数字逻辑实验指导书

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1、数字逻辑实验指导书计算机科学与技术学院应用教研室37目录实验的基本步骤3实验的注意事项3实验报告书写要求3实验用到的资源和原理4实验1：基本逻辑门电路功能测试6实验2：译码器及其应用14实验3：触发器18实验4：计数器23实验5加法器28实验6移位寄存器及其应用3237实验的基本步骤本实验指导书的所有实验基于EDA实验台进行。采用软件为QuartusII5.0,硬件芯片为ALTERA的Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q240C8。使用本EDA实验台进行数字逻辑实验，不需要进行手工接线。实验工作分2步进行：1

2、：在PC机上，基于QuartusII软件进行原理图（逻辑图）的设计，设计完成后，需要经过引脚锁定、编译下载到EDA实验台上的FPGA芯片EP1C6Q240C8中。下载完成后，即在FPGA芯片中形成物理的逻辑电路。此步工作相当于传统实验的基于物理器件的接线操作。2：基于第一步形成的逻辑电路（在FPGA中），进行测试验证。此过程可以用万用表、逻辑笔、示波器等测试FPGA的相应引脚，实现对逻辑电平、波形的测试，从而验证实验的正确性。实验的注意事项1：QuartusII的工程名和顶层实体名字必须为英文，存储路径最好不要含中

3、文和空格。2：QuartusII的设计中所有的命名中，名字不要有空格。3：QuartusII的设计中放置“input”“ouput”引脚符号时，引脚符号的虚线框和原件的虚线框要刚好对上，以保证连接上，虚线框分开和部分重叠都不能正确连接。4：所用到的脉冲/时钟信号必须锁定到29脚，具体原理参考“实验用到的资源和原理”部分。实验报告书写要求书写实验报告，语言要简练，书写端正、作图正规。实验报告一般应包括以下内容;1：实验名称、目的；所用仪器、仪表；实验原理图。2：实验项目（指导书的详细内容不必抄入）；测试记录表；波形图

4、及现象记录。3：实验数据的整理4：实验分析，包括于理论只的比较、现象分析37实验用到的资源和原理需要的资源：1：逻辑开关2：发光二极管指示灯3：单脉冲/1M-8M方波时钟数字逻辑实验需要用到的输入为逻辑0、1，由逻辑开关提供，实验台提供了16个逻辑开关，为SD0、SD1……SD15,和FPGA的连接关系如下表1－1。输出的逻辑0、1接到发光二极管，实验台提供了很多发光二极管，具体只列了部分于表1－1中。表1－1FPGA引脚逻辑开关FPGA引脚发光二极管200SD041LEDIO41201SD142LEDIO4220

5、2SD243LEDIO43203SD344LEDIO44214SD445LEDIO45215SD546LEDIO46216SD647LEDIO47217SD748LEDIO48223SD857LEDIO57224SD958LEDIO58225SD1059LEDIO59226SD1160LEDIO60234SD1261LEDIO61235SD1362LEDIO62236SD1463LEDIO63237SD1564LEDIO6429单脉冲/1M-8M方波83LEDIO83从表中可以看出，SD0连接于200脚，SD1连接

6、于200脚，41脚到83脚分别接有一个发光二极管指示灯。具体原理如下图0所示（只列处了两个逻辑开关和两个发光二极管，其余同理）。通过拨动逻辑开关实现逻辑0、1的输入，输出的逻辑0、1通过发光二极管指示，1亮0灭。时序电路的实验要用到脉冲和1M-8M方波，由29脚的提供，原理如图0所示。当短路子DZ3短接时，DZ4断开时，29脚和单脉冲(按一下出一个高电平的单脉冲)连接，当DZ4短接时，DZ3断开时，29脚接方波，此时频率由DZ5、DZ65、DZ75、DZ85的短接情况决定。DZ5短接时为8M,DZ6短接时为4M,D

7、Z7短接时为2M,DZ8短接时为1M。37图037实验1：基本逻辑门电路功能测试一、实验目的1：测试与非门及与非门组成的其它逻辑门电路的功能。2：熟悉EDA实验系统的使用方法和操作流程。二、实验用的仪器、仪表EDA实验台万用表PC机三、实验原理与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上低电平时，输出端为高电平。只有当输入端全为高电平时，输出端才为低电平（即有“0”得“1”，全“1”出“0”）。三态输出门是一种特殊的门电路。它与普通的逻辑门电路不同，它的输出状态除了高、低电平两种状态（均为低阻状态）外，还用第三种

8、状态,即高阻态。处于高阻态时，电路与负载之间相当于开路。三态门主要用途之一是实现总线传输。三态输出门符号与功能表如下（此例以高有效的使能器件为例）。四、实验内容1：测试二输入与非门的逻辑功能与非门的输入端接逻辑开关电平，输出端接发光二极管。按表1－2所示测试与非门，并将测试结果填入表中。表1－2输入输出AB对地电位逻辑状态00011011372：学习用二输入