学习情境3数字钟电路设计与调试习题答案
思考与练习题3
1.基础知识部分
3.1选择题
1.一个触发器可记录一位二进制代码，它有（C）个稳态。
A.0
B.1
C.2
D.3
E.4
Q=Q，应使输入D=(C )。
2．对于D触发器，欲使n+1n
A.0
B.1
C.Q
D.Q
3．对于JK触发器，若J=K，则可完成(C )触发器的逻辑功能。
A.RS
B.D
C.T
D.Tˊ
Q=Q工作，可使JK触发器的输入端( A )。
4．欲使JK触发器按n+1n
A.J=K=0
B.J=Q，K=Q
C.J=Q，K=Q
D.J=Q，K=0
E.J=0，K=Q
Q=Q工作，可使JK触发器的输入端（A ）。
5．欲使JK触发器按n+1n
A.J=K=1
B.J=Q，K=Q
C.J=Q，K=Q
D.J=Q，K=1
E.J=1，K=Q
6．同步计数器和异步计数器比较，同步计数器的显著优点是（A ）。
A.工作速度高
B.触发器利用率高
C.电路简单
D.不受时钟CP控制
7．下列逻辑电路中为时序逻辑电路的是（ C ）。
A.变量译码器
B.加法器
C.数码寄存器
D.数据选择器
8. N个触发器可以构成最大计数长度（十进制数）为（D ）的计数器。
A.N
B.2N
C. 2n
D. n2
9．同步时序电路和异步时序电路比较，其差异在于后者（ B ）。
A.没有触发器
B.没有统一的时钟脉冲控制
C.没有稳定状态
D.输出只与内部状态有关
10．一位8421BCD码计数器至少需要（ B ）个触发器。
A.3
B.4
C.5
D.10
11．具有记忆和存储功能的电路属于时序逻辑电路，故 A 、B 、 D 电路是时序逻辑电路。
a. 触发器；
b. 寄存器；
c. 多位加法器；
d. 计数器；
e. 译码器；
f. 数据选择器12．脉冲整形电路有 C 。
A.多谐振荡器
B.单稳态触发器
C.施密特触发器
D.555定时器
13．多谐振荡器可产生 B 。
A.正弦波
B.矩形脉冲
C.三角波
D.锯齿波 14．石英晶体多谐振荡器的突出优点是 C 。
A.速度高
B.电路简单
C.振荡频率稳定
D.输出波形边沿陡峭
3.2判断题（正确打√，错误的打×） 1．D 触发器的特性方程为n+1
Q
D =，与n Q 无关，所以它没有记忆功能。（× ）
2．RS 触发器的约束条件RS=0表示不允许出现R=S=1的输入。（√）
3．由两个TTL 或非门构成的基本RS 触发器，当R=S=0时，触发器的状态为不定。（×） 4．对边沿JK 触发器，在CP 为高电平期间，当J=K=1时，状态会翻转一次。（×） 5．同步时序电路由组合电路和存储器两部分组成。（√ ） 6．时序电路不含有记忆功能的器件。（×） 7．同步时序电路具有统一的时钟CP 控制。（ √ ） 8．采用T 或'
T 触发器也可用来构成移位寄存器。(× )
9．十进制计数器，除了采用8421编码或5421编码形式外，也可采用2421码、余3码和格雷码等其它形式的编码。(× )
10．用反馈清零法或反馈置数法实现任意进制计数器必须采用二进制计数器芯片，而不能采用十进制计数器芯片。(× )
11．施密特触发器可用于将三角波变换成正弦波。（× ） 12．施密特触发器有两个稳态。（√ ）
13．多谐振荡器的输出信号的周期与阻容元件的参数成正比。（ √ ） 14．石英晶体多谐振荡器的振荡频率与电路中的R 、C 成正比。（× ） 15．施密特触发器的正向阈值电压一定大于负向阈值电压。（√）
3.3填空题
1．一个基本RS 触发器在正常工作时，它的约束条件是R +S =1，则它不允许输入S = 0 且
R = 0 的信号。
2．触发器有两个互补的输出端Q 、Q ，定义触发器的1状态为 Q=1 ，0状态为 Q=0 ，
可见触发器的状态指的是 Q 端的状态。
3．若一个基本RS 触发器在正常工作时，不允许输入R=S=1的信号，因此它的约束条件是
R S=0?。
5．数字电路按照是否有记忆功能通常可分为两类： 组合逻辑电路 、 时序逻辑电路 。
6．时序逻辑电路按照其触发器是否有统一的时钟控制分为 同步 时序电路和 异步时序电路。
7．计数器按计数增减趋势分，有 加计数器 、 减计数器 和可逆计数器。 8． 计数器按触发器的翻转顺序分，有 同步 和 异步 计数器。 9． 一个五进制计数器也是一个 五 分频器。
2.应用能力部分
3.4试画出如图3-83（a ）所示电路的D 端及Q 端波形，输入信号波形如图题3.4（b ）所
示，设D 触发器的初始状态为0。
图3-83
3.5如图3-84所示电路是由D 触发器和与门组成的移相电路，在时钟脉冲作用下，其输出
端B A 、输出2个频率相同、相位不同的脉冲信号。试画出B A Q Q 、、、
端的时序图。
图3-84
3.6电路如图3-85所示，设触发器初始状态均为0，试画出在CP 作用下Q 1和Q 2的波形。
图3-85
3.7已知下降沿JK 触发器的K J CP 、、波形如图3-86所示，试分别画出其Q 端的波形。设1==R S d d ，触发器的初始状态为0。
图3-86
(a) (b)
3.8某同学用如图3-87（a ）所给器件构成电路，并在示波器上观察到如图3-87（b ）所示
波形。试问电路是如何连接的？请画出逻辑电路图。
图3-87
3.9如图3-88（a）所示各触发器的CP波形如图3-88（b）所示，试画出各触发器输出端Q 的波形。设各触发器的初态为0。
图3-88
3.10一个主从RS触发器，己知R、S、CP端的电压波形如图3-89所示，试画出Q、Q
端的电压波形。假定触发器的初始状态为=0Q 。
图3-89
3.11一逻辑电路如图3-90所示，试画出在CP 作用下，0?、1?、2?、3?的波形。
图3-90
3.12将图3-91所示的波形信号作用在负边沿触发器上， 试画出触发器Q 端的工作波形。设初始状态=0Q 。
图3-91
3.13试写出如图3-92(a)、(b)、(c)、(d)中各电路输出的状态函数1111
1234()++++、、、n n n n Q Q Q Q ，
并画出在图3-92(e)中给定信号作用下的1Q 、2Q 、3Q 、4Q 的电压波形。
1n n 111AQ BQ n Q +=+ 1n 22AB (A B)Q n Q +=++ 1n 33(AB AB)Q n Q +=+⊕
1n 44A Q n Q +=⊕
图3-92
3.14试分析如图3-93所示的智力竞赛抢答电路的工作原理。
图3-93
简答：“开关S”按下，触发器清零，G=0，其他任一开关闭合，G=1。
3.15用74H72和与非门组成如图3-94所示的“检1”电路(只要输入在CP下降沿时为1，Q 端就输出一串持续正向脉冲，每个脉冲宽度为CP维持低电平的时间)，这个电路常用来检测数字系统中按规定时间间隔是否有1状态出现。试说明其工作原理(即工作过程)，画出其工作波形图(输入给定周期性方波；其频率低于CP频率)。有条件者应当用实验验证。
图3-94
J A =，K 0=
1n n AQ Q n
Q +=+
D R CP Q =?
3.16分析图3-95所示时序电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程和输出方程，
画出状态转换图和时序图。
图3-95
（a ）驱动方程：n
100n
101J Q ,K 1
J Q ,K 1?==??==??
状态方程：n n n 110
0n n 1n
1
10Q Q Q Q Q Q ++?=???=?
输出方程：1Y Q =
CP
n
1Q n
0Q n 1
1Q + n 1
0Q +
Y
1 0 0 0 1 0 2
1
1
1
3 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 2
1
（b ）驱动方程：n
10110D Q A D Q Q A
?=???=???? 状态方程：n n 110
n n 1n
011Q Q A
Q Q Q A
++?=???=??
输出方程：10Y AQ Q =
CP
A
n
1Q n
0Q n 1
1Q + n 1
0Q +
Y
1 0 0 0 0 0 0
2 1 0 0 0 1 0
3 1 0 1 1 1 0
4 1 1 1 1 0 0
5 1
1
1
1
3.17试用与或非门将四个边沿D 触发器连接成双向串行输入的移位寄存器，画出其逻辑图。
接线示意图：
3.18试设计一个时序脉冲发生器，画出其逻辑图。时序脉冲波形如图3-96所示。
图3-96
3.19一个异步二进制计数器的最高工作频率为10MHz，如果每个触发器的平均传输延迟时
间为10ns，计数过程中每读取一次计数值所需时间为50ns，这个计数器最多只能有几位？
答：5位
3.20用JK触发器组成4位异步二进制减法计数器，画出其逻辑图。
3.21计数器如图3-97所示，试分析它是几进制的，画出各触发器输出端的波形图。
图3-97
CP
n 2Q
n
1Q n
0Q n 1
2Q + n 1
1Q + n 1
0Q +
1 0 0 0 0 1 1
2 0 1 1 1 1 1
3 1 1 1 1 1 0
4 1 1 0 0 0 1 5
1
1
1
五进制，无权码 波形略
3.22试分析图3-98所示逻辑电路为几进制计数器，画出各触发器输出端的波形图。
图3-98
CP
n 2Q
n
1Q n
0Q n 1
2Q + n 1
1Q + n 1
0Q +
1 0 0 0 0 0 1
2 0 0 1 0 1 0
3 0 1 0 1 1 1 4
1
1
1
四进制，无权码 波形略
3.23图3-99所示是由两片74161构成的计数器，试分析输出端Y 的脉冲频率与CP 脉冲频
率的比值是多少？
图3-99
？？？
3.24利用74163芯片，采用反馈清零法和反馈置数法两种方法构成六进制计数器，画出逻辑
图，列出状态表。
3.25设计一个七十五进制计数器，画出逻辑图。
3.26图3-100所示电路为由555定时器构成的多谐振荡器，已知F C V U CC μ01.0,10==，
Ω=Ω=k R k R 80,2021，求振荡周期T,并画出相应的u C 和u O 的波形。
图3-100
4WH 12t 0.7(R R )C 710(s)-=+=? 4WL 2t 0.7R C 5.610(s)-==?
T=1.26mS
3.27图3-101所示电路是由555定时器构成的路灯照明自动控制电路。R 为光敏电阻，受光
照时电阻值小，无光照时电阻值很大。利用继电器KA 的常开触点去控制路灯。试分析其工作原理，并说明555在此电路中构成什么型式的电路？RP 在电路中起什么作用？
图3-101
有光照时光敏电阻阻值小，R1和RP 电阻分压大，电容一旦充电达到高电压（8V ），无处放
电，输出即保持低电平，当无光照时，R1和RP 电阻分压减小，电容放电低于4V ，555输出高电平，继电器得电，灯亮。RP 整定灯亮的日照条件。
3.28试分析图3-102所示电路的逻辑功能，写出电路的驱动方程、状态方程、输出方程，
画出状态转换图和时序图，并判断电路能否自启动。
图3-102
驱动方程：01201212102J Q Q ,K 1J Q ,K 1J Q Q ,K 1
?=+=?
==??
=?=?
状态方程：n 1n n n 0120n n 1
n 1
12n n n 1n 102
2Q (Q Q )Q Q Q Q Q Q Q Q +++?=+??=??=?? 输出方程：210B Q Q Q = 五进制减法计数器
CP
n 2Q
n
1Q n
0Q n 1
2Q + n 1
1Q + n 1
0Q +
B
1 0 0 0 1 0 0 1
2 1 0 0 0 1 1 0
3 0 1 1 0 1 0 0
4 0 1 0 0 0 1 0
5 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1
1
1
1
状态转换图和时序图可由状态转换表列出。
3.29利用集成计数器构成图3-103所示两个电路，试分析各电路为几进制计数器？
图3-103
a）十三进制，b）四十一进制
3.30某铅笔厂为了统计需要，要求设计一个四十八进制计数器，试画出利用集成计数器
74HC192构成的电路。
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 ++=
使用Quartus进行多功能数字钟设计
EDA设计 使用Quartus II进行多功能数字钟设计 院系：机械工程 专业：车辆工程 姓名：张小辉 学号： 指导老师：蒋立平、花汉兵 时间： 2016年5月25日
摘要 本实验是电类综合实验课程作业，需要使用到QuartusⅡ软件，（Quartus II 是Altera公司的综合性PLD/FPGA开发软件，原理图、VHDL、VerilogHDL以及AHDL（Altera Hardware 支持Description Language）等多种设计输入形式，内嵌自有的综合器以及仿真器，可以完成从设计输入到硬件配置的完整PLD设计流程）。本实验需要完成一个数字钟的设计，进行试验设计和仿真调试，实验目标是实现计时、校时、校分、清零、保持和整点报时等多种基本功能，并下载到SmartSOPC实验系统中进行调试和验证。 关键字：电类综合实验 QuartusⅡ数字钟设计仿真
Abstract This experiment is electric comprehensive experimental course work and need to use the Quartus II software, Quartus II is Altera integrated PLD / FPGA development software, schematic and VHDL, Verilog HDL and AHDL (Altera hardware description language support) etc. a variety of design input form, embedded in its own synthesizer and simulator can complete hardware configuration complete PLD design process from design entry to). The need to complete the design of a digital clock, and debug the design of experiment and simulation, the experimental goal is to achieve timing, school, reset, keep and the whole point timekeeping and other basic functions, and then download to the smartsopc experimental system debugging and validation. Key words: Electric power integrated experiment Quartus II Digital clock design Simulation
数电课程设计多功能数字钟的电路设计
课程设计任务书 学生姓名： XXX 专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 多功能数字钟电路设计 初始条件：74LS390，74LS48，数码显示器BS202各6片，74LS00 3片，74LS04，74LS08各 1片，电阻若干，电容，开关各2个，蜂鸣器1个，导线若干。 要求完成的主要任务: 用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟，要求如下： 1.由晶振电路产生1HZ标准秒信号。 2.秒、分为00-59六十进制计数器。 3.时为00-23二十四进制计数器。 4.可手动校正：能分别进行秒、分、时的校正。只要将开关置于手动位置。可分别对秒、分、时进行连续脉冲输入调整。 5.整点报时。整点报时电路要求在每个整点前鸣叫五次低音（500HZ），整点时再鸣叫一次高音（1000HZ）。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 多功能数字钟电路设计 摘要 (1) Abstract (2) 1系统原理框图 (3) 2方案设计与论证 (4)
2.1时间脉冲产生电路 (4) 2.2分频器电路 (6) 2.3时间计数器电路 (7) 2.4译码驱动及显示单元电路 (8) 2.5校时电路 (8) 2.6报时电路 (10) 3单元电路的设计 (12) 3.1时间脉冲产生电路的设计 (12) 3.2计数电路的设计 (12) 3.2.1 60进制计数器的设计 (12) 3.2.2 24进制计数器的设计 (13) 3.3译码及驱动显示电路 (14) 3.4 校时电路的设计 (14) 3.5 报时电路 (16) 3.6电路总图 (17) 4仿真结果及分析 (18) 4.1时钟结果仿真 (18) 4.2 秒钟个位时序图 (18) 4.3报时电路时序图 (19) 4.4测试结果分析 (19) 5心得与体会 (20) 6参考文献 (21) 附录1原件清单 (22) 附录2部分芯片引脚图与功能表 (23) 74HC390引脚图与功能表 (23)
实验六 组合逻辑电路的设计与测试
实验六组合逻辑电路的设计与测试 1．实验目的 (1)掌握组合逻辑电路的设计方法； (2)熟悉基本门电路的使用方法。 (3)通过实验，论证所设计的组合逻辑电路的正确性。 2．实验设备与器材 1)数字逻辑电路实验箱，2)万用表，3)集成芯片74LS00二片。 3．预习要求 (1)熟悉组合逻辑电路的设计方法； (2)根据具体实验任务，进行实验电路的设计，写出设计过程，并根据给定的标准器件画出逻辑电路图，准备实验； (3)使用器件的各管脚排列及使用方法。 4．实验原理 数字电路中，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门；时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器。 (1)组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。设计组合逻辑电路的一般步骤是： 1)根据逻辑要求，列出真值表； 2)从真值表中写出逻辑表达式； 3)化简逻辑表达式至最简，并选用适当的器件； 4)根据选用的器件，画出逻辑电路图。 逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简。由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本。 (2)与非门74LS00芯片介绍 与非门74LS00一块芯片内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有二个输入端。其逻辑表达式为Y=AB，逻辑符号及引脚排列如图6-1(a)、(b)所示。 (a)逻辑符号(b)引脚排列 图6-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (3)异或运算的逻辑功能 当某种逻辑关系满足：输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，这种逻辑关系称为“异或”逻辑关系。 (4)半加器的逻辑功能 在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。 5．实验内容 (1)用1片74LS00与非门芯片设计实现两输入变量异或运算的异或门电路 要求：设计逻辑电路，按设计电路连接后，接通电源，验证运算逻辑。输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”；电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮红色为逻辑“1”，亮绿色为逻辑“0”。接线后检查无误，通电，用万用表直流电压20V档测量输入、输出的对地电压，并观察输出的LED颜色，填入表6-1。
组合逻辑电路习题答案
第3章 组合逻辑电路 试分析图所示组合逻辑电路的逻辑功能，写出逻辑函数式，列出真值表，说明电路完成的逻辑功能。 (b) (c) (a)A B C D L =1 =1 =1 C 2 L 1L 2L 3 图 题图 解：由逻辑电路图写出逻辑函数表达式： 图a ：D C B A L ⊕⊕⊕= 图b ：)()(21B A C AB B A C AB L C B A L ⊕+=⊕=⊕⊕= 图c ：B A B A L B A A B B A B A L B A B A L =+=+=+++==+=321 由逻辑函数表达式列写真值表： A B C D L 0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 11 0 0 0 11 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0 A B C L 1L 2 0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1 A B L 1L 20 0 0 1 0L 3 0 1 0 0 11 0 1 0 01 1 0 1 0 由真值表可知：图a 为判奇电路，输入奇数个1时输出为1；图b 为全加器L 1为和，L 2为进位；图c 为比较器L 1为1表示A>B ，L 2为1表示A=B, L 3为1表示A 多功能数字钟电路设计 一、数字电子钟设计摘要 (2) 二、数字电子钟方案框图 (2) 三、单元电路设计及相关元器件的选择 (3) 1.6进制计数器电路的设计 (3) 2.10进制计数器电路的设计 (4) 3.60进制计数器电路的设计 (4) 4.时间计数器电路的设计 (5) 5.校正电路的设计 (6) 6.时钟电路的设计 (7) 7.整点报时电路设计 (8) 8. 译码驱动及单元显示电路 (9) 四、系统电路总图及原理 (9) 五、经验体会 (10) 六、参考文献 (10) 附录A:系统电路原理图 附录B:元器件清单 一、数字电子钟设计摘要 数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。 此次设计数字钟就是为了了解数字钟的原理，从而学会制作数字钟。而且通过数字钟的制作进一步的了解各种在制作中用到的中小规模集成电路的作用及实用方法。且由于数字钟包括组合逻辑电路和时叙电路。通过它可以进一步学习与掌握各种组合逻辑电路与时序电路的原理与使用方法。 二、数字电子钟方案框图 图1 数字电子钟方案框图 三、单元电路设计和元器件的选择 1. 6进制计数器电路的设计 现要设计一个6进制的计数器，采用一片中规模集成电路74LS90N芯片，先接成十进制，再转换成6进制，利用“反馈清零”的方法即可实现6进制计数，如图2所示。 图2 2. 10进制电路设计 图3 3. 60 进数器电路的设计 “秒”计数器与“分”计数器都是六十进制，它由一级十进制计数器和一级六进制计数器连接而成，如图4所示，采用两片中规模集成电路74LS90N串接起来构成“秒”“分”计数器。 实验二组合逻辑电路的设计与测试 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。 2、加深对基本门电路使用的理解。 二、实验原理 1、组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他 功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式Z= AB =得知，可以用两 个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。 2、分析组合逻辑电路的一般步骤是： 1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； 2)化简和变换各逻辑表达式； 3)列出真值表； 4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是： 1)根据任务的要求，列出真值表； 2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式； 3)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路； 4)最后，用实验来验证设计的正确性。 4、组合逻辑电路的设计举例 1)用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有三个或四个“1”时， 输出端才为“1”。 设计步骤： 根据题意，列出真值表如表2-1所示，再添入卡诺图表2-2中。 表2-1 表决电路的真值表 表2-2 表决电路的卡诺图 然后，由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式： ABD CDA BCD ABC Z+ + + = B A+ ? = ? ABC? ACD BCD ABC 最后，画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2-1所示： 图2-1 表决电路原理图 输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量，验证逻辑功能。 三、实验设备与器材 1.数字逻辑电路实验箱。 2.数字逻辑电路实验箱扩展板。 3.数字万用表。 4.芯片74LS00、74LS02、74LS04、74LS10、74LS20。 四、实验内容实验步骤 1、完成组合逻辑电路的设计中的两个例子。 2、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过)，要求用四2输入与非门 来实现。 3、用与非门74LS00和异或门74LS86设计一可逆的4位码变换器。 要求： 1)当控制信号C=1时，它将8421码转换成为格雷码；当控制信号C=0时，它 将格雷码转换成为8421码； 2)写出设计步骤，列出码变换关系真值表并画出逻辑电路图； 3)安装电路并测试逻辑电路的功能。 五、实验预习要求 1、复习各种基本门电路的使用方法。 2、实验前，画好实验用的电路图和表格。 3、自己参考有关资料画出实验内容2、3、4中的原理图，找出实验将要使用的芯 片，以备实验时用。 六、实验报告要求 1、将实验结果填入自制的表格中，验证设计是否正确。 2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。 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 实验一基本门电路的功能和特性及组合逻辑电路实验（2学时） 实验目的及要求：掌握常用的集成门电路的逻辑功能与特性；掌握各种门电路的逻辑符号；了解集成电路的外引线排列及其使用方法；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。 实验题目：部分TTL门电路逻辑功能验证及组合逻辑电路设计之全加器或全减器。 实验二数值比较器、数据选择器（3学时） 实验目的及要求：掌握数值比较器和数据选择器的逻辑功能；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。用7486和7400、7404搭出一位数值比较器，画出其设计逻辑电路图，并验证它的运算；用74153选择器实现多数据表决器，要求3个输入中有2个或3个为1时，输出Y为高电平，否则Y为低电平。画出电路图并简述实现原理。用7400、7404、7432实现该多数表决器。 实验题目：组合逻辑电路设计之数值比较器和数据选择器 实验三计数器的应用（3学时） 实验目的及要求：掌握集成二进制同步计数器74161的逻辑功能；掌握任意进制计数器的构成方法；学习时序逻辑电路的设计及测试方法。用74161搭建一个60进制计数器电路，并将结果输出到7段数码管显示出来，画出其设计逻辑电路图并验证它的功能。 实验题目：时序逻辑电路设计之计数器的应用 74LS00: QUAD 2-INPUT NAND GATE 74LS04: HEX INVERTER 74LS32:Quad 2-Input OR Gates 74LS74: Dual Positive-Edge-Triggered D Flip-Flops with Preset, Clear and Complementary Outputs 74LS153: Dual 4-Input Multiplexer with common select inputs and individual enable inputs 74LS161: Synchronous 4-Bit Binary Counters 数电——组合逻辑电路设计 实现四位二进制无符号数乘法计算学号 姓名 专业通信工程 日期 2017.4.29 一、设计目的 设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。两个二进制数分别是被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 。被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。其中显示低位的数码管是十进制的；显示高位的数码管是二进制的，每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。所得的和即是被乘数和乘数的乘积。做到保持乘积、输出乘积，即认为实验成功，结束运算。 二、设计思路 将乘法运算分解为加法运算。被乘数循环相加，循环的次数是乘数。加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现，循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。运算结果的显示有数码管完成，显示数字的高位（进位信号）由计数器74LS161控制。 以54 为例。被乘数3210A A A A 是5，输入0101；乘数3210B B B B 是4，输入0100.将3210A A A A 输入到加法器的A 端，与B 端的二进制数相加，输出的和被送入74LS161的置数端（把这个计数器成为“置数器”）。当时钟来临，另一个74LS161（被称之为“计数器”）计1，“置数器”置数，返回到加法器的B 端，再与被乘数3210A A A A 相加……当循环相加到第四个时钟的时候，“计数器”计4，这个4在数码比较器74LS85上与乘数3210B B B B 比较，结果是相等，A=B 端输出1，经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路，截断与门。至此，被乘数变为0000，即便是再循环相加，和也不变。这个和，是多次循环相加的和，就是乘积。高位显示电路较为独立，当加法器产生了进位信号，CA 端输出了一个高电平脉冲，经过非门变为下 【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 ? = + = + = EDA技术课程设计 多功能数字钟 学院：城市学院 专业、班级： 姓名： 指导老师： 20XX年12月 目录 1、设计任务与要求 (2) 2、总体框图 (2) 3、选择器件 (2) 4、功能模块 (3) （1）时钟记数模块 (3) （2）整点报时驱动信号产生模块 (6) （3）八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块 (7) （4）驱动八段字形译码输出模块 (8) （5）高3位数和低4位数并置输出模块 (9) 5、总体设计电路图 (10) （1）仿真图 (10) （2）电路图 (10) 6、设计心得体会 (11) 一、设计任务与要求 1、具有时、分、秒记数显示功能，以24小时循环计时。 2、要求数字钟具有清零、调节小时、分钟功能。 3、具有整点报时，整点报时的同时输出喇叭有音乐响起。 二、总体框图 多功能数字钟总体框图如下图所示。它由时钟记数模块（包括hour、minute、second 三个小模块）、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块（seltime）、驱动八段字形译码输出模块（deled）、整点报时驱动信号产生模块（alart）。 系统总体框图 三、选择器件 网络线若干、共阴八段数码管4个、蜂鸣器、hour(24进制记数器)、minute(60进制记数器)、second(60进制记数器)、alert(整点报时驱动信号产生模块)、 seltime(驱动4位八段共阴扫描数码管的片选 驱动信号输出模块)、deled(驱动八段字形译 码输出模块)。 四、功能模块 多功能数字钟中的时钟记数模块、驱动8位八段共阴扫描数码管的片选驱动信号输出模块、驱动八段字形译码输出模块、整点报时驱动信号产生模块。 (1) 时钟记数模块： <1.1>该模块的功能是：在时钟信号（CLK）的作用下可以生成波形；在清零信号（RESET）作用下，即可清零。 VHDL程序如下： library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity hour24 is port( clk: in std_logic; reset:instd_logic; qh:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0); ql:BUFFER STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); end hour24; architecture behav of hour24 is begin process(reset,clk) begin if reset='1' then qh<="000"; ql<="0000"; elsif(clk'event and clk='1') then if (qh<2) then if (ql=9) then ql<="0000"; qh<=qh + 1; else ql<=ql+1; end if; else if (ql=3) then ql<="0000"; qh<="000"; else ql<=ql+1; end if; end if; end if; end process; end behav; 仿真波形如下： 多功能数字钟电路的设计与制作 一、设计任务与要求 设计和制作一个多功能数字钟，要求能准确计时并以数字形式显示时、分、秒的时间，能校正时间，准点报时。 二、方案设计与论证 1．数字钟设计原理 数字电子钟一般由振荡器、译码器、显示器等几部分电路组成，这些电路都是数字电路中应用最广的基本电路。振荡器产生的1Hz的方波，作为秒信号。秒信号送入计数器进行计数，并把累计的结果以“时”、“分”、“秒”的数字显示出来。“秒”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的六十进制计数电路实现；“分”的计数、显示电路与“秒”的相同；“时”的计数、显示由两级计数器和译码器组成的二十四进制计数电路实现。所有计时结果由七段数码管显示器显示。用4个与非门构成调时电路，通过改变方波的频率，进行调时。最后用与非门和发光二极管构成整点显示部分。 2．总体结构框图如下： 图14 总体框图 三、单元电路设计与参数计算 1．脉冲产生电路 图15 晶振振荡器原理图 图16 555定时器脉冲产生电路原理图 振荡器可由晶振组成(如图15)，也可以由555定时器组成。图16是由555定时器构成的1HZ 的自激振荡器，其原理是： 第一暂态2、6端电位为Vcc 3 1 ，则输出为高电平，三极管不导通，电容C 充电，此 时2、6端电位上升。当上升至大于Vcc 3 2 时，输出为低电平，三极管导通，电容C 放电， 11 21 C 1 R C 2 R O 此时2、6端电位下降，下降至Vcc 3 1 时，输出高电平，以此循环。根据公式C R R f )2(43.121+≈ 得，此时频率为0.991。 图17 555定时器波形关系 图18 555定时器产生1Hz 方波原理图 2．时间计数电路 图19 74LS161引脚图 74LS161功能表 v V 2 3 V 1 3 v U 1 74L S 161D Q A 14Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15A 3B 4C 5D 6 E N P 7E N T 10 ~L O A D 9~C L R 1 C L K 2 实验一 组合逻辑电路的设计 一、实验目的： 1、 掌握组合逻辑电路的设计方法。 2、 掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 3、 加深FPGA 设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。 4、 理解“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。 5、 理解组合逻辑电路的特点。 二、实验的硬件要求： 1、 EDA/SOPC 实验箱。 2、 计算机。 三、实验原理 1、组合逻辑电路的定义 数字逻辑电路可分为两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路中不包含记忆单元（触发器、锁存器等），主要由逻辑门电路构成，电路在任何时刻的输出只和当前时刻的输入有关，而与以前的输入无关。时序电路则是指包含了记忆单元的逻辑电路，其输出不仅跟当前电路的输入有关，还和输入信号作用前电路的状态有关。 通常组合逻辑电路可以用图1.1所示结构来描述。其中，X0、X1、…、Xn 为输入信号， L0、L1、…、Lm 为输出信号。输入和输出之间的逻辑函数关系可用式1.1表示： 2、组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路的设计任务是根据给定的逻辑功能，求出可实现该逻辑功能的最合理组 合电路。理解组合逻辑电路的设计概念应该分两个层次：（1）设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；（2）考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的，设计最优化是设计人员必须努力达到的目标。 在设计组合逻辑电路时，首先需要对实际问题进行逻辑抽象，列出真值表，建立起逻辑模型；然后利用代数法或卡诺图法简化逻辑函数，找到最简或最合理的函数表达式；根据简化的逻辑函数画出逻辑图，并验证电路的功能完整性。设计过程中还应该考虑到一些实际的工程问题，如被选门电路的驱动能力、扇出系数是否足够，信号传递延时是否合乎要求等。组合电路的基本设计步骤可用图1.2来表示。 3、组合逻辑电路的特点及设计时的注意事项 ①组合逻辑电路的输出具有立即性，即输入发生变化时，输出立即变化。（实际电路中 图 1.1 组合逻辑电路框图 L0=F0(X0,X1,···Xn) · · · Lm=F0(X0,X1,···Xn) （1.1） 图 1.2 组合电路设计步骤示意图图 组合逻辑电路设计实验报告 1.实验题目 组合电路逻辑设计一： ①用卡诺图设计8421码转换为格雷码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③记录输入输出所有信号的波形。 组合电路逻辑设计二： ①用卡诺图设计BCD码转换为显示七段码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③把转换后的七段码送入共阴极数码管，记录显示的效果。 2.实验目的 （1）学习熟练运用卡诺图由真值表化简得出表达式 （2）熟悉了解74LS197元件的性质及其使用 3.程序设计 格雷码转化： 真值表如下： 卡诺图： 1 010100D D D D D D G ⊕=+= 2 121211D D D D D D G ⊕=+= 3232322D D D D D D G ⊕=+= 33D G = 电路原理图如下： 七段码显示： 真值表如下： 卡诺图： 2031020231a D D D D D D D D D D S ⊕++=+++= 10210102b D D D D D D D D S ⊕+=++= 201c D D D S ++= 2020101213d D D D D D D D D D D S ++++= 2001e D D D D S += 2021013f D D D D D D D S +++= 2101213g D D D D D D D S +++= 01213g D D D D D S +⊕+= 电路原理图如下： 4.程序运行与测试 格雷码转化： 逻辑分析仪显示波形： 1、在一旅游胜地，有两辆缆车可供游客上下山，请设计一个控制缆车正常运行的逻辑电路。要求：缆车A和B在同一时刻只能允许一上一下的行驶，并且必须同时把缆车的门关好后才能行使。设输入为A、B、C，输出为Y。（设缆车上行为“1”，门关上为“1”，允许行驶为“1”）(1) 列真值表；（4分） （2）写出逻辑函数式；（3分） （3）用基本门画出实现上述逻辑功能的逻辑电路图。（5分） 解：（1）列真值表：（3）逻辑电路图： （2）逻辑函数式： 2、某同学参加三类课程考试，规定如下：文化课程（A）及格得2分，不及格得0分；专业理论课程（B）及格得3分，不及格得0分；专业技能课程（C）及格得5分，不及格得0分。若总分大于6分则可顺利过关（Y），试根据上述内容完成： （1）列出真值表； （2）写出逻辑函数表达式，并化简成最简式； （3）用与非门画出实现上述功能的逻辑电路。 （3）逻辑电路图 (2)逻辑函数表达式3、中等职业学校规定机电专业的学生，至少取得钳工(A)、车工(B)、电工(C)中级技能证书的任意两种，才允许毕业（Y）。试根据上述要求：（1）列出真值表；（2）写出逻辑表达式，并化成最简的与非—与非形式；（3）用与非门画出完成上述功能的逻辑电路。 解：（1 （3）逻辑电路： （2）逻辑表达式： 最简的与非—与非形式： 4、人的血型有A、B、AB和O型四种，假定输血规则是：相同血型者之间可输出，AB血型者可接受其他任意血型，任意血型者可接受O型血。图1是一个输血判断电路框图，其中A1A0表示供血者血型，B1B0表示受血者型，现分别用00、01、10和 11表示A、B、AB和O四种血型。Y为判断结果，Y=1表示可以输血，Y=0表示不允许输血。请写出该判断电路的真值表、最简与—或表达式，并画出用与非门组成的逻辑图。 输血判断电路框图： 解：（1）真值表：（3）逻辑图： 课程设计任务书 题目: 多功能数字钟的设计与实现 初始条件： 本设计既可以使用集成译码器、计数器、定时器、脉冲发生器和必要的门电路等，也可以使用单片机系统构建多功能数字钟。用数码管显示时间计数值。 要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1、课程设计工作量：1周。 2、技术要求： 1）设计一个数字钟。要求用六位数码管显示时间，格式为00：00：00。 2）具有60进制和24进制（或12进制）计数功能，秒、分为60进制计数，时为24进制（或12进制）计数。 3）有译码、七段数码显示功能，能显示时、分、秒计时的结果。 4）设计提供连续触发脉冲的脉冲信号发生器， 5）具有校时单元、闹钟单元和整点报时单元。 6）确定设计方案，按功能模块的划分选择元、器件和中小规模集成电路，设计分电路，画出总体电路原理图，阐述基本原理。 3、查阅至少5篇参考文献。按《******大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 1、2013年 3 月18 日，布置课设具体实施计划与课程设计报告格式的要求说明。 2、2013 年3 月22日至2013 年5 月10 日，方案选择和电路设计。 3、2013 年5 月25 日至2013 年7 月2 日，电路调试和设计说明书撰写。 4、2013 年7 月5 日，上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日 目录 1 引言 (1) 1.1 数字钟简介 (1) 1.2 EWB简介 (1) 2 方案选择 (3) 3 系统框图 (4) 4 分电路设计 (5) 4.1 脉冲产生电路 (5) 4.1.1设计要求 (5) 4.1.2所需元件 (6) 4.1.3元件介绍 (6) 4.1.4参数计算 (7) 4.1.5电路设计 (8) 4.2计数电路 (9) 4.2.1秒电路 (9) 4.2.2分电路 (11) 4.2.3时电路 (13) 4.3显示电路 (14) 4.3.1所需元件 (14) 4.3.2元件介绍 (14) 4.3.3原理说明 (14) 4.3.4电路设计 (15) 4.4整点报时电路 (15) 多功能数字钟电路设计 1设计内容简介 数字钟是一个简单的时序组合逻辑电路，数字钟的电路系统主要包括时间显示，脉冲产生，报时，闹钟四部分。脉冲产生部分包括振荡器、分频器；时间显示部分包括计数器、译码器、显示器；报时和闹钟部分主要由门电路构成，用来驱动蜂鸣器。 2设计任务与要求 Ⅰ以十进制数字形式显示时、分、秒的时间。 Ⅱ小时计数器的计时要求为“24翻1”，分钟和秒的时间要求为60进位。 Ⅲ能实现手动快速校时、校分； Ⅳ具有整点报时功能，报时声响为四低一高，最后一响为整点。 Ⅴ具有定制控制（定小时）的闹钟功能。 Ⅵ画出完整的电路原理图 3主要集成电路器件 计数器74LS162六只；74LS90三只；CD4511六只；CD4060六只；三极管74LS191一只；555定时器1只；七段式数码显示器六只，74LS00 若干；74LS03(OC) 若干；74LS20 若干；电阻若干，等 4设计方案 数字电子钟的原理方框图如图（1）所示。该电路由秒信号发生器、“时，分，秒”计数器、译码器及显示器、校时电路、整点报时电路、闹钟定时等电路组成。秒信号产生器决定了整个计时系统的精度，故用石英晶体振荡器加分频器来实现。将秒信号送入“秒计时器”，“秒计时器”采用六十进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用六十进制计数器，每60分钟，发出一个“时脉冲”，该信号经被送到“时计数器”作为“时计数器”的时钟脉冲，而“时计数器”采用二十四进制计数器，实现“24翻1”的计数方式，可实现对一天二十四小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态通过七段式显示译码器译码，通过刘伟LED 七段显示器显示出来。整点报时电路是根据计时系统的输出状态产生一脉冲信号，然后触发一音频发生器实现整点报时，定时电路与此类似。校时电路是用“时”、“分”、“秒”显示数 实验二组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。 二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。 三、预习要求及思考题 1．预习要求： 1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题 在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？ 四、实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： 1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图； 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。 五、实验内容 1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。 3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）实现的表达式。 4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。按图选择需要的集成块及门电路连线，将A i、B i、C i接逻辑开关，输出Si、Ci+1接发光二极管。改变输入信 号的状态验证真值表。 2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（B），一枪打兔子（C）。 规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。（请按照设计步骤独立完成之） 五、实验报告要求： 1．画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2．设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3．总结中规模集成电路的使用方法及功能。多功能数字钟电路设计
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