数字电路实验

1、课程介绍课程介绍1234实验目的实验目的v 掌握简单掌握简单数字系统数字系统的分析和设计方法的分析和设计方法v 熟练合理的选用集成电路器件熟练合理的选用集成电路器件v 提高电路布局、布线及检查和排除故障能力提高电路布局、布线及检查和排除故障能力实验说明实验说明实验内容实验内容v1. 彩灯控制器彩灯控制器（难度等级（难度等级0.8） 用适当中小规模集成电路设计一个用适当中小规模集成电路设计一个12路彩灯控制器路彩灯控制器 控制器在时钟信号的作用下依次点亮红、黄、绿三种控制器在时钟信号的作用下依次点亮红、黄、绿三种颜色共计颜色共计12个发光二极管个发光二极管 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将

2、设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 12路彩灯顺时针匀速一次点亮，每个彩灯点亮时间路彩灯顺时针匀速一次点亮，每个彩灯点亮时间1s 12路彩灯可以顺时针、逆时针两个方向依次点亮，转路彩灯可以顺时针、逆时针两个方向依次点亮，转动速度手动或自动可调动速度手动或自动可调v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第189页页 1.v扩展要求（自主选择）扩展要求（自主选择） 增加转动速度、转动方向手动或自动可调功能增加转动速度、转动方向手动或自动可调功能实验效果示例实验效果示例实验内容实验内容v2. 累加器累加器（难度等级（难度等级0.9） 用适当的中、小规模集成电路实现一个四位并行加

3、法用适当的中、小规模集成电路实现一个四位并行加法器设计器设计 具有异步清零控制具有异步清零控制 具有累加使能控制，高电平允许累加、低电平输出数具有累加使能控制，高电平允许累加、低电平输出数据保持据保持v要求要求 用用6个个分别作为分别作为4位输入数据、异步清零控制和累位输入数据、异步清零控制和累加使能控制加使能控制 用用2位位LED数码管显示累加结果数码管显示累加结果实验内容实验内容v2. 累加器累加器v2. 1 累加器累加器设计提示设计提示 输入的输入的4位二进制数为位二进制数为8421BCD码码 可以对多个任意十进制数累加求和可以对多个任意十进制数累加求和 具有溢出报警功能，累加结果超过具

4、有溢出报警功能，累加结果超过99报警并发出声响报警并发出声响 累加器的累加器的2个数据输出都必须是个数据输出都必须是8421BCD码才能用数码才能用数码管正常显示码管正常显示 输出数据的十位计数时钟脉冲触发沿要先于个位寄存输出数据的十位计数时钟脉冲触发沿要先于个位寄存器触发沿到达器触发沿到达 所需要的各种频率脉冲由所需要的各种频率脉冲由50MHz主时钟分频得到主时钟分频得到实验内容实验内容实验内容实验内容v2. 累加器累加器v2. 3 累加模块设计提示累加模块设计提示实验内容实验内容v2. 累加器累加器v2. 4 动态显示电路设计提示动态显示电路设计提示实验内容实验内容v3. m序列发生器序列

5、发生器（难度等级（难度等级0.9） 用适当的中小规模集成电路设计一个周期为用适当的中小规模集成电路设计一个周期为7的的m序序列发生器列发生器 m序列串行输出频率为序列串行输出频率为1Hz 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 利用串并转换原理将利用串并转换原理将m序列串行输出转换成七位并行序列串行输出转换成七位并行数据显示在彩灯上数据显示在彩灯上v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第189页页 3.实验内容实验内容v4. 点阵显示控制器点阵显示控制器（难度等级（难度等级1） 设计一个点阵显示控制器设计一个点阵显示控制器 将设计下载到

6、实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 在在16X16点阵屏上实现点阵屏上实现4个汉字或图形的滚动显示个汉字或图形的滚动显示 显示内容可以使用显示内容可以使用LPM_ROM块，用块，用.mif文件存储汉文件存储汉字笔画字笔画 滚动速度为滚动速度为1Hz或可调或可调v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第190页页 4.实验内容实验内容v4. 点阵显示控制器点阵显示控制器v点阵显示示例点阵显示示例 利用利用lpm_rom自己描点汉字自己描点汉字 扩展要求：滚动速度手动或自动可调扩展要求：滚动速度手动或自动可调实验内容实验内容v5. 乘法器乘法器（难度

7、等级（难度等级1） 用适当的中规模电路设计一个用适当的中规模电路设计一个4位二进制乘法器位二进制乘法器 利用移位相加原理利用移位相加原理 完成对主要模块的仿真完成对主要模块的仿真 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 用用8个开关分别作为个开关分别作为2个个4位输入数据位输入数据 输出结果用输出结果用LED数码管显示数码管显示v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第190页页 5.实验内容实验内容v6. 数字钟数字钟（难度等级（难度等级1.1） 设计一个具有显示时、分、秒的数字钟设计一个具有显示时、分、秒的数字钟 可以用按键调节时间可

8、以用按键调节时间 可以整点报时，可以设置闹钟时间，到达设定时间以可以整点报时，可以设置闹钟时间，到达设定时间以声响方式提示声响方式提示 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 用用6个数码管显示，用按键调节时间个数码管显示，用按键调节时间 用开关切换用开关切换“时钟模式时钟模式” 与与“闹钟模式闹钟模式”v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第190页页 6.实验内容实验内容v7. 简易计算器简易计算器（难度等级（难度等级1） 利用利用lpm例化元件和适当的中小规模时序、组合门电例化元件和适当的中小规模时序、组合门电路设计一个路设计一个

9、4位简易计算器位简易计算器 实现实现2个个4位二进制数的加、减、乘、除运算位二进制数的加、减、乘、除运算 完成主要模块的波形仿真完成主要模块的波形仿真 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试v要求要求 用用8个开关分别作为个开关分别作为2个个4为输入数据为输入数据 运算结果用数码管显示运算结果用数码管显示v参见参见数字电子技术实践教程数字电子技术实践教程第第190页页 7.实验内容实验内容实验内容实验内容v9. 自动售票机自动售票机（难度等级（难度等级1.1） 自动售票机只出售自动售票机只出售1角、角、2角、角、5角和角和1元元4种车票种车票 只接收只接收1角

10、、角、5角和角和1元硬币，每次只能出售元硬币，每次只能出售1张车票张车票 若投入钱数不够，将硬币退出并报警，报警时长若投入钱数不够，将硬币退出并报警，报警时长3s 若投币足够，送出车票，若有余额自动找零若投币足够，送出车票，若有余额自动找零 自动售票机具有累加销售额的功能自动售票机具有累加销售额的功能v要求要求 所有币额用数码管显示所有币额用数码管显示 投入投入3种硬币用按键模拟种硬币用按键模拟 出票用出票用4个不同位置发光二极管显示个不同位置发光二极管显示自主实验内容自主实验内容v10. 用硬件描述语言设计综合逻辑电路用硬件描述语言设计综合逻辑电路 从上述题目中选择一个，或一个选题中的部分模块从上述题目中选择一个，或一个选题中的部分模块用用VHDL或或VerilogHDL完成逻辑设计完成逻辑设计 完成对逻辑设计的波形仿真完成对逻辑设计的波形仿真 将设计下载到实验箱并进行硬件功能测试将设计下载到实验箱