完整版基于QuartusII的数字电路仿真实验报告手册2.docx
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完整版基于QuartusII的数字电路仿真实验报告手册2
数字电路仿真实验报告
班级通信二班姓名：
孔晓悦学号：
10082207
作业完成后,以班级为单位,班长或课代表收集齐电子版实验报告,统一提交.
文件命名规则如“通1_王五_学号”
一、实验目的
1.熟悉译码器、数据选择器、计数器等中规模数字集成电路（MSI）的逻辑功能及其使用方法。
2.掌握用中规模继承电路构成逻辑电路的设计方法。
3.了解EDA软件平台QuartusII的使用方法及主要功能。
二、预习要求
1.复习数据选择器、译码器、计数器等数字集成器件的工作原理。
2.熟悉所有器件74LS153、74LS138、74LS161的功能及外引线排列。
3．完成本实验规定的逻辑电路设计项目，并画出接线图，列出有关的真值表。
三、实验基本原理
1．译码器
译码器的逻辑功能是将每个输入的二进制代码译成对应的高、低电平信号。
译码器按功能可分为两大类，即通用译码器和显示译码器。
通用译码器又包括变量译码器和代码变换译码器。
变量译码器是一种完全译码器，它将一系列输入代码转换成预知一一对应的有效信号。
这种译码器可称为唯一地址译码器。
如3线—8线、4线—16线译码器等。
显示译码器用来将数字或文字、符号的代码译成相应的数字、文字、符号的电路。
如BCD-七段显示译码器等。
2．数据选择器
数据选择器也陈伟多路选择器或多路开关，其基本功能是：
在选择输入（又称地址输入）信号的控制下，从多路输入数据中选择某一路数据作为输出。
因此，数据选择器实现的是时分多路输入电路中发送端电子开关的功能，故又称为复用器。
一般数据选择器有n个地址输入端，2n个数据输入端，一个数据输出端或反码数据输出端，同时还有选通端。
目前常用的数据选择器有2选1、4选1、8选1、16选1等多种类型。
3．计数器
计数器是一个庸医实现技术功能的时序部件，它不仅可以用来对脉冲计数，还常用作数字系统的定时、分频、执行数字运算以及其他一些特定的逻辑功能。
74LS161是4位同步二进制计数器，它除了具有二进制加法计数功能外，还具有预置数、保质和异步置零等附加功能。
四、实验内容
（一）密码锁
1．设计要求：
保密锁上有三个键钮A、B、C。
要求当三个键钮同时按下，或A、B两个同时按下，或A、B中任一个单独按下时，所就能被打开（用F表示开锁信号）；而当有键按下却不符合上列组合状态时，将发出报警信号（用G表示报警信号）。
2．试用数据选择器74LS153或译码器74LS138及与非门电路设计此保密锁逻辑电路。
3．用学习机上的逻辑开关的1、0分别表示键钮的按下和松开状态；开锁和报警信号用发光二极管表示。
1．74LS153输出逻辑式
3．设计
设计过程和结果（后面继续添加）
（二）任意进制计数器
设计要求：
用中规模集成计数器（74LS290或74LS161）设计一个二十四进制计数器，并与译码、显示电路连接起来。
（显示译码器使用7446）
设计过程：
1．计数器使用74LS161，显示译码器使用7446。
74LS161十六进制计数器功能表
CLK
CLRN
LDN
ENP
ENT
工作状态
×
0
×
×
×
置零
↑
1
0
×
×
预置数
×
1
1
0
1
保持
×
1
1
×
0
保持（C=0）
↑
1
1
1
1
计数
BIN
RBIN
LTN
RBON
工作状态
0
×
1
×
灭灯
1
0
1
×
灭零
×
×
0
×
测灯
1
1
1
0
输出灭零
1
1
1
×
正常显示
7446显示译码器功能表
设计过程和结果（后面继续添加）
（三）二进制全减器电路
设计要求：
用74LS138和门电路设计1位二进制全减器电路。
输入为被减数、减数和来自地位的结尾，输出为两数之差和向高位的借位信号。
1．了解74LS138逻辑功能
输入
输出
S1
S2’+S3’
A2
A1
A0
Y0’
Y1’
Y2’
Y3’
Y4’
Y5’
Y6’
Y7’
0
×
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
×
1
×
×
×
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
设计过程和结果（后面继续添加）
五、实验要求
1、写出实验的过程，给出真值表，连接电路截图和仿真结果截图
2、设计过程在，每个分实验的后面给定的“设计过程”后面添加。
附录：
一、QuartusII仿真环境使用指南
1.1基本门电路仿真
例：
设计一个监视交通信号灯状态的逻辑电路。
参考教材相关内容。
分析后得到，逻辑电路的逻辑函数形式，逻辑图如下。
根据得到的逻辑图，在QuartusII中进行仿真。
（一）、打开QuartusII仿真环境。
启动QuartusII软件，启动后操作界面如下图-0003。
图-0003QuartusII操作界面
（二）、建立工程。
首先，菜单“File”à”NewProjectWizard”,打开工程向导。
点击“Next”，设定工程目录，制定工程名和顶层文件名。
然后下一步。
然后按照图片上的提示，选择器件。
完成工程的建立和基本配置。
（三）、新建原理图文件。
菜单“File”à”New”à选择“DesignFiles”下面的“BlockDiagram/SchematicFile”如下图。
，然后
可在如下图所示的对话框中选择相应的逻辑元件，添加到系统中。
对元件进行连接，最后得到连接完成的电路，进行编译。
如下
编译成功后，建立测试文件。
（四）、建立测试文件。
如下图，选择向量波形文件。
添加测试信号量，如下图所示，
点击“NodeFinder..”,则配置如下
然后，ok---ok，则出现如下界面。
设定输入的值。
修改“EndTime”和“Gridsize”分别为10ns和1us。
并设定输入的值。
保存设定的向量文件。
然后进行编译。
（五）进行仿真，根据输入的设定，观测输出
“Processing”à”simulatortools”,打开仿真操作窗口。
保存结果，一切end
（六）练习
根据上面给定的设计步骤,完成下面的练习,巩固基于QuartusII原理图的设计仿真流程.
1.与非门设计一个数值判断器。
逻辑功能描述如下：
给定任意一个4位二进制数x，判断数值x小于等于6，还是在6和12之间，或者大于等于13。
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