数字电路实验报告5 组合逻辑电路仿真

数字逻辑与CPU 仿真实验报告

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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

数字电路仿真

实验报告

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实验一 组合逻辑电路设计与分析 ................................................................................................... 5

1. 实验目的 .............................................................................................................................. 5 2. 实验原理 .............................................................................................................................. 5 3. 实验电路及步骤........................................................................................

常州大学,数电课件

3 组合逻辑电路3.1小规模集成电路构成的组合电路 3.2中规模集成电路及其应用 3.3组合逻辑电路中的竞争和冒险

常州大学,数电课件

关于组合逻辑电路组合逻辑电路的一般框图A B C = 1 Z = 1 F1 F2

X1 X2

Xn

组合逻辑电 路

Z1 Z2 Zm

结构特征: 1、输出、输入之间没有反馈延迟通路， 2、不含记忆单元

Zi = f (X1, X2 , …, Xn ) (i=1, 2, …, m)

工作特征: 组合逻辑电路工作特点:在任何时刻，电路的输出状态只 取决于同一时刻的输入状态而与电路原来的状态无关。

常州大学,数电课件

3.1小规模集成电路构成的组合电路

3.1.1 组合逻辑电路分析一. 组合逻辑电路分析 根据已知逻辑电路，经分析确定电路的的逻辑功能。 二. 组合逻辑电路的分析步骤： 1、 由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； 2、 化简和变换逻辑表达式； 3、 列出真值表；

4、 根据真值表或逻辑表达式，经分析最后确定其功能。

常州大学,数电课件

三、组合逻辑电路的分析举例例 试分析下图所示组合逻辑电路的逻辑功能。解：1、根据逻辑电路写出各输出端的逻辑表达式，并进行化 简和变换。

X=AA 1 B 1 & C 1 & & Z &

第二部分、数字电路部分

四、组合逻辑电路的设计与测试

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的设计的设计与测试方法。 2、熟悉EWB中逻辑转换仪的使用方法。 二、实验内容

设计要求：有A、B、C三台电动机，要求A工作B也必须工作，B工作C也必须工作，否者就报警。用组合逻辑电路实现。

三、操作

1、列出真值表，并编写在逻辑转换仪中“真值表”区域内，将其复制到下表中。 2、写出其逻辑表达式和最简表达式： 3、由最简表达式分别得出用与非门连接的电路，用三个电平开关作为ABC输入，输出接彩色指示灯，验证电路的逻辑功能。将连接的电路图复制到下表中。

五、触发器及其应用

一、实验目的

1、 掌握基本JK、D等触发器的逻辑功能的测试方法。 2、 熟悉EWB中逻辑分析仪的使用方法。 二、实验内容

1、测试D触发器的逻辑功能。 2、触发器之间的相互转换。

3、用JK触发器组成双向时钟脉冲电路，并测试其波形。 三、操作

1、D触发器

在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为

Qn?1?D

n其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器。 图2.5.1为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。

图2.5.1

配套《数字信号处理实验》赵知劲编著《实验五—应用FFT实现信号的频谱分析》

数字信号处理实验

第五次实验

应用FFT实现信号的频谱分析

学 号：高 超 姓 名：12081311 指导老师：黄怡、杨萌 选课时间：周一3-5节 实验时间：2014年11月24日

配套《数字信号处理实验》赵知劲编著《实验五—应用FFT实现信号的频谱分析》

一． 实验目的

（1） 能够熟练掌握快速离散傅里叶变换的原理及应用FFT进行频谱分析的基本方法。 （2） 对离散傅里叶变换的主要性质及FFT在数字信号处理的重要作用有进一步的了解。

二． 基本原理

1. 离散傅里叶变换( )及其主要性质

DFT表示离散信号的离散频谱，DFT的主要性质中有奇偶对称特性、虚实特性等。通过实验可以加深理解。

实序列的DFT具有偶对称的实部和奇对称的虚部， 也即：

= ( )

实序列DFT的这个特性，在本实验中可以通过实指数序列及三角序列看出来。

对于单一频率的三角序列来说，他的DFT谱线也是单一的，这个物理意义可以从实验中得到验证，在理论上可以推到如下：

设

2

=( ) ( )

其DFT为

1

=

=0

2 2 2

实验五 组合逻辑电路的应用

一、实验目的

掌握译码器的应用

掌握数据选择器的应用 二、实验器件

74LS138 3-8译码器 1片 74LS20 四输入端二与非门 1片 74LS253 双四选一数据选择器 1片

芯片引脚图如下所示：

74LS138 3-8译码器 74LS20 四输入端二与非门

74LS253 双四选一数据选择器

三、实验内容与步骤

1、用3—8译码器实现全减器功能

用一片3线—8线译码器74LS138和一片74LS20四输入端二与非门构成一个一位全减器电路。填写全减器真值表（表1）及输出函数表达式，画出电路连线图，并检验其功能。

表1 输 入 Ai 0 0 0 0 1 1 1 1 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 Ci-1 0 1 0 1 0 1 0 1 Di 输 出 Ci Di= _________________________________ Ci= _________________________________

2、试用双四选一多路数据选择器74LS253设

实验三 组合逻辑电路

一、实验目的

1. 通过简单的组合逻辑电路设计与调试，掌握采用小规模（SSI）集成电路设计组合逻辑电路的方法。

2. 用实验验证所设计电路的逻辑功能。 3. 熟悉、掌握各种逻辑门的应用。

二、实验原理

组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一，可以用一些常用的门电路来组合成具有其他功能的门电路。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路过去的状态无关。在电路结构上的特点是只包含门电路，而没有存储（记忆）单元。在使用中、小规模集成电路来设计组合电路时，一般步骤如图3-1所示： 1. 进行逻辑抽象，首先根据设计任务的要求建立输入、输出变量，列出其真值表。

2. 用卡诺图或代数法化简，求出最简逻辑表达式。

3. 根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。 若已知逻辑电路，欲分析组合电路的逻辑功能，则分析步骤为：

1. 由逻辑电路图写出各输出端的逻辑表达式。 2. 由逻辑表达式列出真值表。

3. 根据真值表进行分析，从而确定电路功能。 组合电路的设计过程是在理想情况下进行的，

逻辑电路图最简逻辑表达式逻辑表达式代数法化减卡诺图卡诺图法化减设计要求逻辑抽象真值表即假设一切器件均没有延迟效应。

实验三 组合逻辑电路

一、 实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法 2．熟悉常用组合逻辑器件的使用方法

3．熟悉用逻辑门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、 试验设备和器件 设备：数字电子技术试验箱

器件：74LS00，74LS20，74LS86，74LS138，74LS151 三、 实验内容 1. 实现一位全加器

(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00，74LS86）实现一位全加器；

(2) 用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。

2. 设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成，仅有红灯R亮、仅有绿灯G亮、黄灯Y和绿灯G同时亮为正常工作状态，其余为故障状态。故障状态时要发出报警信号。要求用74LS151实现。 (1) 逻辑抽象。红黄绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为1，灭时为0；故障信号为输出变量，用Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1； (2) 列真值表于表3-1；

R 0 0 0 0 1 1 1 1 Y 0 0 1 1 0 0 1 1 G 0 1 0 1 0 1 0 1 Z

哈尔滨商业大学

计算机与信息工程学院

数字电路综合实验报告设计

题目: 电子时钟

专业班级: 11级电子信息工程 小组成员：李功凌 、卢志锦 指导老师：张晓兰

日期：2012年11月22日~12月11日

目录

1.功能描述；

2.总体设计及工作原理描述； 3.模块设计； 4.实验器材； 5.调试与故障分析； 6.心得体会； 7.参考文献； 8.电路图；

1.功能描述：

电子时钟可以由三个模块构造，一个24进制计时电路、两个60进制计时电路，分别作为时、分、秒三个模块。秒计时60时进位到分，计时，此时要求秒清零且继续计时；分计时60时进位到时，计时，此时要求分清零且继续计时。

74LS192的逻辑功能表 输入 CLR 1 0 0 0

CD4511的逻辑功能表

输入 LE BI LI D X X 0 0 0 0 0 0 X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 X X 0 0 0 0 0 0 C X X 0 0 0 0 1 1 B X X 0 0 1 1 0 0 A X

哈尔滨商业大学

计算机与信息工程学院

数字电路综合实验报告设计

题目: 电子时钟

专业班级: 11级电子信息工程 小组成员：李功凌 、卢志锦 指导老师：张晓兰

日期：2012年11月22日~12月11日

目录

1.功能描述；

2.总体设计及工作原理描述； 3.模块设计； 4.实验器材； 5.调试与故障分析； 6.心得体会； 7.参考文献； 8.电路图；

1.功能描述：

电子时钟可以由三个模块构造，一个24进制计时电路、两个60进制计时电路，分别作为时、分、秒三个模块。秒计时60时进位到分，计时，此时要求秒清零且继续计时；分计时60时进位到时，计时，此时要求分清零且继续计时。

74LS192的逻辑功能表 输入 CLR 1 0 0 0

CD4511的逻辑功能表

输入 LE BI LI D X X 0 0 0 0 0 0 X 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 X X 0 0 0 0 0 0 C X X 0 0 0 0 1 1 B X X 0 0 1 1 0 0 A X