半满标志

//判断计数标志位置位与否

assignfull_div_p=(count_p

assignhalf_div_p=(count_p<(F_DIV>>1>-1>。

assignfull_div_n=(count_n

assignhalf_div_n=(count_n<(F_DIV>>1>-1>。

//时钟输出

assignclk_out=(F_DIV==1>?

clock:

(F_DIV[0]?

(clk_p_r&clk_n_r>:

clk_p_r>。

zvpgeqJ1hk

//上升沿脉冲计数

always@(posedgeclock>

begin

if(full_div_p>

begin

count_p<=count_p+1'b1。

if(half_div_p>

clk_p_r<=1'b0。

else

clk_p_r<=1'b1。

end

else

begin

count_p<=0。

clk_p_r<=1'b0。

end

end

//下降沿脉冲计数

always@(negedgeclock>

begin

if(full_div_n>

begin

count_n<=count_n+1'b1。

if(half_div_n>

clk_n_r<=1'b0。

else

clk_n_r<=1'b1。

end

else

begin

count_n<=0。

clk_n_r<=1'b0。

end

end

endmodule

申明:

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