數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教案_趙蕙

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1、數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教案趙蕙實(shí)驗(yàn)一半加器和全加器I實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)要求使用TTL小規(guī)模集成電路芯片74LS00搭建半加器電路和全加器電路,電路的輸入接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開關(guān),電路輸出接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)光管。希望同學(xué)們能夠通過實(shí)驗(yàn)掌握使用基本門電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的方法。實(shí)驗(yàn)原理在數(shù)字電路中,門電路就是用來實(shí)現(xiàn)基本邏輯關(guān)系的電路,比如這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的半加器和全加器。最基本的門電路是與門、或門和非門,由這些門可以組合成其它的邏輯電路。門電路最初由分立元件組成,集成電路出現(xiàn)后,我們現(xiàn)在使用的門電路都是集成門電路。半加器:完成兩個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)的相加而求得“和”及“進(jìn)位”。全加器:當(dāng)多位二進(jìn)制數(shù)相加時(shí),

2、高位的相加運(yùn)算除了要將本位的加數(shù)和被加數(shù)相加以外,還要考慮低位是否有向該位的進(jìn)位。全加器完成將兩個(gè)一位的二進(jìn)制數(shù)相加,并考慮低位來的進(jìn)位,相當(dāng)于三個(gè)一位二進(jìn)制數(shù)相加的電路。實(shí)驗(yàn)步驟1.設(shè)計(jì)根據(jù)半加器和全加器列出真值表,寫出輸出函數(shù),因?yàn)閷?shí)驗(yàn)要求使用“與非門”實(shí)現(xiàn),將輸出函數(shù)轉(zhuǎn)換為“與非門”形式,畫出使用與非門實(shí)現(xiàn)半加器和全加器的電路圖。&&&&1ABSHCH&&&&&AiBiSHiCi&&&&Ci-1Si半加器與非門電路全加器與非門電路2.連線請(qǐng)?zhí)貏e注意VCC和GND的連接,不要接錯(cuò),以免芯片燒毀!所用芯片的Vcc連起來接+5V;所用芯片的GND連起來接地(GND)。電路

3、的輸入接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開關(guān),電路的輸出接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的發(fā)光管。實(shí)驗(yàn)提供的74LS00芯片邏輯與引腳圖如下。每塊芯片中有四組2輸入端與非門(正邏輯),根據(jù)步驟1設(shè)計(jì)的電路圖,搭建半加器電路需要5個(gè)與非門(可使用2塊74LS00芯片)第37頁共37頁數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教案趙蕙,搭建全加器電路需要9個(gè)與非門(可使用3塊74LS00芯片)。雙列直插封裝74LS00芯片邏輯圖和引腳圖1.驗(yàn)證開關(guān)向上撥為“1”,向下?lián)転椤?”;發(fā)光管為“1”時(shí)點(diǎn)亮,為“0”時(shí)熄滅。根據(jù)真值表,檢驗(yàn)?zāi)闼罱ǖ陌爰悠骱腿悠麟娐罚欠駶M足設(shè)計(jì)要求。教你一招:實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上可能有個(gè)別開關(guān)、發(fā)光管故障,可以將導(dǎo)線一端接

4、開關(guān),一端接發(fā)光管,如果開關(guān)向上撥時(shí),發(fā)光管點(diǎn)亮;開關(guān)向下?lián)軙r(shí),發(fā)光管熄滅,說明開關(guān)、發(fā)光管、導(dǎo)線都是好的。完成連線后的電路可能有誤,在沒有萬用表的情況下,此法也可幫你檢查電路故障。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.填妥姓名、班級(jí)外,必須填寫完成報(bào)告的日期(年月日),以后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求里不再冗述。2.寫出使用TTL小規(guī)模集成電路芯片74LS00完成半加器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的完整過程(根據(jù)功能要求列真值表->寫輸出函數(shù)->將輸出函數(shù)變換成“與非門”形式->畫出電路圖->根據(jù)芯片引腳連線->驗(yàn)證結(jié)果)3.結(jié)合實(shí)驗(yàn)中接觸和使用的小規(guī)模集成電路,請(qǐng)說說什么是集成電路?常用的中小規(guī)模集成電路產(chǎn)品有哪些?4

5、.實(shí)驗(yàn)過程中你遇到了哪些問題?實(shí)驗(yàn)剛開始時(shí),你覺得計(jì)算機(jī)硬件課程的實(shí)驗(yàn)最難理解的地方在哪里?5.實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二使用兩種不同的方式(小規(guī)模集成電路,可編程器件)實(shí)現(xiàn)全加器電路,就兩種方式談?wù)勀銓?shí)驗(yàn)的體會(huì)。第37頁共37頁數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教案趙蕙實(shí)驗(yàn)二FPGA設(shè)計(jì)流程——全加器II實(shí)驗(yàn)平臺(tái)EDA/SOPC實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái),實(shí)驗(yàn)二以后的所有實(shí)驗(yàn)都使用此開發(fā)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的Altera公司可編程器件FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列),使用Altera公司的EDA設(shè)計(jì)開發(fā)工具QuartusII,用原理圖方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全加器電路,電路的輸入接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開關(guān),電路輸出接實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的

6、發(fā)光管。希望同學(xué)們能夠通過實(shí)驗(yàn)掌握使用可編程器件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的方法。實(shí)驗(yàn)原理使用可編程器件進(jìn)行數(shù)字電路設(shè)計(jì),將傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)à硬件搭試à焊接”過程變?yōu)椤霸O(shè)計(jì)à編譯à下載”的過程,其主要工作都在計(jì)算機(jī)內(nèi)完成,先將設(shè)計(jì)輸入計(jì)算機(jī),再由開發(fā)系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)換成編程文件下載到可編程器件中。全加器電路圖的設(shè)計(jì)同實(shí)驗(yàn)一。實(shí)驗(yàn)步驟1.新建工程實(shí)驗(yàn)室機(jī)器安裝的設(shè)計(jì)環(huán)境為:QuartusIIVersion9.0。雙擊桌面圖標(biāo),運(yùn)行QuartusII軟件。用NewProjectWizard工具選項(xiàng)創(chuàng)建此設(shè)計(jì)的工程,并設(shè)計(jì)相關(guān)信息。點(diǎn)擊菜單項(xiàng)File->newprojectwizard…,出現(xiàn)in

7、troduction對(duì)話框,如圖1。圖1單擊next,進(jìn)入Directory,name,Top-Level第37頁共37頁數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教案趙蕙Entity設(shè)置對(duì)話框,選擇工程存放路徑(請(qǐng)?jiān)贓盤或F盤新建一個(gè)工程相文件夾,實(shí)驗(yàn)室的C盤、D盤及桌面被保護(hù))、工程名稱和頂層模塊名稱(本例工程名和頂層模塊名均設(shè)為fadder。)注意:所有的名稱和路徑均不能包含空格和漢字。如圖2。圖2跳過圖3所示AddFiles對(duì)話框,該對(duì)話框設(shè)置用來將已存在的設(shè)計(jì)文件加入到工程中。圖3點(diǎn)擊next,進(jìn)入Family&devicessettin

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