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《数字逻辑实验指导书》 实验一 组合逻辑电路分析与设计 一、实验目的： 1、掌握PLD实验箱的结构和使用； 2、学习QuartusⅡ软件的基本操作； 3、掌握数字电路逻辑功能测试方法； 4、掌握实验的基本过程和实验报告的编写。 二、原理说明： 组合电路的特点是任何时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路的状态无关。 组合电路的分析步骤： （二）组合逻辑电路的设计步骤 首先根据给定的实际问题进行逻辑抽象，确定输入、输出变量，并进行状态赋值，再根据给定的因果关系，列出逻辑真值表。然后用公式法或卡诺图法化简逻辑函数式，以得到最简表达式。最后根据给定的器件画出逻辑图。 三、实验内容 (一)组合逻辑电路分析： 1.写出函数式，画出真值表； 2.在QuartusⅡ环境下用原理图输入方式画出原理图，并完成波形仿真； 3.将电路设计下载到实验箱并进行功能验证，说明其逻辑功能。（必做） (二)组合逻辑电路设计 设计一个路灯的控制电路，要求在四个不同的路口都能独立地控制路灯的亮灭。(用异或门实现)画出真值表，写出函数式，画出实验逻辑电路图。在QuartusⅡ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。（必做） 要求：用四个按键开关作为四个输入变量；用一个LED彩灯（发光二极管）来显示输出的状态，“灯亮”表示输出为“高电平”，“灯灭”表示输出为“低电平”。 设计一个必威体育官网网址锁电路，必威体育官网网址锁上有三个键钮A、B、C。要求当三个键钮同时按下时，或A、B两个同时按下时，或按下A、B中的任一键钮时，锁就能被打开；而当不符合上列组合状态时，将使电铃发出报警响声。试设计此电路，列出真值表，写出函数式，画出最简的实验电路。(用最少的与非门实现)。在QuartusⅡ环境下实现设计，完成对波形的仿真，并将设计下载到实验箱并进行功能验证。（选做） (注：取A、B、C三个键钮状态为输入变量，开锁信号和报警信号为输出变量，分别用F1用F2表示。设键钮按下时为“1”，不按时为“0”；报警时为“1”，不报警时为“0”，A、B、C都不按时，应不开锁也不报警。) 三、予习要求： 1.复习组合电路的分析方法和设计方法。 2.预习利用QuartusⅡ和可编程器件（PLD）进行数字电路设计的基本设计方法。 3.画出实验用电路图和记录表格，填好理论值，注明管脚号码。 四、报告要求： 1.实验目的和要求 2.实验主要仪器和设备 3.实验原理 4.实验方案设计、实验方法 5.实验步骤 6.实验结果分析 7.实验结论 8.思考题 注：①1-4项内容为实验预习内容，学生须在进实验室之前完成。 ②实验结果须有指导教师签字。 实验二 中规模集成组合逻辑电路的应用 一、实验目的： (一)掌握多路选择器集成电路的一般使用。 (二)利用多路选择器实现N变量任意组合逻辑电路。 (三)初步了解基于可编程器件设计的全过程。 二、原理说明 中规模集成器件（MSI）一般都是专用功能器件，都具有某种特定的逻辑功能，（用这些功能器件实现组合逻辑函数，一般都采用对比法进行设计）。MSI组合逻辑电路其一般都具有附加的控制端，也称作片选端、使能端。例如，双四选一数据选择器74LS153，它的每一个四选一数据选择器都有一个控制端，分别为和。以下半部分74LS153为例。 ＝0时，多路选择器才工作: 当＝1时，多路选择器不工作，不管为何值，1Y＝0。利用片选作用可进行扩展，如把双四选一接成八选一。 用中规模集成器件设计组合逻辑电路方法是：首先要对被实现的逻辑函数进行变换，把它尽可能变换成与所用中规模集成器件的逻辑函数相类似的形式，然后在采取对比法进行设计。 例如：用双四选一数据选择器接成八选一数据选择器，设计一个三人多数表决电路。该电路的三个输入端A、B、C分别代表三个人，输出端F表示表决结果。用1表示同意和通过，用0表示不同意和不通过。 解：根据题意可列出真值表 A B C F 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 Y 1 0 0 0 0 0 0 0 0 X X X 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1D0 (D0) 1D1 (D1) 1D2 (D2) 1D3 (D3) 2D0 (D4) 2D1 (D5) 2D2 (D6) 2D3