数逻实习报告.doc

目 录
一、基础性数字电路设计 1
1、组合电路设计：设计一个病房呼叫器 1
实习目的 1
实习任务和要求 1
主要仪器设备 1
方案设计 1
2、时序电路设计：设计一个灯光控制逻辑电路 2
实习目的 2
实习任务和要求 2
主要仪器设备 2
方案设计 2
二、数字电子系统设计：设计拔河游戏机 3
实习目的 3
实习任务和要求 3
方案设计 3
问题讨论与分析 4
结束语 5
参考文献 6

《数字逻辑》课程实习报告
一、基础性数字电路设计
1、组合电路设计：病房呼叫器
实习目的
熟悉EDA软件的使用，用EDA软件来实现电路的仿真；掌握组合逻辑电路的设计和调试方法。
实习任务和要求
用一个优先编码器设计一个4病房呼叫装置，根据病人病情严重程度呼叫大夫
主要仪器设备
电脑 74HC148编码器等
方案设计
1、根据题目要求列出真值表、写出输出函数式
设一、二、三、四号病房中四号为重病房，一号最轻，A1’A2’A3’A4’的低电平分别表示一二三四号病房按下按钮是给出的信号，以Z1、Z2、Z3、Z4分别表示一二三四号灯点亮信号。真值表如下
A1’ A2’ A3’ A4’
Y2’ Y1’ Y0’
Z1 Z2 Z3 Z4
0 x x x
1 0 x x
1 1 0 x
1 1 1 0
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
由真值表得输出表达式为
Z1=Y2’Y1Y0 Z2=Y2’Y1Y0’ Z3=Y2’Y1’Y0 Z4=Y2’Y1’Y0’
2、选择实现电路的器件：
74HC148编码器 与门、非门， 电脑等
3、电路图：

4、测试结果：

能够满足设计要求

2、时序电路设计:灯光控制逻辑电路
实习目的
熟悉EDA软件的使用，用EDA软件来实现电路的仿真；掌握时序逻辑电路的设计和调试方法。
实习任务和要求
要求红、绿、黄三种颜色的灯在时钟信号作用下按如下顺序变化。
CLK顺序
红
黄
绿
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0

主要仪器设备
同步四位二进制计数器74LS161、两片双4选1数据选择器74HC153 、导线、电源、电脑等。
方案设计
1、 设计思路：因为输出为八个状态循环，所以可选用同步四位二进制计数器74LS162的低三位作为八进制计数器。如以R、Y、G分别表示红、黄、绿三个输出，则可得计数器输出状态Q2Q1Q0与R、Y、G关系的真值表，如下图。选两片双4选1数据选择器74HC153作为函数发生器使用，以Q0、Q1、Q2为输入，R、Y、G为输出。 根据要求写出方程，并画出逻辑图。最后检查能否自启动。
2、各部分设计过程：
Q2、Q1、Q0与R、Y、G关系的真值表
Q2 Q1 Q0
R Y G
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 0
0 1 0
0 0 1
1 1 1
0 0 1
0 1 0
1 0 0
已知数据选择器74HC153在S’=0的条件下输出的逻辑式为Y=D0(A1’A0’)+D1(A1’A0)+D2(A1A0’)+D3(A1A2)
由真值表写出R、Y、G的逻辑式，并化成与数据选择器的输出逻辑式相对应的形式 R=Q2(Q1’Q0’)+Q2’(Q1’Q0)+0·（Q1Q0’）+Q2(Q1Q0)
Y=Q2(Q1’Q0’)+0·(Q1’Q0)+1·(Q1Q0’)+0·(Q1Q0)
G=Q2(Q1’Q0’)+Q2(Q1’Q0)+0·(Q1Q0’)Q2’(Q1Q0)
3、电路图：d

4、测试结果：
脉冲为0是时，灯都不亮。第一个脉冲时，红灯亮，黄绿不亮。第二个脉冲时，黄灯亮，红灯灭，绿灯不亮。第三个脉冲时，绿灯亮，黄灯灭，红灯不亮。第四个脉冲时，红黄绿三灯均亮。第五个脉冲时，红黄灭，绿灯依旧亮。第六个脉冲时黄灯亮，绿灯灭，红灯不亮。第七个脉冲时，红灯亮，黄灯灭，绿灯不亮。第八个脉冲时，红灯灭，黄绿灯均不亮。

满足设计要求。

二、数字电子系统设计：拔河游戏机
实习目的
熟悉EDA软件的使用，用EDA软件来实现电路的仿真；掌握小型数字电子系统的设计、调试方法。
实习任务和要求
拔河游戏机用9个（或15个）电平指示灯排列成一行，开机后只有中间一个点亮，以此作为拔河的中心线，游戏双方各持一个按键，迅速地、不断地按动产生脉冲，谁按得快，点亮向谁方向移动，每按一次，亮点移动一次。移到任一方终端指示灯点亮，这一方就得胜，此时双方按键均无效，输出保持，只有经复位后亮点恢复到中心线。最后，显示器显示胜者的盘数。
方案设计
1、 设计思路：可逆计数器74LS193原始状态输出4位二进制数0000，经译码器输出使中间的一只发光二极管点亮。当按动A、B两个按键时，分别产生两个脉冲信号，经整形后分别加到可逆计数器上，可逆计数器输出的代码经译码器译码后驱动发光二极管点亮并产生位移，当亮点移到任何一方终端后，由于控制电路的作用，使这一状态被锁定，而对输入脉冲不起作用。如按动复位键，亮点又回到中点位置，比赛又可重新开始。将双方终端二极管的正端分别经两个与非门后接至二个十进制计数器CC4518的允许控制端EN，当任一方取胜，该方终端二极管点亮，产生一个下降沿使其对应的计数器计数。这样，计数器的输出即显示了胜者取胜的盘电路的原理图如下图所示
复位
中心线显示
控制电路
按键R和L

可逆计数器

译 码器
取胜计数器
取胜显示
选择开关
整形
电路

2、各部分设计过程：
脉冲发生电路，由与门74LS08和与非门74LS00构成组成一个基本RS触发器，在按钮的作用下产生脉冲，后一个与门和两个与非门组成一个整形电路其作用是产生一个占空比很大的脉冲信号，这样就减少某一方在计数时另一方输出为低电平的概率，使甲乙双方都能有效计数。
编码电路，编码器有四个输出端，要进行加\减计数，在这选用74LS193可逆计数器，，控制加减的CP脉冲分别加至5脚和4脚，此时当电路要求进行加法计数时，减法输入端CPD必须接高电平；进行减法计数时，加法

输入端CPU也必须接高电平，若直接由A、B键产生的脉冲加到5脚或4脚。它有2个输入端，4个输出端，能进行加／减计数。通过编码器来控制电平指示灯的显示，加计数时向右移动，进行减计数时，向相反方向移动。电路图如下：

译码电路，选用4－16线CC4514译码器。译码器的输出Q0～Q15 分接15个电平指示灯，电平指示灯的负端接地，而正端接译码器；这样，当输出为高电平时电平指示灯点亮。比赛准备，译码器输入为0000，Q0 输出为“1”，中心处二极管首先点亮，当编码器进行加法计数时，亮点向右移，进行减法计数时，亮点向左移。
注：CC4514 4线－16线译码器引脚排列及功能：[1]
A0～A3 — 数据输入端 ；

INH — 输出禁止控制端；
LE — 数据锁存控制端；
Y0～Y15 — 数据输出端

输   入
高电平输出端
输   入
高电平输出端
LE
INH
A3
A2
A1
A0
LE
INH
A3
A2
A1
A0
1
0
0
0
0
0
YO
1
0
1
0
0
1
Y9
1
0
0
0
0
1
Y1
1
0
1
0
1
0
Y10
1
0
0
0
1
0
Y2
1
0
1
0
1
1
Y11
1
0
0
0
1
1
Y3
1
0
1
1
0
0
Y12
1
0
0
1
0
0
Y4
1
0
1
1
0
1
Y13
1
0
0
1
0
1
Y5
1
0
1
1
1
0
Y14
1
0
0
1
1
0
Y6
1
0
1
1
1
1
Y15
1
0
0
1
1
1
Y7
1
1
×
×
×
×
无
1
0
1
0
0
0
Y8
0
0
×
×
×
×
①
输出状态锁定在上一个LE＝“1”时，A0～A3的输入状态
控制电路，为指示出谁胜谁负，需用一个控制电路。当亮点移到任何一方的终端时，判该方为胜，此时双方的按键均宣告无效。此电路可用异或门74LS86和与非门74LS00来实现。将双方终端指示灯的正极接至异或门的两个输入端，当获胜一方为“1”，而另一方则为“0”，异或门输出为“1”，经非门产生低电平“0”，再送到74LS193计数器的置数端，于是计数器停止计数，处于预置状态，由于计数器数据端A、B、C、D和输出端QA、QB、QC、QD对应相连，输入也就是输出，从而使计数器对输入脉冲不起作用。
胜负显示，将双方终端二极管正极经非门后的输出分别接到二个CC4518计数器的EN端，CC4518的两组4位BCD码分别接到实验装置的两组七段数码显示器的A、B、C、D插口处。当一方取胜时，该方终端二极管发亮，产生一个上升沿，使相应的计数器进行加一计数，于是就得到了双方取胜次数的显示。
注：CC4518双十进制同步计数器引脚排列及功能： [3]
1CP、2CP — 时钟输入端
1R、2R — 清除端
1EN、2EN — 计数允许控制端
1Q0～1Q3 — 计数器输出端
2Q0～2Q3 — 计数器输出端

输   入
输出功能
CP
R
EN
↑
0
1
加 计 数
0
0
↓
加 计 数
↓
0
×
保   持
×
0
↑
↑
0
0
1
0
↓
×
1
×
全部为“0”
复位，为能进行多次比赛而需要进行复位操作，使亮点返回中心点，可用一个开关控制CC40193的清零端R即可。胜负显示器的复位也应用一个开关来控制 胜负计数器CC4518的清零端R，使其重新计数。
每次比赛前都要进行清零，并使按钮开关复位。
3、电路图：

4、测试结果：

满足设计要求。

问题讨论与分析
这次课程设计我存在很多的问题，对各种元件都不熟悉，很多时候都不懂选择什么元件去实现电路，对于第一题，如果能将层数显示出来会更好第二题还算比较顺利，没什么问题。但第三题很难，而且图不是很好画，那个仿真图的灯还存在一些问题，但我实在无能为力了，还有待提高。只能将就了，我也在不断探索中，毕竟第一次做，出现问题是很正常的。
结束语
通过这次课程设计是我深刻地体会到理论与实际相结合的重要性，只懂得理论是远远不足的，只有理论与实际相结合，并不断地进行总结，思考。从而加强自己的动手能力和思考能力。在设计过程中遇到了很多麻烦，发现了很多不足，自己对知识的掌握程度不够，理解不够透彻，但在这个知识爆炸的社会，更重要的是懂得获取知识的能力，但我遇到我无法解决的问题是，我会与我同学探讨、上网搜索我关知识，体会那“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村”的喜悦。虽然不太顺利，但我收获了我很多。在这一个星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。在这个过程中，也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经仿真成功而热情高涨。生活就是这样，汗水预示着结果也见证着收获。虽然这只是一次的较简单的课程设计，可是也耗费了我们不少的心血。通过这次的课程设计，知识上的不但有了重要收获，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。我为自己能完成任务而高兴。
参考文献
[1] 阎石 .数字电子技术基础（第五版）.高等教育出版社.2006
[2] 刘贵栋.电子电路的Multisim仿真实践.哈尔宾工业出版社.2008
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