数字逻辑与实践课程设计

1、数字设计原理与实践课程设计设计题目:1.下面的七段显示码可以用于显示 09。例如 “1” 通过第2、3段变亮来显示，“6”通过第3、4、5、6、7段变亮来显示，“9”通过第1、2、3、6、7段变亮来显示 “8”通过七i n pu is fromtoggle ” switchesseven-segment indicaior精品资料并输入了该卡指定的键盘授权码，就可以打开这段全亮来显示，当逻辑1加到显示模块对应引脚上时就点亮该段。任务：设计一个驱动七段显示器的8421bcd码转换器。输入表示一个8421bcd 码数字。a.请仅用2输入、3输入和4输入与非门及反相器设计，门和反相器的个数 合计不超

2、过20个。b.利用第六章中的 msi器件完成。2. 一个简单的双门安保系统由一个读卡器和键盘组成。若某人有一张含有与某个门对应密码的卡,道门，读卡器的输出结果如下：ab无卡插入00door 1的后效密码01door 2的有效密码11无效密码10为了打开一道门，须先在键盘上输入正确的授权码，然后将卡插入读卡器。door 1的授权码为101和110, door 2的授权码为101和011。如果卡上的密码无效或者输入的授权码错误，则当卡插入时就会响起警报。若授权码输入正确，当卡插入时，对应的门打开。设计这一系统：输入由卡密码ab和键盘授权码 cde组成。输出为xyz （如果 x=1 , door 1

3、 打开；如果 y=1 , door2打开；若z=1 ,产生报警声）。a.仅用2输入、3输入和4输入或非门及反相器设计，门和反相器的个数 合计不超过19个。b.利用第六章中的 msi器件完成。题目一、我们设定，数字1通过2、3段亮来表示，数字2通过1、2、4、5、7段亮来表示，以此类推，可以得到如图1所示的表格（1表示对应的数码管被点亮）：sfflj七bc网数码管编号abcd12345670000011111110001112 :0010111113001111111401001115 1010111111601101111701111118 1101 0011111119100111111图1

4、各数码管对应真值表于是就能对每个数码管画出相对应的卡诺图（如图 2）1abcd0001r11102abcd0001r111000110011101110111111111111011013abcd00r0111r104abcdr00-01r1110000111001101111011111111151011011abcdf00r01r11f106abcdf00f01f11f10001100111010111111110111017abcdf000111.10001101111111011图2数码管1-7卡诺图因为bcd码只是用了 0000-1001 ,还有六个二进制数没有使用，为了减少与非门的

5、使用数量，我们认为输入不会是非 bcd码，将剩余六个二进制数视为无关项，我们可以在卡诺图中找积之和形式圈图的时候能当成0,也可以当成1处理。根据卡诺图找出积之和表达式，并且在圈卡诺图时尽量让相同项尽可能多，以减 少与非门的数量。结果如下:1: f=bc d+cd+b d+a=(bc d) (cd)(d d) a;2: f=c d +b +cd=(c d ) (cd) b;3: f=(a bcd)4: f=bc d+b d+b c+cd =(bc d) (b d )(b c)(cd )】5: f=b d +cd =(b d cd )6: f=bc d+bd +c d +a=(bc d) (bd

6、) (c d ) a 7: f=a+bd +bc d+b c=a (bd )(bc d) (b c)于是需要的中间与非门就有(cd) (cd) (bd) (bc) (cd) (bd) (bcd)七个。再根据总结出来的表达式用7个与非门分别输出对应的7个数码管的逻辑电平，就能够实现将bcd码转换成十进制数显示出来电路图如图3所示ab键=空格u2a7404nc7404n键=空格7400n7404nu1a7404nd7产cd- - 7400nu5bd67400n7400nu2cbd一 二7400nu21bcd 匚一 7400n键=空格键=空格u14bu7b bc7420n7410nu16b7420n

7、2u17u12b7420n7420nu11b5u22cu15cbcd7410nu22b bd7420b77400n图3电路图在此电路中反相器和与非门总共使用 18个。使用msi器件时，选用2-4译码器实现(cd) (cd) (bd) (bc) (cd)、(bd)、(bcd)七个逻辑关系，然后用与非门输出。电路如图4所示vddu15图4 msi器件实现数码管显示verilog程序实现：module vr7seg(a,b,c,d,en,sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg);input a,b,c,d,en;output sega,segb,segc,segd,se

8、ge,segf,segg;reg sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg;reg 1:7 segs;always (a or b or c or d or en) beginif(en)case(d,c,b,a)0: segs=7b1111110;1: segs=7b0110000;2: segs=7b1101101;3: segs=7b1111001;4: segs=7b0110011;5: segs=7b1011011;6: segs=7b0011111;7: segs=7b1110000;8: segs=7b1111111;9: segs=7b1110011

9、;default segs=7bx;endcaseelse segs=7b0;sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg=segs;endendmodule题目二、根据问题可以得到下面的真值表:abcd00*0110011110*11011110ex丫 z*000110 10 10100*00 n1 110101010图5真值表其中z不仅在a=1,b=0时为1,而是a=0,b=1和a=1,b=1时除了表中列出的c,d,e的取值外都为1。这样，就能分情况列出下面的卡诺图：当a=0时:xbcde、r00011110zbcde r00f011110000011011r 01111,1111101101图6 a=0时真值表当a=1时:ybcde、r00011110zbcder0001r11r1000r 0011110110111111111111101011111图7 a=1时真值表根据真值表可以得到x,y的表达式：x=a(bcd e)+bcde )y=a(bcd e+bc de)注意到z的结果与x,y对称的形式，可以将z的结果表示为z=a bx +ay于是根据表达式可以画出电路图如图 8所示。vdd5vu6bu9as1740dn7404n:/u7b键=s5格7400nu1bu10a键=/格u4b