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。Seven-Scejnent IndicatorInputs From rouble - Switches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 合计不超过20个。b. 利用第六章中的 MSI器

2、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。To Door 1To Door 2To Alami若某人有一张含有与某个门对应密码的卡，并输入了该卡指定的键盘授权码，就可以打开这道门，读卡器的输出结果如下:AB无卡插入00Door 1的有效密码01Door 2的有效密码r11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

3、码 CDE组成。输出为XYZ（如果 X=1，Door 1 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）：编号BC码数码管编号ABCD12345670000011111110001112 :00r 10*11113001111111401001115011*1111601101111701111118100

4、011111119100111111图1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）ABrABrF1CD000111102CD00011110F001100111r01110111r11111111r101101ABFFABfF3CD000111104CD00011110f001110011f01111011F1111111r1011011ABrrABTr5CD000111106CD00011110r001100111r010111F1111f1011101Tr、AB7CD00011110f0011r0111r111r1011图2数码管1-7卡诺图因为BCD码只是用了

5、0000-1001，还有六个二进制数没有使用，为了减少与非门 的使用数量，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+BD +A=(BC D) (CD) (D D ) A；2: F=C D +B +CD=(C D ) (CD) B;3: F=(A B CD )4: F=BC D+B D +B C+CD =(BC D) (B D ) (B C)(CD)5: F=B D +CD =(B D

6、 ) (CD)6: F=BC D+BD +c D +A=(BC D) (BD ) (C D ) A7: 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) 、(B D ) 、(B C)、(CD ) 、(BD ) 、(BC D) 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。VDDS15V:LZX键=空格U1ABS5U2A7404N键=空格CS6键=空格D7键=空格U3A7404NU4A7404NABU7B :7400N57420N7

7、420NU14B 1U15BCDD-7410NU19B CD3AU5BD r-400NCDu20b NU21bCD7400NU22B BDHl7400N7420C7410NU16B74201B7420N5U22CU12B U17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） 、（B D ）、（B C）、（CD ） 、（BD ） 、（BC D） 七个逻辑关系，然后用与非门输出。 电路如图4所示图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,

8、SEGE,SEGF,SEGG); in put A,B,C,D,EN;output SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,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

9、=7b0011111;7: SEGS=7b1110000;8: SEGS=7b1111111;9: SEGS=7b1110011;default SEGS=7bx;endcaseelse SEGS=7b0;SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG=SEGS; enden dmodule题目二、根据问题可以得到下面的真值表:ABCDEXYZ00*0000110110 10 10111010010*00 n1 n1101101011101010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： EJCrr ErCrrXDE00011110ZDE00011110000011 1011011111111101101图6 A=0时真值表当A=1时:Y E dec0001r1110ZEDErC00r0111r100000111101101111r 1111111110r 101111