数电实验(一)最终版

数字电路与逻辑设计课程实验 2 2020 4 20 目的 使学生更好地巩固和加深对理论知识的理解 增强学生理论联系实际的能力 提高学生的工程素质 通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新 为专业课的学习和今后工作打下良好的基础 本实验课是 数字电路与逻辑设计 专业基础课程的课内实践教学课 重在培养学生数字电路的实践技能 要求学生在教师指导下完成基本实验 综合实验 学会中小型数字系统的工程设计方法 一人一组独立完成实验项目 一 实验教学目的 3 2020 4 20 1 掌握数字逻辑实验板等常用仪器的基本原理 功能及其使用方法 2 了解常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能 3 具有使用仪器查找和排除电路故障的能力 4 通过实验 进一步掌握数字电路的综合分析与设计方法 二 实验基本要求 5 熟悉Multisim QuartusII等EDA软件的电路设计 仿真 下载方法及操作流程 6 熟悉CPLD FPGA可编程逻辑器件的原理 功能及应用 一 实验项目 16学时 四次 1 基于Multisim的交通灯控制电路设计 仿真 2 采用MSI的数字小系统电路设计 调测 3 基于Quartus II的数字电路设计 仿真 4 基于FPGA的数字电路设计 仿真 下载 注意 每个实验项目的具体内容由各次实验课件确定 5 2020 4 20 实验一 基于Multisim10的交通灯控制电路设计 仿真 赖祖亮 小木虫 熟悉EDA仿真软件Multisim10的基本操作方法 1 实验目的 熟悉MSI组合逻辑电路和时序逻辑路的逻辑功能及使用方法 掌握MSI组合逻辑器件和时序逻辑器件组成数字小系统的设计和测试方法 学会使用Multisim10设计 仿真和调试数字逻辑电路 2 Multisim10软件主界面简介 6 2020 4 20 菜单栏 仿真开关 工具栏 元器件栏 仪器仪表栏 电路工作区 状态栏 3 实验原理 交通灯控制电路是一种用在道路交叉路口控制红 黄 绿三色交通信号灯按规定的时间顺序交替亮灭的应用电路 按交通规则要求 红灯亮禁止通行 绿灯亮允许通行 黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停靠在禁止线之外 交通灯控制电路原理框图 8 2020 4 20 交通灯控制电路设计要求 1 交通灯控制电路在一个循环周期内要使红 黄 绿三色灯依次点亮24s 4s 20s 2 如调整时钟周期为4秒 则红 黄 绿三色灯点亮时间内所包含的时钟周期个数依次为6 1 5 即一个循环周期内共12个时钟周期 3 时间计数的个位和十位分别用两个数码管显示 计数以秒为单位 采用倒计时方式计数 4 电路设计采用常规74序列中规模组合逻辑电路和时序逻辑器件实现 要求用扭环形计数器作为定时控制器 交通灯态序表 9 2020 4 20 部分电路简介 1 模12扭环形计数器如图所示 两片74LS194扩展成了8位右移移位寄存器 根据扭环计数器构成规则可知 电路接成了右移模12的计数器 10 2020 4 20 模12扭环形计数器状态表 东西方向 绿 EWG 黄 EWY 红 EWR 南北方向 绿 NSG 黄 NSY 红 NSR 逻辑表达式 由学生自己填写 11 2020 4 20 24进制计数器 注意 该参考电路不是倒计时方式 下图是用两片74LS160接成二十四进制计数器 计数器从0态开始计数 两片74LS160接成二十四进制计数器电路图 12 仿真参考电路如下图所示 注意 计数显示不是倒计时方式 13 2020 4 20 4 实验内容与要求 1 在Multisim10界面中设计出交通灯控制器各单元电路 其中脉冲信号发生器 可用Multisim10中的函数发生器替代 2 分别写出南北方向和东西方向红 黄 绿交通灯点亮的逻辑函数表达式 3 完成交通灯控制电路总体设计 并画出总体电路原理框图 4 计数显示采用倒计时方式 分频电路不能与参考电路相同 5 使用Multisim10软件 仿真调试整机电路 并记录结果 5 仪器及器件 1 计算机一台 2 Multisim10仿真软件一套 3 根据电路实现方案不同可分别调用74LS74 112 74LS194 164 74LS190 191 74LS160 161 74LS08 74LS04及三色灯和带有译码的数码管等器件 14 2020 4 20 6 实验报告 1 写出交通灯控制电路各单元电路工作原理 2 给出整机原理框图和整机电路分析及调试结果 3 画出相应单元的工作波形