毕业论文_基于matlab的逻辑电路设计与仿真设计
基于MATLAB的逻辑电路设计与仿真
工商大学计算机科学与信息工程学院电子信息工程 2008级2班果佳
指导教师：蔡忠见
摘要
MATLAB具有强大的图形处理功能、符号运算功能和数值计算功能。MATLAB 工具几乎涵盖了整个科学技术运算领域。其中系统的仿真（Simulink）工具箱是从底层开发的一个完整的仿真环境和图形界面。在这个环境中，用户可以完成面向框图系统仿真的全部过程，并且更加直观和准确地达到仿真的目标。此次，以数字电路中的逻辑电路为线索来学习Simulink，了解了许多数字电路中常用模块的使用方法.电路中除具有逻辑运算功能的组合电路外，还必须有能够记忆电路状态的存储单元或延迟单元，这些存储或延迟单元主要由本次设计所用到的触发器来实现。D触发器、RS触发器、JK触发器等这些时序逻辑电路中常用的器件在Simulink中都有相应的仿真模块，除此之外，用户还可以自行设计封装模块来一步一步完成更大的电路系统，实现更强大的逻辑功能。
利用MATLAB 软件，通过设计图形用户界面（GUI），说明Matlab功能强大、简单实用、调节容易、可视性好，可大大提高计算效率，缩短编程时间，是一种简便实用的计算工具，可成功地应用于信号处理中，在教学和研究等领域具有广泛的应用前景和一定的推广价值。
关键词:MATLAB、Simulink、逻辑电路、GUI
Abstract
MATLAB has a powerful graphics processing capabilities, symbolic computing and numerical computing functions.MATLAB tools are covering almost the entire scientific and technical computing. One system simulation toolbox is from the bottom of the development of a complete simulation environment and the graphical interface. In this environment, the user can complete system simulation block diagram for the entire process and achieve a more intuitive and accurate simulation of goal. This time, with digital circuits in the logic circuits for clues to learn Simulink, learned a lot in common digital circuit module is used. Sequential circuits, in addition to features with a logical combination of the circuit, but also must be able to remember the state of the circuit memory cell or delay unit, the storage or delay units primarily used in the design of this flip-flop to achieve. D flip-flops, RS flip-flop, JK flip-flop sequential logic circuits such as those commonly used in devices in Simulink, the simulation has a corresponding module, in addition, Users can also design their own package module step by step to complete a larger circuit system to achieve more powerful logic function.
Through the design of graphical user interface (GUI) by Using Matlab,we can learn that Matlab is powerful, simple, practical, easy adjustment, visibility, and can greatly improve the computational efficiency and shorten the programming time is a simple and practical tool,can be successfully applied to signal processing, in the teaching and research in areas such as the application of a wide range of prospects and the promotion of a certain value.
Keywords: MATLAB, Simulink, logic circuits，GUI
目录
摘要 (1)
Abstract (2)
第一章绪论.............................................................. - 5 - 第二章设计目的、容和思想................................................ - 5 -
2.1设计的目的和容................................................... - 5 -
2.1.1设计目的................................................... - 5 -
2.1.2 设计的容................................................... - 5 -
2.2设计思想......................................................... - 6 - 第三章 MATLAB简介....................................................... - 6 -
3.1 MATLAB程序设计................................................. - 8 -
3.2 Simulink仿真................................................... - 8 -
3.2.1 Simulink 启动.............................................. - 9 -
3.2.2 Simulink 模块库及模块操作.................................. - 9 -
3.2.3 仿真参数设置.............................................. - 10 -
3.3图形用户界面（GUI）............................................. - 11 - 第四章逻辑电路及其设计................................................. - 11 -
4.1 组合逻辑电路................................................... - 12 -
4.1.1 8线3线编码器........................................... - 12 -
4.1.2 3线8线译码器........................................... - 13 -
4.1.3 7段数码管............................................... - 14 -
4.1.4 4选1数据选择器......................................... - 15 -
4.2 时序逻辑电路................................................... - 16 -
4.2.1 并行寄存器............................................... - 16 -
4.2.2 移位寄存器............................................... - 17 -
4.2.3 双向移位寄存器的设计..................................... - 18 -
4.2.4 扭环计数器............................................... - 21 - 第五章基于MATLAB的组合逻辑电路仿真.................................... - 22 -
5.1 8线3线编码器的设计及仿真................................... - 22 -
5.1.1 M文件程序设计............................................ - 22 -
5.1.2 Simulink仿真............................................. - 23 -
5.2 3线8线译码器的设计及仿真................................... - 24 -
5.2.1 M文件程序设计............................................ - 24 -
5.2.2 Simulink仿真............................................. - 25 -
5.3 7段数码管................................................... - 26 -
5.3.1 M文件程序设计............................................ - 26 -
5.3.2 Simulink仿真 (30)
5.4 数据选择器的设计及仿真 (31)
5.4.1 M文件程序设计 (31)
5.4.2 Simulink仿真 (31)
第六章基于MATLAB的时序逻辑电路仿真 (32)
6.1 并行寄存器的电路设计与仿真 (32)
6.1.1 并行寄存器的电路设计 (32)
6.1.2 并行寄存器的电路参数设置与仿真 (33)
6.2 移位寄存器的电路设计与仿真 (34)
6.2.1 移位寄存器的电路设计 (34)
6.2.2 移位寄存器的电路参数设置与仿真 (35)
6.3 双向移位寄存器的电路设计与仿真 (35)
6.3.1 双向移位寄存器的设计 (35)
6.3.2 双向移位寄存器电路设置与仿真 (37)
6.4 扭环计数器的电路设计与仿真 (38)
6.4.1 扭环计数器部电路和封装的设计 (38)
6.4.2 顶层仿真电路的设计 (39)
6.4.3 扭环计数器的参数设置与仿真 (39)
第七章图形用户界面（GUI）的实现 (40)
7.1 GUI界面设计概述 (40)
7.2 GUI总界面 (41)
总结与心得体会 (43)
致 (45)
参考文献 (46)
第一章绪论
本设计利用MATLAB及Simulink仿真软件强大的图形处理功能，符号运算功能和数值计算功能，实现常见的逻辑电路如编码器、译码器、数据选择器、触发器、锁存器等逻辑电路的设计及仿真。本设计通过Simulink仿真软件使用常见的与、或、非等基本逻辑单元，延时信号、时钟信号等信号源和示波器完成以上各种逻辑电路的设计和仿真，同时通过MATLAB汇编语言实现以上各基本逻辑电路的逻辑表达式，并在给定输入信号的情况下完成并验证各基本逻辑电路的功能。通过程序设计和波形输入输出仿真两种方法来共同完成各种基本的逻辑电路的设计。
第二章设计目的、容和思想
2.1设计的目的和容
2.1.1设计目的
（1）在了解MATLAB语言的基础上进一步掌握和精通MATLAB；
（2）利用MATLAB强大的程序设计和仿真分析功能完成常见的逻辑电路的设计及仿真。
（3）学会使用Sinulink和GUI的基本应用和设置。
2.1.2 设计的容
深入研究和掌握数字逻辑电路的理论知识，并根据已知条件利用MATLAB的强大的图形处理功能，符号运算功能和数值计算功能，实现以下逻辑电路的设计和仿真：
（1）组合逻辑电路设计与仿真
8线3线编码器
3线8线译码器
7段数码管
四选一数据选择器
（2）时序逻辑电路的设计与仿真
2位并行寄存器
4位移位寄存器
双向移位寄存器
扭环计数器
2.2设计思想
本设计以Simulink仿真系统中的基本逻辑元件、时钟信号和示波器为核心进行编码器、译码器、数据选择器及 2位并行寄存器、4位移位寄存器、双向移位寄存器、扭环计数器的输入输出波形的设计和仿真，同时以MATLAB汇编语言和各种基本组合逻辑电路的逻辑表达式为基础实现组合逻辑电路的设计并验证其逻辑功能。
第三章 MATLAB简介
MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用MATLAB产品的开放式结构，可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充，从而在不断深化对问题认识的同时，不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力
MATLAB是MATLAB产品家族的基础，它提供了基本的数学算法，例如矩阵运算、数值分析算法，MATLAB集成了2D和3D图形功能，以完成相应数值可视化的工作，并且提供了一种交互式的高级编程语言——M语言，利用M语言可以通过编写脚本或者函数文件实现用户自己的算法。
利用M语言还开发了相应的MATLAB专业工具箱函数供用户直接使用。这些工具箱应用的算法是开放的可扩展的，用户不仅可以查看其中的算法，还可以针对一些算法进行修改，甚至允许开发自己的算法扩充工具箱的功能。目前MATLAB 产品的工具箱有四十多个，分别涵盖了数据采集、科学计算、控制系统设计与分析、数字信号处理、数字图像处理、金融财务分析以及生物遗传工程等专业领域。 Simulink是基于MATLAB的框图设计环境，可以用来对各种动态系统进行建模、分析和仿真，它的建模围广泛，可以针对任何能够用数学来描述的系统进行建模，例如航空航天动力学系统、卫星控制制导系统、通讯系统、船舶及汽车动力学系统等等，其中包括连续、离散，条件执行，事件驱动，单速率、多速率和混杂系统等等。Simulink提供了利用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形界面，而且Simulink还提供了丰富的功能块以及不同的专业模块集合，利用Simulink几乎可以做到不书写一行代码完成整个动态系统的建模工作。
Stateflow是一个交互式的设计工具，它基于有限状态机的理论，可以用来对复杂的事件驱动系统进行建模和仿真。Stateflow与Simulink和MATLAB紧密
集成，可以将Stateflow
创建的复杂控制逻辑有
效地结合到Simulink的
模型中。
在MATLAB产品族中，
自动化的代码生成工具
主要有Real-Time
Workshop（RTW）和
Stateflow Coder，这两
种代码生成工具可以直接将Simulink的模型框图和Stateflow的状态图转换成高效优化的程序代码。利用RTW生成的代码简洁、可靠、易读。目前RTW支持生成标准的C语言代码，并且具备了生成其他语言代码的能力。整个代码的生成、编译以及相应的目标下载过程都可以自动完成，用户需要做的仅仅使用鼠标点击几个按钮即可。MathWorks公司针对不同的实时或非实时操作系统平台，开发了相应的目标选项，配合不同的软硬件系统，可以完成快速控制原型（Rapid Control Prototype）开发、硬件在回路的实时仿真（Hardware-in-Loop）、产品代码生成等工作。
另外，MATLAB开放性的可扩充体系允许用户开发自定义的嵌入式系统目标，利用Real-Time Workshop Embedded Coder能够直接将Simulink的模型转变成效率优化的产品级代码。代码不仅可以是浮点的，还可以是定点的。
MATLAB开放的产品体系使MATLAB成为了诸多领域的开发首选软件，并且，MATLAB还具有300余家第三方合作伙伴，分布在科学计算、机械动力、化工、计算机通讯、汽车、金融等领域。接口方式包括了联合建模、数据共享、开发流程衔接等等。
MATLAB结合第三方软硬件产品组成了在不同领域的完整解决方案，实现了从算法开发到实时仿真再到代码生成与最终产品实现的完整过程。
MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。
3.1 MATLAB程序设计
(完整版)数字电路基础知识外文翻译毕业设计论文
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 原文： Digital circuit definition: Completes with the digital signal to the digital quantity carries onthe arithmetic operation and the logic operation electric circuit iscalled the digital circuit, or number system. Because it and the logical processing function, therefore calls thenumeral logic circuit. Numeral logic circuit classification (according to function minute): 1st, combinatory logic electric circuit The abbreviation combination circuit, it becomes by the mostbasic logical gate electric circuit combination. The characteristicis: Output value only and then input value related, namely output onlyby then input value decision. The electric circuit , the output condition changes along with the inputcondition change, is similar to the resistance electric circuit, likethe accumulator, the decoder, the encoder, the data selector and so onall belong to this kind. 2nd, succession logic circuit
组合逻辑电路习题解答
自我检测题 1．组合逻辑电路任何时刻的输出信号，与该时刻的输入信号 有关 ，与以前的输入信号 无关 。 2．在组合逻辑电路中，当输入信号改变状态时，输出端可能出现瞬间干扰窄脉冲的现象称为 竞争冒险 。 3．8线—3线优先编码器74LS148的优先编码顺序是7I 、6I 、5I 、…、0I ，输出为 2Y 1Y 0Y 。输入输出均为低电平有效。当输入7I 6I 5I …0I 为时，输出2Y 1Y 0Y 为 010 。 4．3线—8线译码器74HC138处于译码状态时，当输入A 2A 1A 0=001时，输出07Y ~Y = 。 5．实现将公共数据上的数字信号按要求分配到不同电路中去的电路叫 数据分配器 。 6．根据需要选择一路信号送到公共数据线上的电路叫 数据选择器 。 7．一位数值比较器，输入信号为两个要比较的一位二进制数，用A 、B 表示，输出信号为比较结果：Y (A ＞B ) 、Y (A ＝B )和Y (A ＜B )，则Y (A ＞B )的逻辑表达式为B A 。 8．能完成两个一位二进制数相加，并考虑到低位进位的器件称为 全加器 。 9．多位加法器采用超前进位的目的是简化电路结构 × 。 （√，× ） 10．组合逻辑电路中的冒险是由于 引起的。 A ．电路未达到最简 B ．电路有多个输出 C ．电路中的时延 D ．逻辑门类型不同 11．用取样法消除两级与非门电路中可能出现的冒险，以下说法哪一种是正确并优先考虑的 A ．在输出级加正取样脉冲 B ．在输入级加正取样脉冲 C ．在输出级加负取样脉冲 D ．在输入级加负取样脉冲 12．当二输入与非门输入为 变化时，输出可能有竞争冒险。 A ．01→10 B ．00→10 C ．10→11 D ．11→01 13．译码器74HC138的使能端321E E E 取值为 时，处于允许译码状态。 A ．011 B ．100 C ．101 D ．010 14．数据分配器和 有着相同的基本电路结构形式。 A ．加法器 B ．编码器 C ．数据选择器 D ．译码器 15．在二进制译码器中，若输入有4位代码，则输出有 个信号。 A ．2 B ．4 C ．8 D ．16 16．比较两位二进制数A=A 1A 0和B=B 1B 0，当A ＞B 时输出F =1，则F 表达式是 。 A ． B A F = B ．0101B B A A F ++= ．0011B A B A F ++=
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/******************************************************************** /* this is a program to transform decimal nubers to binary nubers. /* Huang Bohao /* 将小数部分用数组形式存储，避免了整数部分与小数部分相加而出现的 /*大数吃小数的情况 ********************************************************************/ #include <> int Integer2Binary(int integer); ,Bina ryInt); for(i = 0; i < 11; i++) printf("%d",BinaryFraction[i]); printf("\n"); } /******************************************************************** /* function name: Integer2Binary /* input parameter: int integer (integer waiting to be transformed) /* output parameter: int output (transformed integer) ********************************************************************/ int Integer2Binary(int integer) { int B,Y,output,flag; //B被除数，Y为余数，output为输出数据,flag为位置标记位
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The system is based on (IC) a low frequency small signal amplifier LM358 designed, the whole circuit is mainly composed of a regulated power supply, preamplifier circuit, a waveform transform circuit 3 parts. The power supply is mainly to provide a stable DC power for the preamplifier. The preamplifier is mainly composed of ML358 amplifier and ML358 two stage amplifier circuit, the first stage of the voltage can be magnified 5 times, second can be magnified 1-5 times, 20-25 times of the total gain, power, signal generator generates a signal, oscilloscope is used to transform the waveform display. By the waveform data changes, calculated the gain effect, whether meet the design requirements. The design of the circuit structure is simple, practical, make full use of the excellent performance of the integrated amplifier. The experimental results show that, the pre amplifier bandwidth, distortion, has better efficiency indicators, and has higher practicability, designed for small signal amplifier is a broad thinking. Keywords:Lowfrequency smalsignal,voltage amplification,preamplifiercircuit，Integrated block LM358 第2章习题 一、单选题 1.若在编码器中有50个编码对象，则输出二进制代码位数至少需要（ B ）位。 A）5 B）6 C）10 D）50 2.一个16选1的数据选择器，其选择控制（地址）输入端有（ C ）个，数据输入端有（ D ）个，输出端有（ A ）个。 A）1 B）2 C）4 D）16 3.一个8选1的数据选择器，当选择控制端S2S1S0的值分别为101时，输出端输出（ D ）的值。 A）1 B）0 C）D4D）D5 4.一个译码器若有100个译码输出端，则译码输入端至少有（ C ）个。 A）5 B）6 C）7 D）8 5.能实现并-串转换的是（ C ）。 A）数值比较器B）译码器C）数据选择器D）数据分配器 6.能实现1位二进制带进位加法运算的是（ B ）。 A）半加器B）全加器C）加法器D）运算器 7.欲设计一个3位无符号数乘法器（即3×3），需要（）位输入及（ D ）位输出信号。A）3，6 B）6，3 C）3，3 D）6，6 8.欲设计一个8位数值比较器，需要（）位数据输入及（ B ）位输出信号。 A）8，3 B）16，3 C）8，8 D）16，16 9. 4位输入的二进制译码器，其输出应有（ A ）位。 A）16 B）8 C）4 D）1 二、判断题 1. 在二——十进制译码器中，未使用的输入编码应做约束项处理。（） 2. 编码器在任何时刻只能对一个输入信号进行编码。（） 3. 优先编码器的输入信号是相互排斥的，不容许多个编码信号同时有效。（ ） 4. 编码和译码是互逆的过程。（ ） 5. 共阴发光二极管数码显示器需选用有效输出为高电平的七段显示译码器来驱动。（ ） 6. 3位二进制编码器是3位输入、8位输出。（ ） 7. 组合逻辑电路的特点是：任何时刻电路的稳定输出，仅仅取决于该时刻各个输入变量的取值，与电路原来的状态无关。（ ） 8. 半加器与全加器的区别在于半加器无进位输出，而全加器有进位输出。（ ） 9. 串行进位加法器的优点是电路简单、连接方便，而且运算速度快。（ ） 10. 二进制译码器的每一个输出信号就是输入变量的一个最小项。（ ） 11. 竞争冒险是指组合电路中，当输入信号改变时，输出端可能出现的虚假信号。（ ） 三、综合题 1．如图所示逻辑电路是一个什么电路，当A 3～A 0输入0110，B 3～B 0输入1011，Cin 输入1时，Cout 及S 3～S 0分别输出什么 +A 3B 3C in 3C out +++A 2B 2A 1B 1A 0B 0210 答：图中所示电路是4位串行进位全加器电路 C out =1，S 3S 2S 1S 0=0001 2．使用门电路设计一个4选1的数据选择 器，画出逻辑图。 解：4选1数据选择器有4个数据输入 端（D 0D 1D 2D 3），2个选择输入端（S 1S 0），1个 数据输出端（Y ）。真值表如下： D S 1 S 0 Y 一、填空 1. 数制变换: a) 将十进制数175转换成二进制数为_____ 、十六进制为_____ 、八进制为 __ 。 b) 二进制数(111010010)2对应的十六进制数是_____ 、八进制为—、十进制为 c) ( 16.52)8=( )2 =( )16= ( ) 10 d) ( 17)10=( ) 2 =( )16=( )8 2.编码： a) ( 1000)自然二进制码=( ) 余3码,(110100)2=( )BCD。 b) ( 15.5)10=( )8421BCH( )余3 BCD。 c) ( 38) 10用8421BCD码表示为 ____ 。 d) 二进制数(-100000)的原码为 _、补码为___。 e) ［X］反=10111，则［X］补=—，［X］原= ___________ ，［X］真值= 。 g) ［X］补=10110,则［X］反=—，［X］原= __ ，［X］真值= _ 。 3. 一种进位计数包含两个基本因素：______ 和____ 。 4. 常见的BCD编码中，有权码有____ 、___ ，无权码有___ 、___ 。 5. 如采用奇偶校验传送的数据部分为0111001，则所加奇校验位应为_____ ，偶校验位 应为_____ 。 6. 逻辑代数的基本运算有：___、___、___。 7. 当决定一事件的条件中，只要具备一个条件，事件就会发生，称这种关系为 逻辑关系，或称为关系。 8. ______________________________________________________ 真值表如下表，写出F1、F2、F3、F4的逻辑关系表达式______________________________ 9. _________________________________________ 逻辑函数F = A + AB以最小项形式表示为__________________________________________ ，可化简为______ 10.逻辑函数F = 研究生课程开设申请表 开课院（系、所）：集成电路学院 课程申请开设类型：新开√重开□更名□（请在□内打勾，下同） 一、课程介绍（含教学目标、教学要求等）（300字以内） 本课程将向学生提供集成电路设计的理论与实例相结合的培养训练，讲述包括电路设计与仿真、版图设计和验证以及寄生参数提取的完整全定制集成电路设计流程以及CADENCE与IC制造厂商的工艺库配合等内容。通过系统的理论学习与上机实践，学生可掌握集成电路设计流程以及各阶段所使用的工具，并能进行集成电路的设计工作。 掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法；培养学生具有一定的设计，归纳、整理、分析设计结果，撰写论文，参与学术交流的能力。 指导学生学会如何利用现代的EDA工具设计集成电路，培养学生的工程设计意识，启发学生的创新思想。 全面了解集成电路设计、制造、封装、测试的完整芯片制成技术，提高综合运用微电子技术知识的能力和实践能力。 二、教学大纲（含章节目录）：（可附页） 第一章cadence集成电路设计软件介绍 第二章偏置电路设计 第三章基本运放和高性能运放 第四章比较器、振荡器设计 第五章电源系统设计（LDO与DC-DC） 三、教学周历 四、主讲教师简介： 常昌远，男，1961年10月出生，2000年东南大学微电子专业博士毕业，现为东南大学副教授，硕士研究生导师。长期从事微电子和自动控制领域内的教学、科研和指导研究生工作。参加过国家自然科学基金重点项目的研究、并主持与IC设计企业合作的多项横向研究课题。近年来主要从事显示控制芯片和电源管理芯片DC-DC、LDO等产品的开发，在CMOS数字集成电路、模拟集成电路的分析、设计与研发、系统的建模和稳定性设计等方面积累了较丰富的实际工作经验。教学方面，主讲包括与研究方向有关的“半导体功率器件”，“自动控制原理”，CMOS模拟集成电路设计等课程。已在国内核心刊物上发表学术论文20余篇，获国家专利1项。目前在东南大学IC学院负责集成电路设计与MPW项目建 实验一原理图输入方式设计数字逻辑电路 一、实验目的： 1、了解基本组合逻辑电路的原理及利用Quartus II 软件进行设计的一般方法。 2、熟悉Quartus II 原理图输入法的设计流程，掌握编辑、编译和仿真的方法。 3、掌握原理图的层次化设计方法。 4、了解Quartus II 软件的编程下载及引脚锁定的方法。 5、了解Quartus II宏功能模块的使用方法。 二、实验的硬件要求： 1、EDA/SOPC实验箱。 2、计算机。 三、实验原理 见附件《Quartus设计的一般步骤》、《元件例化和调用的操作步骤》、《QuartusII基于宏功能模块的设计》 四、实验内容： 1、用原理图方式设计1位二进制半加器半加器。 新建一个工程“HalfAdder”，选择芯片“Cyclone III EP3C16Q240C8”，建立原理图如图1-1，保存为“HalfAdder.BDF”。 图1-1 半加器电路图 编译工程。 建立波形文件，对半加器电路分别进行时序仿真和功能仿真，其波形如下： 图1-2半加器时序仿真波形，注意观察输出延时，以及毛刺的产生原因 图1-3半加器功能仿真波形 2、原理图层次化设计。 新建一工程，取名“FullAdder”；将上面设计的半加器“HalfAdder.BDF”复制到当前工程目录，并生成“符号元件”HalfAdder.BSF。 建立一个原理图文件，取名“FullAdder.BDF”，利用“符号元件”HalfAdder.BSF及其它元件设计全加器电路如下图： 用功能仿真测试全加器的逻辑功能。 图1-5 全加器功能仿真波形 图1-6是输入输出信号与FPGA连接示意图，图中用到了“拨档开关”作为输入，“LED 显示模块”显示输出值。表1-1是本实验连接的FPGA管脚编号。 【例题1】设计一个投票表决器，三个投票人分别为A 、B 、C ，按规定只要二人以上同意才能通过。 解：设投同意票为“1”表示，不同意票为“0”；输出为“1”表示通过，为“0”表示不通过。 第一步：由逻辑关系列出真值表 第二步：由真值表写出逻辑函数表达式 第三步：化简逻辑函数表达式 ◆用卡诺图化简 ◆用代数法化简如下 第四步 由化简后的逻辑表达式画出逻辑电路图 7 653111*********m m m m ABC C AB C B A BC A F +++=真值表 ∑= ) 7,6,5,3(m F AB BC AC AB BC AC AB BC AC F ??=++=++=AB BC AC AB BC AC AB BC AC A C C B AC C AB B A C B A B A A C AB A B B C C AB C B A BC C AB C B A A A BC ABC C AB C B A BC A F ??=++=++=++=++=+=+++=++=+++=+++=)()()()()( F高电平时，三极管导通，灯亮；低电平时三极管截止，灯灭。 【例题2】某汽车驾驶员培训班进行结业考试。有三名评判员，其中A为主评判员，B、C 为副评判员。评判时按少数服从多数原则，但若主评判认为合格，也可通过。试用与非门构成逻辑电路实现评判的规定。 解：（1）根据逻辑设计要求，设定三个输入变量A、B、C，并规定如下：主评判A意见：A＝1认为合格;A＝0认为不合格 副评判B意见：B＝1认为合格;B＝0认为不合格 副评判C意见：C＝1认为合格;C＝0认为不合格 设输出变量Y：Y＝1认为通过;Y＝0认为不通过 （2）列真值表 （3）根据真值表写出逻辑表达式 （4）用卡诺图化简 （5）画出逻辑电路图 【例题3】有一火灾报警系统，设有烟感、温感、紫外光感三种不同类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计产生报警控制信号的电路。 ［解］（1）根据逻辑要求设置逻辑输入、输出变量。 用A、B、C分别代表烟感、温感、紫外光感三种探测器的探测输出信号，作为报警控制电路的输入变量，以“1”表示高电平，“0”表示低电平，高电平表示有火灾报警，低电平表示无火灾报警； F为报警控制电路的输出，以“1”表示高电平，“0”表示低电平，同样高电平表示有火灾报警，低电平表示无火灾报警。 真值表 ∑ = + + + + = + + + + = )7,6,5,4,3( 7 6 5 4 3 m m m m m m ABC C AB C B A C B A BC A Y A BC A BC A BC Y ? = + = + = 数字逻辑电路课程设计题目及要求 项目一：高精密数控电源的设计和制作： 要求：电源输出电压为：0—9.9V，步进为0.1V，有两位数码管显示，每位有两个按键能加能减的作用。功率大小不做具体的要求，电路设计不能有专业的A/D芯片。项目二：自行车的里程表设计和制作： 要求：设计一个自行车里程表电路，有两位数码管显示，显示数字的单位为百米,自行车轮胎直径为0.99M。 项目三：自行车的速度测定仪表的设计和制作： 要求：设计一个自行车测速电路，有两位数码管显示，显示数字的单位为M/S,采样时间不能超过5S，自行车轮胎直径为0.99M。 项目四：多功能抢答器的设计和制作： 要求：多功能抢答器为八路的，具有数码和指示灯双重指示，电路的附加的电路一个有计时、报警等电路，所用芯片必须为我们所学的。 项目五：数字频率计的设计和制作： 要求：数字频率计的显示为两位数码管，单位为KHZ，具有溢出报警功能,附带震荡电路，频率可调几K到几百KHZ。 项目六：交通灯的设计和制作： 要求：具有真正模拟十字路口的交通灯的能力，红灯5秒，绿灯4秒，黄灯1秒等的时间也可以自己设定。 项目七：数字电子钟逻辑电路的设计和制作： 要求：数字电子钟逻辑电路要具有电子手表的功能，例如时间的设定，整点报时，可以设定闹钟等功能，只需四位数码。 项目八：定时控制器电路的设计和制作： 要求：定时控制器电路能够定时控制家用电器的开关，例如能按时开启、关断电饭煲煮饭等，电器用灯泡代替，时间可以缩短60倍。 项目九：LED广告牌电路设计和制作： 要求：LED广告牌电路能够模拟市面上的LED广告灯箱，能有四个字显示能力（共青学院），可以的话周围有霓虹灯闪烁。 项目十：易拉罐技术电路的设计与制作： 要求：易拉罐在传送带上过时，记录数值，以20灌为一个单位，满二十灌重新 计数并给出提示音，此过程模拟工厂易拉罐装箱过程. 项目十一：数显风扇调速器电路 要求：具有中低高三档，0为停止，1为低档。2为中档，3为高档。调节开关设 置成触摸，遥控等。可以的话加入温度自动控制电路。 项目十二：出租车计价器电路 电路设计技巧 学院 **** 专业**** 年级班别 **** 学生姓名 **** 指导教师 **** 摘要 电路(电子线路)是由电气设备和元器件按一定方式联接起来，为电流流通提供了路径的总体，也叫电子网路。根据所处理信号的不同，电子电路可以分为模拟电路和数字电路。一般PCB基本设计流程如下：前期准备--PCB结构设计--PCB 布局--布线--布线优化和丝印--网络和DRC检查和结构检查--制板。本文将从电源设计，模拟电路，数字电路，数模混合电路，高速电路以及电路设计软件的使用等六个方面对电路设计流程中遇到的一些问题和技巧进行介绍， 关键词：电路设计,数字电路系统设计，基本放大电路，信号完整性，数模混合 目录 电路设计技巧 (1) 摘要 (2) 第一章电源电路设计概要 (5) 1.1电源电路的重要性 (5) 1.2稳定电源的优点 (5) 1.3不稳定电源的缺点 (6) 1.4现在使用的一般的恒定电压的稳压电压 (6) 1.4.1按控制方式 (6) 1.4.2.按电压转换形式 (6) 1.4.3.按拓补结构 (6) 第二章模拟电路设计技巧 (8) 2.1“基本放大电路”和多级放大电路的关系 (9) 2.2 “基本放大电路”和频率特性的关系 (9) 2.3“基本放大电路”和功率放大电路的关系 (9) 2.4 “基本放大电路”和波形发生变换电路的关系 (9) 2.5 “基本放大电路”和稳压电路的关系 (10) 2.6 “基本放大电路”和集成运算放大电路的关系 (10) 2.7 “基本放大电路”和信号运算、处理电路的关系 (10) 2.8 滤波电路应用 (10) 第三章数字电路系统设计与制作 (10) 3.1 数字电路系统的设计方法 (11) 3.2 数字电路系统的组成 (11) 3.3 数字电路系统设计的一般方法与步骤 (12) 3.4 数字电路系统的装调 (13) 第四章模数混合注意事项 (14) 4.1模数转换器的技术指标 (14) 4.1.1转换时间 (14) 4.1.2转换速率 (14) 《数字电路与数字逻辑》练习题一 一、填空 1．将下列二进制数转为十进制数 （1001011）B = （ ）D （11．011）B = （ ）D 2．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+122）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 3．把下列4个不同数制的数D 、(110000)B 、(17A)H 、(67)O （ 按从大到小的 次 序 排 列 （ ） > （ ）>( )>( ) 。将下列各式变换成最简与或式的形式 =+B AB （ ） =+AB A （ ） =++BC C A AB （ ） 4．将下列二进制数转为十进制数 （101000）B = （ ）D （11．0101）B = （ ）D 5．将下列十进制数转为二进制数，八进制数和十六进制数 （0．8125）= （ ）B = （ ）O = （ ）H （254．25）= （ ）B = （ ）O = （ ）H 6．将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+125）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 （—42）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 7．逻辑函数C A CD AB F ++=的对偶函数F '是__________________________；其反函数F 是_________________________。 8．当j i ≠时，同一逻辑函数的最小项=?j i m m _________；两个最大项 =+j i M M ___________。 9．（）10=（_________）2=（_________）16。 10．n 个输入端的二进制译码器，共有_________个输出端，对于每一组输入代码，将有_________个输出端具有有效电平。 11.将下列二进制数转为十进制数 （1010001）B = （ ）D （11．101）B = （ ）D 12.将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值、原码、反码和补码 （+）=（ ）真值 = （ ）原码 =（ ）反码 = （ ）补码 13.把下列4个不同数制的数D 、(27A)H 、(10110)B 、(67)O 按从大到小的次序排列（ ）>（ ）>( )>( ) 。 14.对于D 触发器，欲使Qn+1=Qn ，输入D=（ ），对于T 触发器，欲使Qn+1=Qn ，输入T=（ ） 15.一个512*8位的ROM 芯片，地址线为（ ）条，数据线为（ ）条。 16.对32个地址进行译码，需要（ ）片74138译码器。 17.存储器起始地址为全0，256K*32的存储系统的最高地址为（ ）。 18.将下列各式变换成最简与或式的形式 （ ） （ ） （ ） 19．五级触发器的进位模数最大为（ ）进制。 20.十进制数（）10转换成十六进制数是（ ），转换成二进制数是（ ），转换成八进制数是（ ），转换成8421BCD 码为（ ）。 21.将二进制1100110转换成余3码为（ ），转换成格雷码为（ ）。 22.设真值X= —0101，则X 的原码为（ ），反码为（ ），补码为（ ）。 23.卡诺图是（ ）的一种特殊形式。利用卡诺图法花剑逻辑函数比（ ）法更容易得到简化的逻辑函数表达式。 24.函数L=AC+BC 的对偶式为：（ ）。 25.一个1024*16位的ROM 芯片，地址线为（ ）位，数据线为（ ）位。 26.对于JK 触发器，若J=K ，可完成（ ）触发器的逻辑功能。 27.组合逻辑电路中部包含存储信号的（ ）元件，它一般是由各种（ ）组合而成的。 28.对64个地址进行译码，需要（ ）片74138译码器。 +AC 化成最小项的形式为（ ）。 30.将变换成或非的形式为（ ）。 31.数制转换 10=( )2 2=( )10 32.将下列有符号的十进制数转换成相应的二进制数真值﹑原码﹑反码和补码 (+11/32)=( )真值=( )原码 =( )反码=( )补码集成电路封装与测试_毕业设计论文
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