贵州航天职业技术学院
基础及应用
第二版
设计题目：数字电路仿真
专业班级： 10 计算机应用
学生姓名：
指导教师：周庆国
前言
MATLAB作为当前国际控制界最流行的面向工程与科学计算的高级语言，近年来得到了业界的一致认可，在控制系统的分析、仿真与设计方面得到了非常广泛的应用，其自身也因此得到了迅速的发展，功能不断扩充。
随着MATLAB／Simulink通信、信号处理专业函数库和专业工具箱的成熟，它们逐渐为广大通信技术领域的专家学者和工程师所熟悉，在通信理论研究、算法设计、系统设计、建模仿真和性能分析验证等方面的应用也更加广泛。Simulink可视化仿真工具能够以非常直观的框图方式形象地对通信系统进行建模，并以“实时”和动画的方式来将模型仿真结果（如波形、频谱、数据曲线等）显示出来，更便于对通信系统的物理概念和运行过程的直观理解，所以近年来在通信工程专业中得到了广大师生的重视和广泛应用，在理论教学、课程实践环节，以及理论和技术前沿的研究中发挥了重要作用。
对于我们学生掌握知识的深度、运用理论去处理问题的能力、实验能力、课程设计能力、书面及口头表达能力进行考核。
在这次的课程设计中，我所介绍的是MATLAB应用于数字电路设计。主要是设计一个8421BCD编码器并对电路进行仿真。将会对MATLAB语言和simulink仿真进行介绍，还有在做8421BCD编码器并对电路进行仿真的过程中遇到一些问题和怎么解决的，如何仿真，仿真参数如何设置进行一些介绍。
我认为学生就应该上课认真的听老师讲课，把上课那些老师说的内容弄清楚弄明白，然后自己要立足于实践。通过上机把自己的想法用软件表达出来，我想实践和那些理论知识一。
目录
第一章概述 (3)
一、背景分析 (3)
二、课程设计目的 (5)
三、课程设计要求及功能 (6)
（一）在本次课程设计中，要求实现以下功能： (6)
（二）编码器简介 (6)
（三）SIMULINK简介 (7)
第二章总体方案设计 (10)
一、设计思路 (10)
第三章用MATLAB仿真数字电路 (13)
一、建立模型： (13)
二、添加程序模块 (14)
三、参数设置 (16)
第四章用MATLAB仿真数字电路 (20)
第五章课程设计总结 (26)
一、程序编辑总结 (26)
二、课程设计心得 (27)
参考文献 (30)
第一章概述
一、背景分析
MATLAB是美国Mathworks公司于1984年推出的一套数值和矩阵运算软件，经过20多年的发展，现已成为集成的计算机语言，是当今科技领域内最具影响力，最有活力的软件之一，被广泛应用于数据处理，科学绘图，控制系统仿真，数字图像处理，通信系统设计，财务金融等领域。
MATLAB有两种基本的数据运算量：数组和矩阵，单从形式上，它们之间是不好区分的。每一个量可能被当作数组，也可能被当作矩阵，这要依所采用的运算法则或运算函数来定。在MATLAB中，数组与矩阵的运算法则和运算函数是有区别的。但不论是MATLAB的数组还是MATLAB的矩阵，都已经改变了一般高级语言中使用数组的方式和解决矩阵问题的方法。
在MATLAB中，矩阵运算是把矩阵视为一个整体来进行，基本上与线性代数的处理方法一致。矩阵的加减乘除、乘方开方、指数对数等运算，都有一套专门的运算符或运算函数。而对于数组，不论是算术的运算，还是关系或逻辑的运算，甚至于调用函数的运算，形式上可以当作整体，有一套有别于矩阵的、完整的运算符和运算函数，但实质上却是针对数组的每个元素施行的。
当MATLAB把矩阵(或数组)独立地当作一个运算量来对待后，向下可以兼容向量和标量。不仅如此，矩阵和数组中的元素可以用复数作基本单元，向下可以包含实数集。这些是MATLAB区别于其他高级语言的根本特点。以此为基础，还可以概括出如下一些MATLAB的特色。
1. 语言简洁，编程效率高：因为MATLAB定义了专门用于矩阵运算的运算符，使得矩阵运算就像列出算式执行标量运算一样简单，而且这些运算符本身就能执行向量和标量的多种运算。利用这些运算符可使一般高级语言中的循环结构变成一个简单的MATLAB语句，再结合MATLAB丰富的库函数可使程序变得相当简短，几条语句即可代替数十行C语言或Fortran语言程序语句的功能。
2. 交互性好，使用方便：在MATLAB的命令窗口中，输入一条命令，立即就能看到该命令的执行结果，体现了良好的交互性。交互方式减少了编程和调试程序的工作量，给使用者带来了极大的方便。因为不用像使用C语言和Fortran语言那样，首先编写源程序，然后对其进行编译、连接，待形成可执行文件后，方可运行程序得出结果。
3. 强大的绘图能力，便于数据可视化：MATLAB不仅能绘制多种不同坐标系中的二维曲线，还能绘制三维曲面，体现了强大的绘图能力。正是这种能力为数据的图形化表示(即数据可视化)提供了有力工具，使数据的展示更加形象生动，有利于揭示数据间的内在关系
4. 学科众多、领域广泛的工具箱：MATLAB工具箱(函数库)可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互的功能。而学科性工具箱是专业性比较强的，如优化工具箱、统计工具箱、控制工具箱、通信工具箱、图像处理工具箱、小波工具箱等。
5. 开放性好，易于扩充：除内部函数外，MATLAB的其他文件都是公开的、可读可改的源文件，体现了MATLAB的开放性特点。用户可修改源文件和加入自己的文件，甚至构造自己的工具箱。
6、与C语言和Fortran语言有良好的接口：通过MEX文件，可以方便地调用C 语言和Fortran语言编写的函数或程序，完成MATLAB与它们的混合编程，充分利用已有的C语言和Fortran语言资源。
一种功能很强的程序设计语言，也是利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的语言，结合编码器进行数值仿真。《数字电路仿真》课程设计是在教学实践基础上进行的一次大型实验，也是对该课程所学理论知识的深化和提高。因此，要求我们能综合应用所学知识，设计与制造出具有较复杂功能的应用系统，并且在实验的基本技能方面上进行一次全面的训练。通过具体的问题分析、设计、调试、运行程序。在实际问题中锻炼提高自己，增加了对本门课程内容的理解，锻炼了动手能力。
二、课程设计目的
《数字电路仿真》是计算机专业的重要的专业基础课，通过本综合性、设计性实验使学生进一步巩固课堂所学，全面熟悉、掌握MATLAB仿真的基本方法和技巧，进一步提高编写程序、阅读分析程序及上机操作、调试程序的能力。
MATALB是一套数值和矩阵运算软件，是集成的计算机语言，是当今科技领域内最具影响力通过这次实验要求我们：
(1) 了解Simulink的基本模块。
(软件通过实际动手能力的培养，进一步熟悉MATLAB语言的结构和使用方法。达到能独立阅读、编制和调试一定规模的MATLAB语言程序的水平，能用MATLAB语言熟练地运运用8421编码器和MATLAB进行数字的仿真，在示波器中要有输出的真波形。
2) 了解与掌握Simulink模块操作。
(3) 学会设置房子模块的参数。
(4) 学会用MATLAB进行仿真。
这里主要用到simulink来进行数值仿真，并用示波器做出波形图。
为了实现数字电路的仿真，通过音乐程序设计熟悉并掌握用汇编语言编程的方法和特点，借此来比较高级语言低级语言的优缺点，以便更好运用各种语言来开发应用用各种函数，进一步掌握各个指令的功能，能掌握子程序的定义及调试，包括段间及段内调用，以及正确地运用simulink仿真，进一步理解和掌握MATLAB。
三、课程设计要求及功能
（一）在本次课程设计中，要求实现以下功能：
(1) 通过查阅相关资料，进一步理解MATLAB，8421编码器，了解它们在什么要的情况下使用。
(2) 掌握8421编码器的基本功能，了解8421的连线，会真确运用8421编码器。（二）编码器简介
编码器有普通编码器和优先编码器。优先编码器的功能是允许同时在几个输入端有编码输入信号，按输入信号排定的优先顺序，只对其中优先权最高的一个输入学会进行编码。普通编码器的功能是任何时刻只允许对输入的一个编码信号进行编码，否则输出代码将发生混乱。在此次实验中我们运用的什么普通编码中的8421编码器，即10线-4线编码器。
此次设计我们主要用到的是10线-4线编码器。它有10个编码信号输入端I0-I9,假设输入信号高电平有效；4个编码输出端Y3,Y2,Y1,y0, 输出4位8421BCD码。当某个输入信号为1 ，其余输出信号都为0 时，就有一组对应点代码输出。该编码器输出端I0-I9在10个部门先后也是互斥的。
（三）SIMULINK简介
SIMULINK是一个对动态系统（包括连续系统、离散系统和混合系统）进行建模、仿真和综合分析的集成软件包，是MATLAB的一个附加组件，其特点是模块化操作、易学易用，而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源。在 SIMULINK环境中，用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响，而且也可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。因此SIMULINK已然成为目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用。对于信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器。
1、Simulink启动
Simulink有四种启动方法：
（1）在MATLAB的命令窗口中输入Simulink，结果是在桌面上出现一个称为Simulink Library Browser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称；
（2）在MATLAB的命令窗口中输入Simulink3，结果是在桌面上出现一个用图标形式显示的Library：simulink3的simulink模块库窗口；
（3）可以通过单击MATLAB主窗口工具条上的simulink图标打开；
（4）可以通过单击MATLAB主窗口菜单选择File→New→Model，弹出一个Untitled的simulink模型窗口，在选择View→Show Library Browser，弹出Simulink Library Browser模块库窗口。
2、 Simulink模块库及模块操作
Simulink模块库按照功能分类可分为：连续模块、离散模块、查表模块和用户定义函数模块、数学模块、非线性模块、信号通路模块、接收器模块、输入源模块、特别模块、其他常用方块组及工具箱。在模型窗口中，选中模块，则其4个角会出现黑色标记，此时可以对模块进行以下的基本操作：
（1）移动：选中模块，然后按鼠标左键将其拖拽到所需的位置即可。
（2）若要脱离线而移动，可按住Shift键，在进行拖拽。
（3）复制：选中模块，然后按住鼠标右键进行拖拽即可复制同样的一个功能模块。
（4）删除：选中模块，按住Delete键即可。若要删除多个模块，可以同时按住Shift键，再用鼠标选中多个模块，然后Delete键即可。也可以用鼠标选中某区域，再按Delete键就可以把该区域中的所有模块和线等全部删除。
（5）转向：为了能够顺序连接功能模块的输入和输出端，功能模块有时需要转向。在菜单Format→Filp Block旋转180度，Format→Rotate Block顺时针旋转90度。
（6）改变大小：选中模块，对鼠标移到角上出现?，进行拖拽即可。
（7）模块命名：先用鼠标在要更改的名称上单击一下，然后直接更改即
可。名称在功能模块上的位置也可以变换180度，可以用Format→Filp Name来实现，也可以直接通过鼠标拖拽。Hide Name可以隐藏模块名称。
（8）颜色设定：Format→Foreground Color改变模块的前景颜色，Background Color改变模块的背景颜色；而模型窗口的颜色可以通过Screen Color 来改变。
（9）参数设定：用鼠标双击模块，就可以进入模块的参数设定窗口，从而对模块进行参数设定。或点击鼠标右键，选择Block parameters参数设定窗口包含了该模块的基本功能帮助。通过对模块的参数设定，就可以获得需要的功能模块。
3、仿真参数设定:
构建好一个系统的模型后，接下来的事情就是运行模型，得出仿真结果。运行一个仿真的完整过程分为三个步骤：设置仿真参数，启动仿真和仿真结果分析。选择Simulation菜单下的Parameters命令，就会弹出一个仿真参数对话框，它主要用三个页面来管理仿真的参数：Solver页，它允许用户设置仿真开始和结束的时间，选择解法器，说明解法器参数及选择一些输出选项；WorkspaceI／O页，作用是管理模型从MATLAB工作空间的输入和对他的输出；Diagnostics诊断页，允许用户选择Simulink 在仿真中显示的警告信息的等级。
4、课程设计的目的：
主要是设计一个8421BCD编码器并对电路进行仿真。主要是认识二-十进制编码器，知道为什么要用二-十进制编码器。因为人们习惯用十进制，而数字电路只识别二进制，需要相互转换。认识二-十进制编码器，将0～9十个十进制数转换为二进制代
码的电路。根据输出逻辑函数画出逻辑电路图。并在MATLAB上利用Simulink仿真对电路进行仿真。
第二章总体方案设计
一、设计思路
SIMULINK是一个对动态系统进行建模、仿真和综合分析的集成软件包，是MATLAB 的一个附加组件，其特点是模块化操作、易学易用，而且能够使用MATLAB提供的丰富的仿真资源。在 SIMULINK环境中，用户不仅可以观察现实世界中非线性因素和各种随机因素对系统行为的影响，而且也可以在仿真进程中改变感兴趣的参数，实时地观察系统行为的变化。因此SIMULINK已然成为目前控制工程界的通用软件，而且在许多其他的领域，如通信、信号处理、DSP、电力、金融、生物系统等，也获得重要应用。对于信息类专业的学生来说，无论是学习专业课程或者相关课程设计还是在今后的工作中，掌握SIMULINK，就等于是有了一把利器。
本次设计的目的就是通过上机训练，掌握利用SIMULINK对一些工程技术问题（例如数字电路）进行建模、仿真和分析的基本方法。
对控制系统来说，系统的数学模型实际上是某种微分方程或查分方程模型，因此在仿真过程中需要以某种数值算法从给定的初始条件出发，逐步地算出每一时刻系统的响应，最后会出系统的响应曲线，由此分析系统的性能。
分析编码器的功能，写出编码器的逻辑表达式，用SIMULINK对编码器进行仿真。10线-4线编码器有10个编码信号输入端I0-I9,假设输入信号以固定的含高电平有效；4个编码输出端Y3,Y2,Y1,y0, 输出4位8421BCD码。当某个输入信号为1 ，
其余输出信号都为0 时，就有一组对应点代码输出，在把输出与示波器连接，就可以得到波形图。下列是其真值表。
1、二-十进制编码器真值表
根据真值表可以得到编码器输出逻辑函数
2、8421编码器输出逻辑函数
根据逻辑函表达式可以画出它的逻辑电路图
。
3、8421编码器逻辑电路图
8421BCD码编码器
需要编码的10个输入信号：I0～I9
输出4位二进制代码：Y3、Y2、Y1、Y0.
当编码器某个输入信号为1而其他输入信号都为0时，则有一组对应的数码输出，如I7=1时，Y3、Y2、Y1、Y0=0111.输出数码各位的权从高位到低位分别为8、4、2、1。所以，编码器输入I0~I9这10个编码信号是相互排斥的。
二、 8421编码器逻辑电路原理及设计：
将二进制数码0和1按一定规律编排起来，用来表示某种信息含义的一串符号称为编码，具有编码功能的逻辑电路称为编码器。
二-十进制编码器
二-十进制编码器是将十进制数码0～9编成二进制代码的电路。输入的是0～9十个数码，输出的是对应的四位二进制代码。这些二进制代码又称二-十进制代码，简称BCD(Binary-Coded-Decimal )码。
四位二进制代码共有0000～1111十六种状态，其中任何十种状态都可表示0～9十个
数码，方案很多。最常用的是8421编码方式，就是在四位二进制代码的十六种状态中取出前面十种状态0000～1001表示0～9十个数码，后面六种状态1010～1111去掉。二进制代码各位的1所代表的十进制数从高位到低位依次为8，4，2，1，称之为“权”，而后把每个数码乘以各位的“权”，相加，即得出该二进制代码所表示的一位十进制数。
8421码与十进制数之间的转换是按位进行的，即十进制数的每一位与四位二进制编码对应。例如
(369)10=(0011 0110 1001)8421BCD
(0010 0000 0100 1000)8421BCD=(2048)10
从8421BCD编码器真值表中知。I0～I9是十个输入变量，分别代表十进制数码0～9，因此，它们中任何时刻仅允许一个有效(为1)。当输入某一个十进制数码时，只要使相应的输入端为高电平，其余各输入端均为低电平，编码器的四个输出端就将出现一组相应的二进制代码。
第三章用MATLAB仿真数字电路
一、建立模型：
1、运行MATLAB，在MATLAB命令窗口菜单上，选择File-new-model命令。建立一个untitled的模型。如下图
二、添加程序模块
1、SIMULINK的启动：
首先启动MATLAB，然后在MATLAB主界面中单击上面的Simulink按钮或在命令窗口中输入simulink命令。命令执行之后将弹出simulink的模块库浏览器，如图1所示。
2、SIMULINK的模
块库介绍：
Simulink的模块库有两部分组成：基本模块和各种应用工具箱。
系统提供的应用工具箱有：
Communications
基本的
simulink
模块
常
用
模
块
各领域内
的工具箱
图1：Simulink模块库浏览
器
Blockset（通信模块集）
Control System Toolbox（控制系统工具箱）
Dials & Gauges Blockset（面板和仪表模块集） DSP Blockset（数字信号处理模块集）
Fixed-Point Blockset（定点模块集）；
Fuzzy Logic Toolbox（模糊逻辑工具箱）；
NCD Blockset（非线性控制设计模块集）；
Neural Network Blockset（神经网络模块集）；
RF Blockset（射频模块集）；
Power System Blockset（电力系统模块集）；
Real-Time Windows Target（实时窗口目标库）；
Real-Time Workshop（实时工作空间库）；
Stateflow（状态流程库）；
Simulink Extras（ Simulink附加库）；
System ID Blockset（系统辨识模块集）；
Simulink的基本模块按功能进行分类，包括以下8类子库：
Continuous（连续系统模块）；
Discrete（离散系统模块）；
Function & Tables（函数和平台模块）；
Math（数学运算模块）；
Nonlinear（非线性模块）；
Signals&Systems（信号和系统模块）；
Sinks（接收器模块）；
Sources（输入源模块）；
3、单击浏览器中simulink全面的“+”号，在里面找到scope(示波器)，constant(常数)、logic operator(逻辑算子)。将它们拖人模型窗口，根据需要，复制相应的个数，调节它们的大小，设定其参数值。
三、参数设置
scope(示波器)复制2个，scope用来仿真总输出，scope1用来仿真输入；constant(常数)复制10个，分别命名为I0~I9，用来输入常数信号；logic operator(逻辑算子)复制14个，4个用与非门（ANDN），10个用非门（RON）
1、示波器：
在本设计中，只用两个示波器即可，scope和scope1,前者用来仿真编码器输出，后者用来仿真常数输
出。它们的参数设置如
下图
Scope 4个输入 scope1 10个输入
2、Constant(常数)参数设置：
用来输入两种电平信号，高电平（1），低电平（0）参数设置如下：
低电平
高电平
3、Logic operator(逻辑算子)参数设置：
Logic operatr有种运算符。NAND、AND、OR、NOR、XOR、NOT等，下面是此次设计用到的NAND（与非门）模块和NOR(非门)模块的参数设置图：
因为有10个输入，所
以就
用10个非门。
8421编码器有4个输出，所以用4个与非门，它们的接口数依次为5、4、4、2。.
5、.根据二-十进制编码器电路图:
连接电路得到仿真图。图形如下：
数字电路课程设计题目选编 1、基于DC4011水箱水位自动控制器的设计与实现 简介及要求：水箱水位自动控制器，电路采用CD4011 四与非门作为处理芯片。要求能够实现如下功能：水 箱中的水位低于预定的水位时，自动启动水泵抽水； 而当水箱中的水位达到预定的高水位时，使水泵停止 抽水，始终保持水箱中有一定的水，既不会干，也不 会溢，非常的实用而且方便。 2、基于CD4011声控、光控延时开关的设计与实现 简介及要求：要求电路以CD4011作为中心元件，结合外围 电路，实现以下功能：在白天或光线较亮时,节电开关呈关闭 状态,灯不亮；夜间或光线较暗时，节电开关呈预备工作状态， 当有人经过该开关附近时，脚步声、说话声、拍手声等都能开 启节电开关。灯亮后经过40秒左右的延时节电开关自动关闭， 灯灭。 3、基于CD4011红外感应开关的设计与实现 在一些公共场所里，诸如自动干手机、自动取票机等，只要人手在机器前面一晃，机器便被启动，延时一段时间后自动关闭，使用起来非常方便。要求用CD4011设计有此功能的红外线感应开关。 4、基于CD4011红外线对射报警器的设计与实现 设计一款利用红 外线进行布防的防盗 报警系统，利用多谐振 荡器作为红外线发射 器的驱动电路，驱动红 外发射管，向布防区内 发射红外线，接收端利用专用的红外线接收器件对发射的 红外线信号进行接收，经放大电路进行信号放大及整形， 以CD4011作为逻辑处理器，控制报警电路及复位电路，电
路中设有报警信号锁定功能，即使现场的入侵人员走开，报警电路也将一直报警，直到人为解除后方能取消报警。 5、基于CD4069无线音乐门铃的设计与实现 音乐门铃已为人们所熟知，在一些住宅楼中都 装有音乐门铃，当有客人来访时，只要按下门铃按 钮，就会发出“叮咚”的声音或是播放一首乐曲， 然而在一些已装修好的室内，若是装上有线门铃， 由于必须布线，从而破坏装修，让人感到非常麻烦。 采用CD4069设计一款无线音乐门铃，发射按键与接 收机间采用了无线方式传输信息。 6、基于时基电路555“叮咚”门铃的设计与实现 用NE555集成电路设计、制作一个“叮咚”门铃，使该装置能够 发出音色比较动听的“叮咚”声。 7、基于CD4511数显八路抢答器的设计与实现 CD4511是一块含BCD-7段锁存、译码、驱动电路于一体的集成 电路。设计一款基于CD4511八路抢答器，该电路包括抢答，编 码，优先，锁存，数显和复位。 8、基于NE555+CD4017流水彩灯的设计与实现 以NE555和CD4017为核心，设计制作一个流水彩灯，使之通 过调节电位器旋钮，可调整彩灯的流动速度。 9、基于用CD4067、CD4013、 NE555跑马灯的设计与实 现
数字电路笔试汇总 2、什么是同步逻辑和异步逻辑？（汉王笔试） 同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。 電路設計可分類為同步電路和非同步電路設計。同步電路利用時鐘脈衝使其子系統同步運作，而非同 步電路不使用時鐘脈衝做同步，其子系統是使用特殊的“開始”和“完成”信號使之同步。由於非同步電 路具有下列優點--無時鐘歪斜問題、低電源消耗、平均效能而非最差效能、模組性、可組合和可複用性-- 因此近年來對非同步電路研究增加快速，論文發表數以倍增，而Intel Pentium 4處理器設計，也開始採用 非同步電路設計。 异步电路主要是组合逻辑电路，用于产生地址译码器、ＦＩＦＯ或ＲＡＭ的读写控制信号脉冲，其逻 辑输出与任何时钟信号都没有关系，译码输出产生的毛刺通常是可以监控的。同步电路是由时序电路(寄存 器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路，其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路 共享同一个时钟ＣＬＫ，而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。 3、什么是"线与"逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？（汉王笔试） 线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用oc门来实现（漏极或者集电极开路），由于不用oc门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门，同时在输出端口应加一个上拉电阻。（线或则是下拉电阻） 4、什么是Setup 和Holdup时间？（汉王笔试） 解释setup和hold time violation，画图说明，并说明解决办法。（威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题） Setup/hold time 是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求。建立时间是指触发器的时钟信 号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间。输入信号应提前时钟上升沿（如上升沿有效）T时间到达芯片，这个T就是建立时间-Setup time.如不满足setup time,这个数据就不能被这一时钟打入触发器，只有在下 一个时钟上升沿，数据才能被打入触发器。保持时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不 变的时间。如果hold time不够，数据同样不能被打入触发器。 建立时间(Setup Time)和保持时间（Hold time）。建立时间是指在时钟边沿前，数据信号需要保持不 变的时间。保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间。如果不满足建立和保持时间的话，那么DFF将不能正确地采样到数据，将会出现
实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路 一、实验目的 1．熟悉集成电路CD4029、CD4017、74LS138的逻辑功能。 2．学会用74LS04、CD4029、74LS138组装旋转灯光电路。 3. 学会用CD4069、CD4017组装追逐闪光灯电路。 二、实验电路与原理 1．旋转灯光电路： 图3-1 旋转灯光电路 将16只发光二极管排成一个圆形图案，按照顺序每次点亮一只发光二极管，形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示，图中IC1、R1、C1组成时钟脉冲发生器。IC2为16进制计数器，输出为4位二进制数，在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。计数器计满后自动回“0”，重新开始计数，如此不断重复。 输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端，但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“D”接到IC3的低有效使能端G2和IC4的高有效使能端G1，当4位二进制数的高位D为“0”时，IC4的G1为“0”，IC4的使能端无效，IC4无译码输出，而IC3的G2为“0”，IC3使能端全部有效，低3位的CBA数据由IC3译码，输出D＝0时的8个输出，即低8位输出（Y0～Y7）。当D为“1”时IC3的使能端处于无效状态，IC3无译码输出；IC4的使能端有效，低3位CBA数据由IC4译码，输出D＝1时的8个输出，即高8位输出（Y8～Y15）。 由于输入二进制数不断加“1”，被点亮的发光二极管也不断地改变位置，形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率，就能改变灯光的“移动速度”。
注意：74LS138驱动灌电流的能力为8mA，只能直接驱动工作电流为5mA的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。 2. 追逐闪光灯电路 图 3-2 追 逐 闪 光 灯 电 路 （ 1） ． CD 401 7 的 管 脚功能 CD4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。它与时基集成电路555一样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171C，在国外的产品典型型号为CD4017，在我国，早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。 （2）CD4017C管脚功能 CMOSCD40171C采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图3-3(a)所示。 CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。本书均以CD40171C为例进行介绍，其引脚功能如下： ①脚(Y5)，第5输出端；②脚(Y1)，第1输出端，⑧脚(Yo)，第0输出端，电路清零 时，该端为高电平，④脚(Y2)，第2输出端；⑤脚(Y6)，第6输出端；⑥脚(Y7)，第7输出端；⑦脚(Y3)，第3输出端；⑧脚(Vss)，电源负端；⑨脚(Y8)，第8输出端，⑩脚(Y4)，第4输出端；11脚(Y9)，第9输出端，12脚(Qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；14脚(CP)，时钟输入
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 1.1将下列各式写成按权展开式： （352.6）10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 （101.101）2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 （54.6）8=5×81+54×80+6×8-1 （13A.4F）16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1.2按十进制0~17的次序，列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解：略 解：分别代表28=256和210=1024个数。 （1750）8=（1000）10 （3E8）16=（1000）10 1.5将下列各数分别转换为二进制数：（210）8，（136）10，（88）16 1.6将下列个数分别转换成八进制数：（111111）2，（63）10，（3F）16 解：结果都为（77）8 解：结果都为（FF）16 1.8转换下列各数，要求转换后保持原精度： （0110.1010）余3循环BCD码=（1.1110）2 1.9用下列代码表示（123）10，（1011.01）2： 解：（1）8421BCD码： （123）10=（0001 0010 0011）8421BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0001 0001.0010 0101）8421BCD （2）余3 BCD码 （123）10=（0100 0101 0110）余3BCD （1011.01）2=（11.25）10=（0100 0100.0101 1000）余3BCD （1）按二进制运算规律求A+B，A-B，C×D，C÷D， （2）将A、B、C、D转换成十进制数后，求A+B，A-B，C×D，C÷D，并将结果与（1）进行比较。 A-B=（101011）2=（43）10 C÷D=（1110）2=（14）10 （2）A+B=（90）10+（47）10=（137）10 A-B=（90）10-（47）10=（43）10 C×D=（84）10×（6）10=（504）10 C÷D=（84）10÷（6）10=（14）10 两种算法结果相同。
本科实验报告实验名称：电路仿真
实验1 叠加定理的验证 1.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2、R3、R4，直流电压源、直流电流源，电流表电压表（Group:Indicators, Family:VOLTMETER 或AMMETER）注意电流表和电压表的参考方向），并按上图连接； 2. 设置电路参数： 电阻R1=R2=R3=R4=1Ω，直流电压源V1为12V，直流电流源I1为10A。 3．实验步骤： 1）、点击运行按钮记录电压表电流表的值U1和I1； 2）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为0V，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U2和I2； 3）、点击停止按钮记录，将直流电压源的电压值设置为12V，
将直流电流源的电流值设置为0A，再次点击运行按钮记录电压表电流表的值U3和I3； 4.根据叠加电路分析原理,每一元件的电流或电压可以看成是每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上产生的电流或电压的代数和。 所以，正常情况下应有U1=U2+U3,I1=I2+I3; 经实验仿真： 当电压源和电流源共同作用时，U1=-1.6V I1=6.8A. 当电压源短路即设为0V,电流源作用时，U2=-4V I2=2A 当电压源作用，电流源断路即设为0A时，U3=2.4V I3=4.8A
所以有U1=U2+U3=-4+2.4=-1.6V I1=I2+I3=2+4.8=6.8A 验证了原理 实验2 并联谐振电路仿真 2.原理图编辑: 分别调出接地符、电阻R1、R2，电容C1，电感L1，信号源V1，按上图连接并修改按照例如修改电路的网络标号； 3.设置电路参数： 电阻R1=10Ω，电阻R2=2KΩ，电感L1=2.5mH,电容C1=40uF。信号源V1设置为AC=5v，Voff=0，Freqence=500Hz。 4.分析参数设置： AC分析：频率范围1HZ—100MHZ，纵坐标为10倍频程，扫描
TTL电路及输入A、B、C波形如图所示，写出其输出逻辑表达式，并画输出丫的波形图电路及输入、、波形如图所示，写出输出逻辑表达式，并画出输出丫的波形图。 ---- s H L Y A B C 答案： 解：骗出迸辑表达式匕Y = A^B-C = ABC 输出波 B ------------------ C ---------------------- TTL电路及输入A、B波形如图所示，写出其输出逻辑表达式，并画输出& & >1 r 答案:丫的波形图。 C
解：输出逻辑表达式=Y = + = + C 输出波形图；+ A B C Y 如图所示电路是边沿 D 触发器，要求：（1）写出触发器的次态逻辑表达式； （2）给出CP 和A 的波形如下，画出触发 器的状态波形。设触发器初始状态为 0。 答案: 駆动方程：D = A 次态逻辑表达式’ = 融发器状态波骸（餌丄有效2 译码器74LS138和与非门构成的逻辑电路如图所示。请写出最简的输出逻辑表达式。 答案 : TOYI 囊岳爲 T5TO T7 毘一
解：输出逻辑表达式：F 二乔石?脊石* 化简；a y 二叮歼?热月二托+此+為+岭 =2方F+丄丽+屈C+HEC 二 BC C A ^A ）-^-AC （豆+月）二託*）0 同步十六进制计数器 74LS161构成电路如下图所示。要求：画出电路的状态转换图，说明该电路的逻辑功能。 答案： 解：1 ?电路的状态转换圈狀 Q^QiQiQ^ 0000 T0001 T OQIO T0011 T 0100 — 0101 t 0110 T J noo looo ^OIH （:在状态为1100时?￡D = 0P 置数为00（W ） 2.电路的逻辑功旨上是；十三进制加袪计数器卩 分析如图所示电路，要求：（1）写出输出 Y 的逻辑表达式；（2）由逻辑表达式列写真值表； （3）说明电路功 能。 答案 : Q3 QI QQ CO CTp 74LS151 I D CP D3 D2 DI DD CF 一 E I}
成都理工大学实验报告 课程名称：数字通信原理 姓名：__________________学号：______________ 成绩：____ ___ 实验三Matlab的数字调制系统仿真实验（参考） 1 数字调制系统的相关原理 数字调制可以分为二进制调制和多进制调制，多进制调制是二进制调制的推广，主要讨论二进制的调制与解调，简单讨论一下多进制调制中的差分相位键控调制（M-DPSK）。 最常见的二进制数字调制方式有二进制振幅键控（2-ASK）、移频键控（2-FSK）和移相键控（2-PSK 和2-DPSK）。下面是这几种调制方式的相关原理。 1.1 二进制幅度键控（2-ASK） 幅度键控可以通过乘法器和开关电路来实现。载波在数字信号1 或0 的控制下通或断，在信号为1 的状态载波接通，此时传输信道上有载波出现；在信号为0 的状态下，载波被关断，此时传输信道上无载波传送。那么在接收端我们就可以根据载波的有无还原出数字信号的1 和0。 幅移键控法(ASK)的载波幅度是随着调制信号而变化的，其最简单的形式是，载波在二进制调制信号控制下通断，此时又可称作开关键控法(OOK)。多电平MASK调制方式是一种比较高效的传输方式，但由于它的抗噪声能力较差，尤其是抗衰落的能力不强，因而一般只适宜在恒参信道下采用。 2-ASK 信号功率谱密度的特点如下： （1）由连续谱和离散谱两部分构成；连续谱由传号的波形g(t)经线性调制后决定，离散谱由载波分量决定； （2）已调信号的带宽是基带脉冲波形带宽的二倍。 1.2 二进制频移键控（2-FSK） 数字频率调制又称频移键控（FSK），二进制频移键控记作2FSK。数字频移键控是用载波的频率来传送数字消息，即用所传送的数字消息控制载波的频率。2FSK
A 卷 一．选择题（18） 1．以下式子中不正确的是（ C ） a ．1A ＝A b ．A ＋A=A c ． B A B A +=+ d ．1＋A ＝1 2．已知B A B B A Y ++=下列结果中正确的是（ ） a ．Y ＝A b ．Y ＝B c ．Y ＝A ＋B d ．B A Y += 3．TTL 反相器输入为低电平时其静态输入电流为（ ） a ．－3mA b ．＋5mA c ．－1mA d ．－7mA 4．下列说法不正确的是（ ） a ．集电极开路的门称为OC 门 b ．三态门输出端有可能出现三种状态（高阻态、高电平、低电平） c ．O C 门输出端直接连接可以实现正逻辑的线或运算 d 利用三态门电路可实现双向传输 5．以下错误的是（ ） a ．数字比较器可以比较数字大小 b ．实现两个一位二进制数相加的电路叫全加器 c ．实现两个一位二进制数和来自低位的进位相加的电路叫全加器 d ．编码器可分为普通全加器和优先编码器 6．下列描述不正确的是（ ） a ．触发器具有两种状态，当Q=1时触发器处于1态 6． A 7． B 8． A 9． B b ．时序电路必然存在状态循环
c ．异步时序电路的响应速度要比同步时序电路的响应速度慢 d ．边沿触发器具有前沿触发和后沿触发两种方式，能有效克服同步触发器的空翻现象 7．电路如下图（图中为下降沿Jk 触发器），触发器当前状态Q 3 Q 2 Q 1为“011”，请问时钟作用下，触发器下一状态为（ ） a ．“110” b ．“100” c ．“010” d ．“000” 8、下列描述不正确的是（ ） a ．时序逻辑电路某一时刻的电路状态取决于电路进入该时刻前所处的状态。 b ．寄存器只能存储小量数据，存储器可存储大量数据。 c ．主从JK 触发器主触发器具有一次翻转性 d ．上面描述至少有一个不正确 9．下列描述不正确的是（ ） a ．EEPROM 具有数据长期保存的功能且比EPROM 使用方便 b ．集成二—十进制计数器和集成二进制计数器均可方便扩展。 c ．将移位寄存器首尾相连可构成环形计数器 d ．上面描述至少有一个不正确 二．判断题（10分） 1．TTL 门电路在高电平输入时，其输入电流很小，74LS 系列每个输入端的输入电流在40uA 以下（ ） 2．三态门输出为高阻时，其输出线上电压为高电平（ ） 3．超前进位加法器比串行进位加法器速度慢（ ） 4．译码器哪个输出信号有效取决于译码器的地址输入信号（ ） 5．五进制计数器的有效状态为五个（ ） 6． 施密特触发器的特点是电路具有两个稳态且每个稳态需要相应的输入条件维持。（ ） 7． 当时序逻辑电路存在无效循环时该电路不能自启动（） 8． RS 触发器、JK 触发器均具有状态翻转功能（ ） 9． D/A 的含义是模数转换（ ） 10．构成一个7进制计数器需要3个触发器（ ） 三．计算题（5分） 如图所示电路在V i ＝和V i ＝5V 时输出电压 V 0分别为多少，三极管分别工作于什么区（放 大区、截止区、饱和区）。 V i 10k 3k GND +5V V 0
实验一 逻辑门电路 一、与非门逻辑功能的测试 74LS20（双四输入与非门） 仿真结果 二、 或非门逻辑功能的测试 74LS02（四二输入或非门） 仿真结果： 三、与或非门逻辑功能的测试 74LS51（双二、三输入与或非门） 仿真结果： 四、异或门逻辑功能的测试 74LS86（四二输入异或 门）各一片 仿真结果： 二、思考题 1. 用一片74LS00实现Y = A+B 的逻辑功能 ； 2. 用一片74LS86设计 一个四位奇偶校验电路； 实验二 组合逻辑 电路 一、分析半加器的逻辑功能 二. 验证
的逻辑功能 4.思考题 （1）用两片74LS138 接成四线-十六线译码器 0000 0001 0111 1000 1111 （2）用一片74LS153接成两位四选一数据选择器； （3）用一片74LS153一片74LS00和接成一位全加器 （1）设计一个有A、B、C三位代码输入的密码锁（假设密码是011），当输入密码正确时，锁被打开（Y1=1），如果密码不符，电路发出报警信号（Y2=1）。 以上四个小设计任做一个，多做不限。 还可以用门电路搭建 实验三触发器及触发器之间的转换 1.D触发器逻辑功能的测试(上升沿) 仿真结果; 2.JK触发器功能测试（下降沿） Q=0 Q=0略
3.思考题： （1） （2） （3）略 实验四寄存器与计数器 1.右移寄存器（74ls74 为上升沿有效） 2.3位异步二进制加法，减法计数器（74LS112 下降沿有效） 也可以不加数码显示管 3.设计性试验 （1）74LS160设计7进制计数器（74LS160 是上升沿有效，且异步清零，同步置数）若采用异步清零： 若采用同步置数： （2）74LS160设计7进制计数器 略 （3）24进制 83进制 注意：用74LS160与74LS197、74LS191是完全不一样的 实验五555定时器及其应用 1.施密特触发器
数字逻辑与CPU 仿真实验报告 姓名： 班级： 学号：
仿真实验 摘要：Multisim是Interactive Image Technologies公司推出的以Windows为基础的仿真工具，具有丰富的仿真分析能力。本次仿真实验便是基于Multisim软件平台对数字逻辑电路的深入研究，包括了对组合逻辑电路、时序逻辑电路中各集成元件的功能仿真与验证、对各电路的功能分析以及自行设计等等。 一、组合逻辑电路的分析与设计 1、实验目的 （1）掌握用逻辑转换器进行逻辑电路分析与设计的方法。 （2）熟悉数字逻辑功能的显示方法以及单刀双掷开关的应用。 （3）熟悉字信号发生器、逻辑分析仪的使用方法。 2、实验内容和步骤 （1）采用逻辑分析仪进行四舍五入电路的设计 ①运行Multisim，新建一个电路文件，保存为四舍五入电路设计。 ②在仪表工具栏中跳出逻辑变换器XLC1。 图1-1 逻辑变换器以及其面板 ③双击图标XLC1，其出现面板如图1-1所示 ④依次点击输入变量，并分别列出实现四舍五入功能所对应的输出状态（点击输出依 次得到0、1、x状态）。 ⑤点击右侧不同的按钮，得到输出变量与输入变量之间的函数关系式、简化的表达式、 电路图及非门实现的逻辑电路。 ⑥记录不同的转换结果。
（2）分析图1-2所示代码转换电路的逻辑功能 ①运行Multisim，新建一个电路文件，保存为代码转换电路。 ②从元器件库中选取所需元器件，放置在电路工作区。 ?从TTL工具栏选取74LS83D放置在电路图编辑窗口中。 ?从Source库取电源Vcc和数字地。 ?从Indictors库选取字符显示器。 ?从Basic库Switch按钮选取单刀双掷开关SPD1，双击开关，开关的键盘控制设 置改为A。后面同理，分别改为B、C、D。 图1-2 代码转换电路 ③将元件连接成图1-2所示的电路。 ④闭合仿真开关，分别按键盘A、B、C、D改变输入变量状态，将显示器件的结果填 入表1-1中。 ⑤说明该电路的逻辑功能。 表1-1 代码转换电路输入输出对应表
数字电路与系统设计实验报告 学院： 班级： 姓名：
实验一基本逻辑门电路实验 一、实验目的 1、掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 2、熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 二、实验设备 1、二输入四与非门74LS00 1片 2、二输入四或非门74LS02 1片 3、二输入四异或门74LS86 1片 三、实验内容 1、测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2、测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3、测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 四、实验方法 1、将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。 2、用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。 3、将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。 五、实验过程 1、测试74LS00逻辑关系 （1）接线图（图中Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯） （2）真值表 2、测试74LS02逻辑关系
（1）接线图 （2）真值表 3、测试74LS86逻辑关系接线图 （1）接线图 （2）真值表 六、实验结论与体会 实验是要求实践能力的。在做实验的整个过程中，我们首先要学会独立思考，出现问题按照老师所给的步骤逐步检查，一般会检查处问题所在。实在检查不出来，可以请老师和同学帮忙。
实验二逻辑门控制电路实验 一、实验目的 1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 2、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 3、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理。 二、实验设备 1、基于CPLD的数字电路实验系统。 2、计算机。 三、实验内容 1、用与非门和异或门安装给定的电路。 2、检验它的真值表，说明其功能。 四、实验方法 按电路图在Quartus II上搭建电路，编译，下载到实验板上进行验证。 五、实验过程 1、用３个三输入端与非门IC芯片74LS10安装如图所示的电路。 从实验台上的时钟脉冲输出端口选择两个不同频率（约7khz和14khz）的脉冲信号分别加到X0和X1端。对应B和S端数字信号的所有可能组合，观察并画出输出端的波形，并由此得出S和B（及/Ｂ）的功能。 2、实验得真值表
数字电路试题及答案 二、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） １、十六进制数（8F）16对应的十进制数是（ C ） Ａ、141 Ｂ、142 Ｃ、143 Ｄ、144 2、逻辑函数L（A，B，C）=（A+B）（B+C）（A+C）的最简与或表达式为（ D） A、（A+C）B+AC B、 AB+（B+A）C C、 A（B+C）+BC D、 AB+BC+AC 3、与非门输出为低电平时，需满足（ D ） A、只要有一个输入端为低电平 B、只要有一个输入端为高电平 C、所有输入端都是低电平 D、所有输入端都是高电平 4、能够实现“线与”功能的门电路是（ D ） A、与非门Ｂ、或非门 Ｃ、三态输出门Ｄ、集电极开路门 5、由与非门构成的基本ＲＳ触发器，要使Ｑn+1＝Ｑｎ，则输入信号应为（A） Ａ、Ｒ＝Ｓ＝１Ｂ、Ｒ＝Ｓ＝０ Ｃ、Ｒ＝１，Ｓ＝０Ｄ、Ｒ＝０，Ｓ＝１ 6、要使Ｔ触发器Ｑn+1＝Ｑn ,则（B） Ａ、Ｔ＝ＱｎＢ、Ｔ＝０Ｃ、Ｔ＝１Ｄ、Ｔ＝n 7、对于JK触发器，要使Q n+1=Q n，则（B） A、J=K=1 B、J=K=0 C、J=1，K=0 D、J=0，K=1 8、为实现D触发器转换成T触发器，题图所示的虚线框内应是。（ C ） A、与非门 B、异或门 C、同或门 D、或非门 9、十六个数据输入端的数据选择器必有地址输入端的个数为（ D） A、1 B、2 C、3 D、4 10、一个4位二进制计数器的最大模数是（ C ） A、4 B、8 C、16 D、32 三、简答题（本大题共2小题，每小题5分，共10分） 1、数字电路从整体上看可分为几大类？ 答：(1)、按集成度分，有小、中、大、超大、甚大规模；（3分） (2)、按结构工艺分，有TTL、CMOS集成电路。（2分） 2、最简与－或表达式的标准是什么？ 答：（1）、包含的与项最少；（3分） （2）、每个与项中变量的个数最少。（2分） 四、分析计算题（本大题共6小题，每小题10分，共60分） 1、逻辑电路的输入变量A、B和输出函数F的波形如题3-1图所示，试列出真值表，写出逻辑函数F的逻辑表达式，并画逻辑图。
1、1将下列各式写成按权展开式: (352、6)10=3×102+5×101+2×100+6×10-1 (101、101)2=1×22+1×20+1×2-1+1×2-3 (54、6)8=5×81+54×80+6×8-1 (13A、4F)16=1×162+3×161+10×160+4×16-1+15×16-2 1、2按十进制0~17的次序,列表填写出相应的二进制、八进制、十六进制数。 解:略 1、3二进制数00000000~11111111与0000000000~1111111111分别可以代表多少个数？解:分别代表28=256与210=1024个数。 1、4将下列个数分别转换成十进制数:(1111101000)2,(1750)8,(3E8)16 解:(1111101000)2=(1000)10 (1750)8=(1000)10 (3E8)16=(1000)10 1、5将下列各数分别转换为二进制数:(210)8,(136)10,(88)16 解:结果都为:(10001000)2 1、6将下列个数分别转换成八进制数:(111111)2,(63)10,(3F)16 解:结果都为(77)8 1、7将下列个数分别转换成十六进制数:(11111111)2,(377)8,(255)10 解:结果都为(FF)16 1、8转换下列各数,要求转换后保持原精度: 解:(1、125)10=(1、0010000000)10——小数点后至少取10位 (0010 1011 0010)2421BCD=(11111100)2 (0110、1010)余3循环BCD码=(1、1110)2 1、9用下列代码表示(123)10,(1011、01)2: 解:(1)8421BCD码: (123)10=(0001 0010 0011)8421BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0001 0001、0010 0101)8421BCD (2)余3 BCD码 (123)10=(0100 0101 0110)余3BCD (1011、01)2=(11、25)10=(0100 0100、0101 1000)余3BCD 1、10已知A=(1011010)2,B=(101111)2,C=(1010100)2,D=(110)2 （1）按二进制运算规律求A+B,A-B,C×D,C÷D, （2）将A、B、C、D转换成十进制数后,求A+B,A-B,C×D,C÷D,并将结果与(1)进行比较。解:(1)A+B=(10001001)2=(137)10 A-B=(101011)2=(43)10 C×D=(111111000)2=(504)10 C÷D=(1110)2=(14)10 (2)A+B=(90)10+(47)10=(137)10 A-B=(90)10-(47)10=(43)10 C×D=(84)10×(6)10=(504)10 C÷D=(84)10÷(6)10=(14)10 两种算法结果相同。 1、11试用8421BCD码完成下列十进制数的运算。 解:(1)5+8=(0101)8421BCD+(1000)8421BCD=1101 +0110=(1 0110)8421BCD=13
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Quartus II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错误!未找到引用源。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
数字电路课程设计 一、概述 任务:通过解决一两个实际问题,巩固与加深在课程教学中所学到的 知识与实验技能,基本掌握常用电子电路的一般设计方法,提高电子电路 的设计与实验能力,为今后从事生产与科研工作打下一定的基础。为毕业设计与今后从事电子技术方面的工作打下基础。 设计环节:根据题目拟定性能指标,电路的预设计,实验,修改设计。 衡量设计的标准:工作稳定可靠,能达到所要求的性能指标,并留有适当的裕量;电路简单、成本低;功耗低;所采用的元器件的品种少、体积小并且货源充足;便于生产、测试与维修。 二、常用的电子电路的一般设计方法 常用的电子电路的一般设计方法就是:选择总体方案,设计单元电路,选择元器件,计算参数,审图,实验(包括修改测试性能),画出总体电路 图。 1.总体方案的选择 设计电路的第一步就就是选择总体方案。所谓总体方案就是根据所 提出的任务、要求与性能指标,用具有一定功能的若干单元电路组成一个整体,来实现各项功能,满足设计题目提出的要求与技术指标。 由于符合要求的总体方案往往不止一个,应当针对任务、要求与条件,查阅有关资料,以广开思路,提出若干不同的方案,然后仔细分析每个方案的可行性与优缺点,加以比较,从中取优。在选择过程中,常用框图表示各种方案的基本原理。框图一般不必画得太详细,只要说明基本原理就可以了,但有些关键部分一定要画清楚,必要时尚需画出具体电路来加以分 析。 2.单元电路的设计 在确定了总体方案、画出详细框图之后,便可进行单元电路设计。 (1)根据设计要求与已选定的总体方案的原理框图,确定对各单元电路 的设计要求,必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标,应注意各单元 电路的相互配合,要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路,以简化电 路结构、降低成本。
一、填空题： 1．在计算机内部，只处理二进制数；二制数的数码为1 、0两个；写出从（000） 2依次加 1的所有3位二进制数：000、001、010、011、100、101、110、111 。 2．13=（1101）2；（5A ）16=（1011010）2；（10001100）2=（8C ）16。 完成二进制加法（1011）2+1=（1100）2 3．写出下列公式： =1 ； = B ； =A+B ； =B A +。 4．含用触发器的数字电路属于时序逻辑电路 （组合逻辑电路、时序逻辑电路）。TTL 、CMOS 电路中，工作电压为5V 的是TTL ；要特别注意防静电的是CMOS 。 5．要对256个存贮单元进行编址，则所需的地址线是8 条。 6．输出端一定连接上拉电阻的是OC 门；三态门的输出状态有 1 、0 、高阻 态三种状态。 7．施密特触发器有 2 个稳定状态.，多谐振荡器有 0 个稳定状态。 8．下图是由触发器构成的时序逻辑电路。试问此电路的功能是 移位寄存器 ， 是 同步 时序电路（填同步还是异步），当R D =1时，Q 0Q 1Q 2Q 3= 0000 ，当R D =0，D I =1，当第二个CP 脉冲到来后，Q 0Q 1Q 2Q 3= 0100 。 (图一) 1．和二进制数(111100111.001)等值的十六进制数是( B ) A ．(747.2)16 B ．(1E7.2)16 C ．(3D7.1) 16 D ．(F31.2) 16 2．和逻辑式B A C B AC ++相等的式子是( A ) R CP
A．AC+B B． BC C．B D．BC A 3．32位输入的二进制编码器，其输出端有( D )位。 A. 256 B. 128 C. 4 D. 5 4．n位触发器构成的扭环形计数器,其无关状态数为个( B ) A．2n-n B．2n-2n C．2n D．2n-1 5．4个边沿JK触发器,可以存储( A )位二进制数 A．4 B．8 C．16 6．三极管作为开关时工作区域是( D ) A．饱和区+放大区B．击穿区+截止区 C．放大区+击穿区D．饱和区+截止区 7.下列各种电路结构的触发器中哪种能构成移位寄存器（ C ） A．基本RS触发器B．同步RS触发器C．主从结构触发器8．施密特触发器常用于对脉冲波形的（ C ） A．定时B．计数C．整形 1．八进制数 (34.2 ) 8 的等值二进制数为11100.01 ；十进制数 98 的8421BCD 码为10011000 。 2．试写出下列图中各门电路的输出分别是什么状态（高电平、低电平）？（其中（A）（B）为TTL门电路，而（C）为CMOS门电路） （A）（B）（C） Y 1= 02 Y 2 = 1 Y 3 = 1 3．一个 JK 触发器有 2 个稳态，它可存储 1 位二进制数。 4．单稳态触发器有一个稳定状态和一个暂稳状态。施密特触发器有两个稳定状态、有两个不同的触发电平，具有回差特性。多谐振荡器没有
《数字逻辑分析与设计》模拟试题 一、 单项选择题 1. 只有在时钟的下降沿时刻，输入信号才能被接收，该种触发器是（ ）。 A. 高电平触发器 B.下降沿触发器 C. 低电平触发器 D. 上升沿触发器 2. 下列电路中，属于时序逻辑电路的是( ) A. 编码器 B. 译码器 C. 数值比较器 D. 计数器 3. 若将一个TTL 与非门（设输入端为A 、B ）当作反相器使用，则A 、B 端应如何连接（ ） A. A 、B 两端并联使用 B. A 或B 中有一个接低电平0 C. 不能实现 4. 在二进制译码器中，若输入有5位二进制代码，则输出有（ ）个信号。 A. 32 B. 16 C. 8 D. 4 5. 同步RS 触发器的“同步”时指( ) A. RS 两个信号同步 B. Qn+1与S 同步 C. Qn+1与R 同步 D. Qn+1与CP 同步 6. 不是最小项ABCD 逻辑相邻的最小项是( ) A. A BCD B. A B CD C. A B C D D. AB C D 7. 与A B C ++相等的为（ ） A. A B C ?? B. A B C ?? C. A B C ++ 8. 测得某逻辑门输入A 、B 和输出F 的波形如图1所示，则F(A ，B)的表达式是（ ） A. F=AB B. F=A+B C.B A F ⊕= D.B A F = 图1
9. 某逻辑函数的真值表见表1，则F 的逻辑表达式是（ ）。 A. AC AB F += B. C B AB F += C. AC B A F += D. AC B A F += 10. 要实现n n Q Q =+1，JK 触发器的J 、K 取值应为（ ）。 A J=K=0 B J=K=1 C J=0 K=1 11. 可以用来实现并/串转换和串/并转换的器件是( ) A. 计数器 B. 全加器 C. 移位寄存器 D. 存储器 12. 下列触发器中没有计数功能的是（ ） A. RS 触发器 B. T 触发器 C. JK 触发器 D. Tˊ触发器 13. 某逻辑电路输入A 、B 和输出Y 的波形如图2所示，则此电路实现的逻辑功能是（ ） A. 与非 B. 或非 C. 异或 D. 异或非 图2 14. 若两个逻辑函数相等，则它们必然相同的是（ ） A. 真值表 B. 逻辑表达式 C. 逻辑图 D. 电路图 15. 能将输入信号转变成二进制代码的电路称为（ ） A. 译码器 B. 编码器 C. 数据选择器 D. 数据分配器 二、 填空题
传统数字电路设计方法与现代数字电路设计方法比较 专业: 姓名：学号： 摘要：本文对7段数码管显示功能设计分别采用传统数字电路和现代数字电路fpga（verilog hdl）实现。并对设计流程进行对比，从而得出各个方法的优劣。 关键字：7段数码管显示；传统数字电路；现代数字电路fpga 1.数字系统设计方法 传统的数字系统的设计方法是画出逻辑图，这个图包含SSI的门和MSI的逻辑功能，然后人工通过真值表和通过卡诺图进行化简，得到最小的表达式，然后在基于TTL的LSI芯片上实现数字逻辑的功能。 现代的数字系统设计是使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）来设计数字系统。最广泛使用的HDL语言是VHDL和Verilog HDL。这些语言允许设计人员通过写程序描述逻辑电路的行为来设计数字系统。程序能用来仿真电路的操作和在CPLD、FPGA 或者专用集成电路ASIC上综合出一个真正的实现 2.传统数字系统设计。 1.1 设计流程 传统的数字系统设计基于传统的“人工”方式完成，当设计目标给定后，给出设计目标的真 值表描述，然后使用卡诺图对真值表进行化简，得到最小的表达式，然后使用TTL的LSI 电路实现最小的表达式，最后使用调试工具和仪器，对系统进行调试。
1.2 功能实现 1）设计目标：在一个共阳极的7段数码管上显示相对应的0-F的值。 2）设计目标的真值表描述：图1.2首先给出了七段数码管的符号表示，当其是共阳极时，只有相应的段给低电平‘0’时，该段亮，否则灭。 3）使用卡诺图对真值表进行化简，7段数码管e段的卡诺图化简过程如图。