《数字电子电路实践教程》课件

数字电子电路实践教程欢迎来到数字电子电路实践教程！本课程旨在通过理论与实践相结合的方式，帮助学生深入理解数字电子电路的基本原理、设计方法和应用技术我们将从数字电路的基础知识入手，逐步过渡到复杂的数字系统设计，并通过大量的实验和实践项目，培养学生的实际操作能力和创新思维课程概述课程目标教材介绍实践重要性使学生掌握数字电子电路的基本理论、设本课程采用自编教材《数字电子电路实践数字电子电路是一门实践性很强的课程，计方法和应用技术，培养学生的实际操作教程》，内容涵盖数字电路的基础知识、通过大量的实验和实践项目，学生才能真能力和创新思维，为后续课程的学习和工基本逻辑门电路、组合逻辑电路、时序逻正理解和掌握数字电路的知识和技能本程实践打下坚实的基础辑电路、数模转换与模数转换、存储器、课程注重理论与实践相结合，为学生提供可编程逻辑器件、硬件描述语言、工丰富的实践机会EDA具使用和数字系统设计方法第一章数字电路基础数制与编码理解二进制、八进制、十六进制等常用数制的表示方法和转换规则，掌握码、码、码等常用编码的特点和BCD ASCIIGray应用逻辑代数学习布尔代数的基本概念和运算规则，掌握逻辑运算的优先级和结合律，为后续学习逻辑门电路和逻辑函数化简打下基础逻辑函数化简掌握卡诺图法和公式法等常用的逻辑函数化简方法，能够将复杂的逻辑函数化简为最简形式，从而简化电路设计二进制系统二进制的优势与十进制的转换二进制的运算二进制具有易于物理实现、运算规则简理解二进制与十进制之间的转换规则，掌握二进制的加、减、乘、除等基本运单、可靠性高等优点，是数字电路中最能够熟练地进行二进制与十进制之间的算规则，能够进行简单的二进制运算常用的数制转换其他进制八进制十六进制12八进制是一种常用的数制，它十六进制是一种常用的数制，的基数为，包含这个它的基数为，包含和80-78160-9数字在计算机领域，八进制这个数字十六进制A-F16常用于简化二进制数的表示，比八进制更简洁，也常用于简例如在系统中，文件的化二进制数的表示，例如在Unix权限就是用八进制数表示的中，颜色代码就是用十HTML六进制数表示的相互转换3理解二进制、八进制、十六进制和十进制之间的相互转换规则，能够熟练地进行各种进制之间的转换编码系统码码码BCD ASCIIGray码码码是一种特殊的BCD Binary-ASCII AmericanGray是一二进制编码方式，相邻Coded DecimalStandard Codefor种用二进制数字表示十两个码字之间只有一个Information进制数字的编码方式是一种常二进制位不同这种特Interchange它使用位二进制数来用的字符编码方式它性使得码在数字4Gray表示这个十进使用位二进制数来表电路中具有很强的抗干0-9107制数字，方便进行十进示个常用的字符，扰能力128制运算包括字母、数字、符号等逻辑代数基础布尔代数逻辑运算逻辑表达式布尔代数是一种用于描述逻辑关系的数学逻辑运算是对布尔值进行操作的运算与逻辑表达式是用布尔代数符号和逻辑运算工具它只包含两个值真和假运算只有当所有输入都为真时，符表示的逻辑关系逻辑表达式可以用来True AND，通常用和表示布尔代数的结果才为真；或运算只要有一个输描述数字电路的功能，也可以用来进行逻False10OR基本运算包括与、或和非入为真，结果就为真；非运算将辑分析和化简AND ORNOT输入的值取反NOT逻辑函数化简卡诺图法1卡诺图法是一种图形化的逻辑函数化简方法它将逻辑函数的所有可能取值表示在一个表格中，然后通过合并相邻的来简化逻1辑函数公式法2公式法是一种利用布尔代数公式进行逻辑函数化简的方法它通过应用各种布尔代数公式，例如吸收律、分配律、德摩根定律等，来简化逻辑函数化简的意义3逻辑函数化简可以简化电路设计，降低电路的复杂度和成本，提高电路的可靠性和性能第二章基本逻辑门电路与门、或门、非门与非门、或非门与门只有当所有输与非门是与门和非AND gateNAND gate入都为高电平时，输出才为高电门的组合；或非门NOR gate平；或门只要有一个是或门和非门的组合与非门和OR gate输入为高电平，输出就为高电平或非门是常用的通用逻辑门，可；非门将输入信号以实现任何逻辑函数NOT gate反相异或门、同或门异或门只有当两个输入信号不同时，输出才为高电平；同或XOR gate门只有当两个输入信号相同时，输出才为高电平XNOR gate基本逻辑门符号与真值表逻辑门符号真值表与门形状输入全为，输出为D11或门弯曲形状输入有，输出为D11非门三角形加圆圈输入和输出相反逻辑门TTL结构逻辑门主要由三极管构成TTL Transistor-Transistor Logic它的基本单元是多发射极晶体管，具有速度快、驱动能力强的特点特性逻辑门的电源电压为，逻辑的电压范围为，逻TTL5V00-

0.8V辑的电压范围为逻辑门的噪声容限较低，容易受

12.4-5V TTL到干扰应用逻辑门广泛应用于各种数字电路中，例如计算机、仪器仪表、TTL控制系统等但由于功耗较大，逐渐被逻辑门所取代CMOS逻辑门CMOS结构特性与的比较TTL逻辑门的电源电压范围较宽，例逻辑门与逻辑门相比，具有CMOS ComplementaryMetal-Oxide-CMOS CMOSTTL逻辑门主要由互补的如或逻辑门的逻辑功耗低、噪声容限高、电源电压范围宽等Semiconductor

3.3V5V CMOS0和晶体管构成它的功耗的电压范围接近，逻辑的电压范围优点但逻辑门的速度较慢，驱PMOS NMOS0V1CMOS极低，是现代数字电路中最常用的逻辑门接近电源电压逻辑门的噪声容动能力较弱CMOS类型限较高，不易受到干扰第三章组合逻辑电路定义特点组合逻辑电路是指输出只取决于当前输组合逻辑电路的特点是电路结构简单、1入状态的电路它的特点是没有记忆功设计方便，但功能相对有限，只能实现2能，输出信号的变化是瞬时的一些简单的逻辑功能分析方法设计步骤组合逻辑电路的分析方法包括真值表法组合逻辑电路的设计步骤包括确定电路

4、逻辑表达式法和波形图法通过分析的功能、列出真值表、写出逻辑表达式3电路的输入输出关系，可以了解电路的、化简逻辑表达式和绘制电路图功能加法器设计半加器全加器多位加法器半加器是一种只能对两个全加器是一种可以对三个一多位加法器是由多个全加器级联而成的电Half AdderFull Adder一位二进制数进行相加的电路它有两个位二进制数进行相加的电路它有三个输路，可以对多个位的二进制数进行相加输入加数和加数，以及两个输出入加数、加数和低位进位，以例如，位加法器由个全加器级联而成A BA BCi44和和进位及两个输出和和进位S CS Co编码器与解码器编码器解码器应用实例编码器是一解码器是一编码器和解码器广泛应Encoder Decoder种将输入的每一个信号种将输入的二进制代码用于各种数字系统中，转换为唯一的二进制代转换为唯一的输出信号例如计算机、通信系统码的电路例如，线的电路例如，线、控制系统等例如，8-3-8线编码器可以将个线解码器可以将位的键盘编码器可以将键盘383输入信号转换为位的二进制代码转换为个输入的字符转换为38二进制代码输出信号码ASCII数据选择器与分配器数据选择器数据选择器是一种从多个输入信号中选择一个输出Multiplexer的电路它通过选择控制信号来决定选择哪个输入信号作为输出数据分配器数据分配器是一种将一个输入信号分配到多个输Demultiplexer出的电路它通过选择控制信号来决定将输入信号分配到哪个输出实际应用数据选择器和数据分配器广泛应用于各种数字系统中，例如计算机、通信系统、控制系统等例如，数据选择器可以用于选择不同的数据源进行处理第四章时序逻辑电路定义特点时序逻辑电路是指输出不仅取决时序逻辑电路的特点是电路结构于当前输入状态，还取决于电路复杂、设计难度大，但功能强大过去状态的电路它的特点是有，可以实现各种复杂的逻辑功能记忆功能，输出信号的变化与时，例如计数、存储、控制等间有关分类时序逻辑电路可以分为同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路同步时序逻辑电路的所有状态变化都发生在时钟信号的有效沿，而异步时序逻辑电路的状态变化则不受时钟信号的控制触发器触发器触发器触发器RS D JK触发器是最基本的触触发器只有一个输入触发器是功能最全的RS D JK发器，它有两个输入在时钟信触发器，它有两个输入D Data和号的有效沿，输入的和当，R ResetS SetDJK J=0当，时，触发值被锁存到输出端时，触发器保持原S=1R=0D K=0器置；当，触发器常用于数据存储状态；当，时1R=1S=0J=1K=0时，触发器置；当和移位寄存器，触发器置；当01J=0，时，触发器，时，触发器置R=0S=0K=10保持原状态；当，；当，时，触R=1J=1K=1时，输出不稳定发器翻转S=1计数器同步计数器异步计数器设计实例同步计数器的所有触发器的时钟信号都由异步计数器的触发器的时钟信号由前一级计数器广泛应用于各种数字系统中，例如同一个时钟源提供，因此所有触发器的状触发器的输出提供，因此触发器的状态变计时器、分频器、地址发生器等例如，态变化都是同步发生的同步计数器的速化是逐级发生的异步计数器的速度慢，位二进制计数器可以用于计数这40-15度快，但电路结构相对复杂但电路结构简单个数字16寄存器移位寄存器并行加载寄存器12移位寄存器是一种可以将数据并行加载寄存器是一种可以同按位移动的寄存器它可以实时加载多个位的数据的寄存器现数据的串行输入和并行输出它有一个并行输入端，可以，或者并行输入和串行输出将多个位的信号同时写入寄存移位寄存器常用于数据通信和器并行加载寄存器常用于数序列检测据存储和数据转换寄存器的应用3寄存器是数字电路中常用的存储单元，它可以用于存储数据、指令和状态信息寄存器广泛应用于各种数字系统中，例如计算机、控制器、存储器等第五章数模转换与模数转换数模转换器的作用基本概念数模转换器是将离散的数字信号转换为数模转换是将数字信号转换为模DAC1连续的模拟信号，例如将计算机输出的拟信号的过程，模数转换是将模ADC2数字音频信号转换为扬声器可以播放的拟信号转换为数字信号的过程模拟声音信号模数转换器的作用应用领域模数转换器是将连续的模拟信号转换为4数模转换器和模数转换器广泛应用于各离散的数字信号，例如将麦克风采集的3种电子系统中，例如音频设备、视频设模拟声音信号转换为计算机可以处理的备、通信设备、控制系统等数字音频信号数模转换器（）DAC工作原理权电阻网络倒型电阻网络DAC T DAC数模转换器的工作原理是将输入权电阻网络使用一组阻值不同的电倒型电阻网络使用一种特殊的电DAC DACT DAC的数字代码转换为相应的模拟电压或电流阻来产生不同的模拟电压或电流值，电阻阻网络结构来产生不同的模拟电压或电流值常用的包括权电阻网络的阻值与数字代码的权重成反比值，具有精度高、线性度好的优点DAC DAC和倒型电阻网络TDAC模数转换器（）ADC工作原理逐次逼近型ADC模数转换器的工作原理是逐次逼近型通过逐次逼近的ADC ADC将输入的模拟电压或电流值转换方式来确定数字代码的值，具有为相应的数字代码常用的速度快、精度高的优点ADC包括逐次逼近型、积分型ADC和并行比较型ADC ADC积分型ADC积分型通过对输入信号进行积分来确定数字代码的值，具有抗干扰ADC能力强的优点转换器的性能指标分辨率转换速度精度分辨率是指转换器可以转换速度是指转换器完精度是指转换器的实际分辨的最小模拟信号变成一次转换所需的时间输出值与理想输出值之化量分辨率越高，转转换速度越快，转换间的误差精度越高，换器的精度越高器的实时性越好转换器的性能越好第六章存储器分类的种类的种类RAM ROM存储器可以分为随机访问存储器和又可以分为静态和动态又可以分为可编程、RAMRAM RAM SRAM ROMPROMROM只读存储器可以进行读写操作速度快，但功耗大；可擦除和电可ROMRAM RAM DRAM SRAMEPROMPROM EEPROM，只能进行读操作速度慢，但功耗小擦除只能写入一次，ROM DRAMPROM PROM可以用紫外线擦除，可以EPROM EEPROM用电信号擦除（随机访问存储器）RAM静态动态的应用1RAM2RAM3RAM静态使用触发器来存动态使用电容来存储广泛应用于各种电子系统中，RAMSRAMRAMDRAMRAM储数据，速度快，但集成度低，功数据，集成度高，功耗小，成本低例如计算机、通信设备、控制系统耗大，成本高常用于高速，但需要定期刷新常用于等用于存储程序和数据，是SRAM DRAMRAM缓存主存储器计算机运行的基础（只读存储器）ROMPROM EPROM EEPROM可编程只能写入一次，写可擦除可以用紫外线擦电可擦除可以用电信PROMROM EPROMPROMEEPROMPROM入后不能修改常用于存储固定的除，擦除后可以重新写入常用号擦除，擦除后可以重新写入PROM EPROMEEPROM程序或数据，例如于存储需要频繁更新的程序或数据常用于存储需要频繁更新的程序或数据，BIOS例如闪存存储器的应用存储器扩展1地址译码2数据传输3当单个存储器的容量不能满足需求时，可以使用多个存储器进行扩展存储器扩展需要进行地址译码和数据传输等操作，以保证存储器的正确工作存储器与的接口设计需要考虑时序、地址和数据总线等因素，以保证可以正确地访问存储器存储器广泛应用CPU CPU于计算机、通信设备、控制系统等各种电子系统中第七章可编程逻辑器件概述的种类PLD可编程逻辑器件是一种可以由用PLD包括可编程阵列逻辑、PLD PALGAL户编程实现的数字电路PLD可以实现1通用阵列逻辑、复杂和CPLDPLD各种逻辑功能，具有灵活性高、设计周2现场可编程门阵列FPGA期短、成本低等优点的应用PLD发展历程广泛应用于各种电子系统中，例如PLD的发展经历了、、PLD PAL GAL CPLD通信设备、计算机、控制系统、仪器仪4和等阶段是目前最先进FPGA FPGA表等可以用于实现各种数字逻辑3PLD的，具有集成度高、速度快、灵活PLD功能，例如控制器、译码器、计数器等性强等优点（可编程阵列逻辑）PAL结构编程方法的特点PAL可编程阵列逻辑是一种由可编程的的编程方法是熔断与阵列中的熔丝，具有结构简单、速度快、成本低等优PALPAL PAL与阵列和固定的或阵列构成的从而实现所需的逻辑功能的编程只点，但灵活性较差，只能实现简单的逻辑PLD PALPAL的与阵列可以实现各种逻辑组合，或阵列能进行一次，不能修改功能将与阵列的输出进行或运算（复杂可编程逻辑器件）CPLD特点复杂可编程逻辑器件是一种由多个或结构组成的CPLDPALGAL具有集成度高、灵活性强、速度快等优点PLD CPLD的结构CPLD的内部结构由多个逻辑块、互连资源和输入输出块组成逻辑CPLD/块可以实现各种逻辑功能，互连资源用于连接不同的逻辑块，输入输/出块用于连接外部电路应用领域广泛应用于各种电子系统中，例如通信设备、计算机、控制系CPLD统、仪器仪表等可以用于实现各种数字逻辑功能，例如控制CPLD器、译码器、计数器等（现场可编程门阵列）FPGA结构优势现场可编程门阵列是一具有高度的灵活性，可以FPGAFPGA种由大量的可编程逻辑单元实现各种复杂的逻辑功能、可编程互连资源的速度快，可以满足高性CLB FPGA和可编程输入输出块能应用的需求的集成度routing/FPGA组成的具有高，可以降低系统成本IOB PLDFPGA集成度高、灵活性强、速度快等优点应用实例广泛应用于各种电子系统中，例如通信设备、计算机、控制系统、FPGA仪器仪表等可以用于实现各种数字逻辑功能，例如数字信号处理FPGA、图像处理、网络协议处理等第八章硬件描述语言简介VHDL1VHDL VHSICHardware DescriptionLanguage是一种用于描述数字电路的硬件描述语言VHDL具有语法严谨、可移植性强等简介Verilog HDL优点，是IEEE标准2Verilog HDL是一种用于描述数字电路的硬件描述语言VerilogHDL具有语法简单、易于学习等优点，是业界广泛使用的硬件描述的作用HDL3语言硬件描述语言可以用于描述数字电路的功能、结构和时序，可以进行电路的仿真、验证和综合使用硬件描述语言可以提高设计效率、降低设计成本基础VHDL语法结构数据类型运算符的基本语法结构包括实体的数据类型包括、、的运算符包括逻辑运算符、VHDL entityVHDL bitboolean VHDLand、架构体、配置、、、和、、、、、关系运算architecture integer real timecharacter ornot xornand nor和包实体用户可以自定义数据类型，例如符、、、、、、算术运算configuration packagestring=/===描述电路的接口，架构体描述电路的功能枚举类型和数组类型符、、、、、、、移位+-*/mod rem**，配置将实体和架构体连接起来，包包含运算符、、、、、和sll srlsla srarol ror常用的类型、函数和过程连接运算符实体和架构VHDL实体声明架构体描述描述方式实体声明用于描述电路的接口，包括输入架构体描述用于描述电路的功能架构体架构体可以使用行为描述、数据流VHDL端口、输出端口和双向端口实体声明使使用关键字，并指定架构体描述和结构描述三种方式进行描述行为architecture用关键字，并指定实体名称和端口名称、实体名称和内部信号和元件描述使用语句，描述电路的行为entity process列表；数据流描述使用语句，描concurrent述电路的数据流；结构描述使用语句，描述电路的结构component基础Verilog HDL模块定义1的基本单元是模块模块定义使用关Verilog HDLmodule module键字，并指定模块名称、端口列表和内部信号和变量数据类型2的数据类型包括、、、和Verilog HDLwire regintegerreal time用于连接电路元件，用于存储数据，用于表示整数，wire reginteger用于表示实数，用于表示时间realtime运算符3的运算符包括逻辑运算符、、、关系运算符Verilog HDL!||==、、、、、、算术运算符、、、、、移位运算符!===+-*/%、和位运算符、、、、~|^^~第九章工具使用EDA概述常用工具工具的重要性EDA EDA常用的工具包括、使用工具可以提高设计效率、降低EDA ElectronicDesign AutomationEDA Quartus II EDA工具是用于辅助电子电路设计的软件工具、、、设计成本、缩短设计周期工具是ModelSim VivadoISE DesignEDA工具可以用于电路的仿真、验证和不同的现代数字电路设计不可或缺的工具EDA CompilerEncounter EDA、综合、布局和布线等工具适用于不同的设计流程和应用领域软件Quartus II界面介绍是公司现在是公司开发的设Quartus IIAlteraIntelFPGA计软件的界面包括工程管理器、代码编辑器、仿真Quartus II器、综合器和编程器等基本操作流程的基本操作流程包括创建工程、编写代码、仿真验证Quartus II、综合实现、管脚分配和下载编程学习技巧熟悉的界面和操作流程，可以提高设计效率阅读Quartus II的用户手册和参考资料，可以深入了解的Quartus IIQuartus II功能和使用方法仿真软件ModelSim功能介绍的特点ModelSim是支持多种硬件描述语ModelSim MentorGraphics ModelSim公司现在是开言，例如和Siemens EDAVHDL VerilogHDL发的仿真软件可以具有强大的仿真功ModelSim ModelSim对数字电路进行功能仿真和时序能和友好的用户界面仿真，验证电路设计的正确性仿真步骤的仿真步骤包括创建工程、编译代码、加载波形文件、运行仿ModelSim真和分析结果通过仿真，可以验证电路设计的正确性和性能第十章数字系统设计方法模块化设计模块化设计是一种将modular design系统分解为多个独立的模块，每个模块实现特定的功能，模块之间通过接口进2行连接的设计方法模块化设计有利于自顶向下设计代码的重用和维护自顶向下设计是top-down design1一种从系统级功能开始，逐步分解为模验证方法块级功能，最后实现到电路级的设计方数字系统设计的验证方法包括功能仿真法自顶向下设计有利于控制设计的复、时序仿真、形式验证和硬件验证功杂度和提高设计的效率能仿真验证电路的功能是否正确，时序3仿真验证电路的时序是否满足要求，形式验证使用数学方法验证电路的正确性，硬件验证使用实际的硬件平台验证电路的性能状态机设计型型设计步骤Mealy Moore型状态机的输出不仅取决于当前状型状态机的输出只取决于当前状状态机设计的步骤包括状态定义、状态转Mealy Moore态，还取决于当前输入型状态机态，与当前输入无关型状态机移图绘制、状态转移表生成、状态编码、Mealy Moore的输出可以更快地响应输入的变化，但容的输出稳定，不易产生毛刺，但响应输入逻辑表达式推导和电路实现正确的状态易产生毛刺的变化较慢定义和状态转移图绘制是状态机设计的关键时序设计考虑时钟分配亚稳态问题时序分析时钟分配是数字系统设计中的重要环节亚稳态是指触发器在时钟沿到达时，输入时序分析是验证电路时序是否满足要求的合理的时钟分配可以保证电路的时序性能信号在和内发生变关键步骤时序分析可以检测电路中的setup timehold time，提高电路的可靠性时钟分配需要考虑化，导致触发器的输出处于不稳定状态的、setup time violation holdtime时钟频率、时钟和时钟抖动等因素现象亚稳态可能导致电路工作异常，需和等问题skew violationclock skewviolation要采取措施避免，并提供优化建议设计优化技巧面积优化速度优化功耗优化123面积优化是指在满足性能要求的前速度优化是指在满足面积要求的前功耗优化是指在满足性能要求的前提下，尽可能地减少电路的面积，提下，尽可能地提高电路的工作频提下，尽可能地降低电路的功耗，降低成本面积优化可以通过逻辑率，提高性能速度优化可以通过延长电池寿命功耗优化可以通过化简、资源共享和工艺选择等方法流水线、并行处理和关键路径优化电压调节、时钟门控和低功耗设计实现等方法实现等方法实现第十一章实验一基本逻辑门实验实验目的实验器材掌握与门、或门、非门等基本逻数字万用表面包板导

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3.辑门电路的逻辑功能和真值表线电源逻辑门芯片

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5.TTL熟悉和逻辑门电路的例如、、TTL CMOS

7400740274046.特点和使用方法能够使用面包逻辑门芯片例如、

3.CMOS4001板搭建简单的逻辑门电路、指示灯

401140697.LED电阻

8.注意事项实验前仔细阅读实验指导书，了解实验原理和步骤连接电路时，注意

1.

2.电源的正负极，避免接反实验过程中，注意观察和记录实验现象，分析

3.实验结果实验结束后，整理实验器材，并关闭电源

4.基本逻辑门测试与门实验或门实验非门实验使用面包板搭建与门电路连接电源使用面包板搭建或门电路连接电源使用面包板搭建非门电路连接电源

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2.和输入信号测量输出信号，并记录真和输入信号测量输出信号，并记录真和输入信号测量输出信号，并记录真

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3.

3.值表分析实验结果，验证与门的逻辑值表分析实验结果，验证或门的逻辑值表分析实验结果，验证非门的逻辑

4.

4.

4.功能功能功能复合逻辑门实验与非门使用面包板搭建与非门电路连接电源和输入信号测量

1.

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3.输出信号，并记录真值表分析实验结果，验证与非门的逻辑

4.功能或非门使用面包板搭建或非门电路连接电源和输入信号测量

1.

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3.输出信号，并记录真值表分析实验结果，验证或非门的逻辑

4.功能异或门使用面包板搭建异或门电路连接电源和输入信号测量

1.

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3.输出信号，并记录真值表分析实验结果，验证异或门的逻辑

4.功能第十二章实验二组合逻辑电路设计实验目的设计步骤实验报告掌握组合逻辑电路的设计方法确定电路的功能列出真值表实验目的实验原理实验器

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3.能够使用逻辑门电路设计简单的组合逻写出逻辑表达式化简逻辑表达式材设计过程实验结果结

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6.辑电路熟悉面包板的使用，能够绘制电路图搭建电路调果分析实验心得

3.

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6.

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7.搭建和调试组合逻辑电路试电路加法器设计与实现半加器设计全加器设计测试验证根据半加器的逻辑功能，列出真值表根据全加器的逻辑功能，列出真值表使用数字万用表测量电路的输出信号

1.

1.

1.根据真值表，写出逻辑表达式使根据真值表，写出逻辑表达式使验证电路是否满足半加器和全加器的逻

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2.用逻辑门电路实现半加器电路搭建电用逻辑门电路实现全加器电路搭建电辑功能分析实验结果，并总结实验心

4.

4.

3.路并进行测试路并进行测试得数据选择器设计选数据选择器41根据选数据选择器的逻辑功能，列出真值表根据真

1.

412.值表，写出逻辑表达式使用逻辑门电路实现选数据选

3.41择器电路搭建电路并进行测试

4.代码编写编写代码实现选数据选择器熟悉的编写、编Verilog41,Verilog译和仿真过程学习使用进行数字电路设计Verilog功能验证使用数字万用表测量电路的输出信号验证电路是否满足

1.

2.选数据选择器的逻辑功能分析实验结果，并总结实验

413.心得第十三章实验三时序逻辑电路设计实验目的实验流程实验原理掌握触发器和计数器的设计方法学习触发器的逻辑功能和特点理解触发器和触发器的电路结构和

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2.

1.

2.D JK能够使用触发器设计简单的时序逻辑电学习计数器的设计原理和方法使工作原理，掌握其在时序逻辑电路中的

3.路熟悉面包板的使用，能够搭建用触发器设计简单的计数器电路应用掌握计数器的工作原理，了解同

3.

4.和调试时序逻辑电路搭建电路并进行测试撰写实验报步计数器和异步计数器的区别

5.告触发器实验触发器设计触发器设计功能验证D JK根据触发器的逻辑功能，列出真值表根据触发器的逻辑功能，列出真值设计测试方案，验证触发器和触发器

1.D

1.JK DJK使用逻辑门电路实现触发器电路表使用逻辑门电路实现触发器电的功能记录实验数据，分析结果，并与

2.D

2.JK搭建电路并进行测试分析实验路搭建电路并进行测试分析实理论值进行比较，验证设计的正确性

3.

4.

3.

4.结果，验证触发器的逻辑功能验结果，验证触发器的逻辑功能DJK计数器设计位同步计数器41根据位同步计数器的逻辑功能，列出状态转移表使用触

1.

42.发器和逻辑门电路实现位同步计数器电路搭建电路并进行

43.测试实现VHDL2编写代码描述位同步计数器，进行编译和仿真，验证代码VHDL4的正确性了解在时序逻辑电路设计中的应用VHDL测试与分析3使用示波器观察电路的输出波形，分析计数器的计数规律和特点总结实验结果，并与理论值进行比较，验证设计的正确性第十四章实验四实现简单数字系统FPGA实验目的开发流程开发工具掌握使用设计简单数字系统的需求分析方案设计代码编

1.FPGA

1.

2.

3.

1.Quartus II

2.ModelSim

3.方法熟悉开发流程，能够写仿真验证综合实现管开发板下载线

2.FPGA

4.

5.

6.FPGA

4.使用工具进行代码编写、仿真、脚分配下载与测试EDA

7.综合、下载和调试提高数字系统

3.设计能力交通灯控制器设计需求分析代码编写管脚配置VHDL设计一个交通灯控制器，控制红灯、黄灯使用代码描述交通灯控制器的状态配置开发板的管脚，将红绿黄灯与VHDL FPGA和绿灯的亮灭顺序和时间交通灯的亮灭机状态机的状态包括红灯亮、绿灯亮和的输出管脚相连确保管脚连接正FPGA顺序为红灯亮绿灯亮黄灯亮红黄灯亮状态转移的条件是时间到达根确，避免短路等问题---灯亮，依次循环红灯亮的时间为秒据需求，设计代码，并使用工30VHDL EDA，绿灯亮的时间为秒，黄灯亮的时间具进行编译25为秒5仿真验证功能测试1时序验证2代码检查3代码编写完成后，需要进行仿真验证，以确保代码的正确性仿真验证包括功能仿真和时序仿真仿真对代码进行功能验证ModelSim,，模拟交通灯控制器的运行情况，观察红绿黄灯的亮灭顺序和时间是否符合要求如果仿真结果不符合要求，需要修改代码，并重新进行仿真完成功能仿真后，进行时序仿真，验证电路的时序是否满足要求时序仿真可以检测电路中的、setup timeviolation hold和等问题timeviolationclock skewviolation下载与测试FPGA管脚分配在中，将代码中的输入输出信号与开发板的管QuartusIIFPGA脚进行分配，确保信号可以正确地输入和输出分配完成后，需要进行编译，生成的配置文件FPGA下载步骤使用下载线将的配置文件下载到开发板中下载完FPGA FPGA成后，就可以按照配置文件中的描述运行下载可能需要几FPGA分钟，请耐心等待功能验证观察交通灯控制器的运行情况，验证红灯、黄灯和绿灯的亮灭顺序和时间是否符合要求如果功能验证不通过，需要检查代码、管脚分配和硬件连接，并重新进行下载和测试第十五章课程设计设计要求评分标准提交要求独立完成一个数字系统设计项目项项目难度项目设计项目设计文档电子版项目代码

1.

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1.10%

2.30%

1.

2.目难度适中，能够体现所学知识和技能代码质量实验结果电子版项目演示视频可选

3.30%

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3.项目设计文档完整，包括需求分析、方设计文档

3.20%

5.10%案设计、代码编写、仿真验证、测试结果和总结设计主题举例数字时钟1设计一个数字时钟，可以显示时、分、秒，并具有校时功能简易计算器2设计一个简易计算器，可以进行加、减、乘、除运算数字频率计3设计一个数字频率计，可以测量输入信号的频率自动售货机4设计一个自动售货机控制系统，模拟自动售货机的硬币识别、商品选择和找零等功能设计报告撰写指南结果分析1设计实现2方案设计3设计报告是对整个课程设计过程的总结和回顾，报告的结构包括报告题目摘要目录引言需求分析方案设计

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6.详细设计与实现测试与结果分析结论参考文献关键内容有设计思路和方法电路原理和功能描述实验

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3.数据和结果分析遇到的问题和解决方法课程设计的心得体会

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5.总结与展望课程回顾面临挑战在本课程中，我们学习了数字电路的基础知识、基本逻辑门电路、组合逻辑电随着科技的不断发展，数字电路的应用路、时序逻辑电路、数模转换与模数转领域越来越广泛，对数字电路设计的要1换、存储器、可编程逻辑器件、硬件描求也越来越高数字电路设计面临着集2述语言、工具使用和数字系统设计成度更高、速度更快、功耗更低、可靠EDA方法并通过大量的实验和实践项目，性更强等挑战提高了实际操作能力和创新思维继续学习未来发展4随着人工智能、物联网和云计算等技术3未来数字电路的发展趋势包括更高

1.的快速发展，数字电路将在更多领域发的集成度更快的速度更低的功

2.

3.挥重要作用希望同学们能够继续深入耗更强的可靠性更智能的设计

4.

5.学习数字电路的知识和技能，为未来的更广泛的应用

6.科技发展做出贡献。