余三码转换成2421码课程设计.docx
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余三码转换成2421码课程设计.docx
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余三码转换成2421码课程设计
学号:
课程设计
题目
数字逻辑
设计题目
余三码转换成2421码
学院
计算机科学与技术
专业
计算机科学与技术
班级
姓名
指导教师
年
月
日
目录
一、课程设计任务书………………………………………………………………2
(一)课程设计题目……………………………………………………………2
(二)要求完成设计的主要任务……………………………………………2
(三)课程设计进度安排………………………………………………………2
二、课程设计正文…………………………………………………………………3
1设计目的………………………………………………………………………………3
2题目理解和功能描述…………………………………………………………………3
3逻辑电路设计具体步骤………………………………………………………………4
3.1第1步,根据余3码与2421码得具体组合,写出输出函数………………4
3.2第2步,化简输出函数表达式………………………………………………5
3.3第3步,根据激励函数表达式,画出逻辑电路图…………………………5
4设计中使用的集成电路名称及引脚编号…………………………………………6
4.1集成电路74LS04引脚编号…………………………………………………6
4.2集成电路74LS08引脚编号…………………………………………………6
4.3集成电路74LS32引脚编号…………………………………………………6
4.4集成电路74LS86引脚编号…………………………………………………7
5电路图的连接、调试和测试………………………………………………………7
5.1电路图的连接………………………………………………………………7
5.2电路图的调试和测试…………………………………………………………7
5.3测试中出现的问题及分析解决………………………………………………7
5.4调试和测试组合逻辑电路个人体会…………………………………………8
6电路连接实物图和现象…………………………………………………………9
6.1集成电路连接图………………………………………………………………9
6.2实验现象………………………………………………………………………10
7余三码转成2421码电路设计总结和心得……………………………………10
7.1余3码转成2421码电路设计总结……………………………………………10
7.2课程设计心得…………………………………………………………………11
三、本科生课程设计成绩评定表……………………………………………12
课程设计任务书
学生姓名专业班级
指导教师学院名称计算机科学与技术学院
一、题目:
余3码转换成2421BCD码
原始条件:
使用“与”门(74LS08)、“或”门(74LS32)、非门(74LS04),设计余3码转换成8421BCD码。
二、要求完成设计的主要任务如下:
1.能够运用数字逻辑的理论和方法,把时序逻辑电路设计和组合逻辑电路设计相结合,设计一个有实际应用的数字逻辑电路。
2.使用同步时序逻辑电路的设计方法,设计余3码转换成2421BCD码。
写出设计中的三个过程。
画出课程设计图。
3.根据74LS08、74LS32、74LS04集成电路引脚号,在设计好的余3码转换成2421BCD码电路图中标上引脚号。
4.在试验设备上,使用74LS08、74LS32、74LS04集成电路连接、调试和测试余3码转换成2421BCD码电路。
三、课程设计进度安排:
序号
课程设计内容
所用时间
1
设计余3码转换成2421BCD码电路
1天
2
电路连接、调试和测试
3天
3
分析总结设计,撰写课程设计
1天
合计
5天
指导教师签名:
年月11日
系主任(责任教师)签名:
年月11日
余3码转换成2421码
1设计目的
1、深入了解与掌握组合逻辑电路的设计过程;
2、了解和掌握74LS08、74LS32、74LS04集成电路的内部连线布局和功能;
3、能够根据电路图连接好实物图,并实现其功能。
学会设计过程中的检验与完善。
2题目理解和功能描述
用数字逻辑实验板和若干集成芯片实现如下功能:
利用逻辑电平区域中八盏灯的前四盏作为实验于3码的输入,后四盏灯作为2421码输出。
其中以第1盏灯(K1)作为余3码的最高位输入A,第二盏灯(K2)作为余3码的第二位输入B,第三盏灯(K3)作为余3码的第三位输入C,第四盏灯(K4)作为余3码的第四位输入D。
剩下四盏灯依次作为2421码第一位(B22)、第二位(B4)、第三位(B2)、第四位(B1)输出。
具体组合见下表(无关小项为列出):
余3码
2421码
A
B
C
D
B22
B4
B2
B1
0
0
1
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
注:
0表示灯亮,1表示灯熄灭
3逻辑电路设计具体步骤
第1步,根据余3码与2421码得具体组合,确定输入输出量后,分别选取2421码各输出取值组合为“1”对应的余3码,写出输出函数。
具体逻辑函数表达式为:
B22(A,B,C,D)=∑m(5,6,7,8,9)+∑d(10,11,12,13,14,15)
B4(A,B,C,D)=∑m(4,6,7,8,9)+∑d(10,11,12,13,14,15)
B2(A,B,C,D)=∑m(2,3,5,8,9)+∑d(10,11,12,13,14,15)
B1(A,B,C,D)=∑m(1,3,5,7,9)+∑d(10,11,12,13,14,15)
第2步,化简输出函数表达式(本实验的输出即为四个的输出)。
下面采用用卡诺图将上述逻辑函数化简。
卡诺图如下:
ABCD
00
01
11
10
00
d
0
1
1
01
d
0
d
1
11
0
0
d
1
10
d
0
d
1
ABCD
00
01
11
10
00
d
0
1
0
01
d
0
d
1
11
0
1
d
1
10
d
0
d
1
B22B4
CDAB
00
01
11
10
00
d
0
1
1
01
d
1
d
0
11
0
0
d
1
10
d
1
d
0
ABCD
00
01
11
10
00
d
1
1
1
01
d
0
d
0
11
0
d
d
0
10
d
1
d
1
B2B1
根据卡诺图和卡诺圈化简规则,化简中由于无关小项对结果没有影响,因此可以采用无关小项进行化简,以使函数最简,最终间上述函数化简为:
B22(A,B,C,D)=A
B4(A,B,C,D)=AB+AD+AC+BCD
B2(A,B,C,D)=AB+A
+B
D+ACD+BC
=A(C⊙D)+B(C
D)
B1(A,B,C,D)=
激励函数表达式说明:
在画卡诺圈的过程中,用到了无关最小项d;在B2化简中利用异或门设计电路,这样可以大量的减少芯片的运用。
同时大大简化了电路
第3步,画出逻辑电路图。
根据输出函数表达式,画出余3码转成2421码得电路图。
具体电路图如下:
4设计中使用的集成电路名称及引脚编号
5V131210987
1.74LS04
非门
(注明:
13、10、8、1、3、5为输入
123456地12、9、7、2、4、为输出)
5V1312111098
2.74LS08
与门
123456地(注明:
13、12,10、9,1、2,4、5为输入,11,8,3,6为对应输出)
5V1312111098
(注明:
13、12,10、9,1、2,4、5为输入,11,8,3,6为对应输出)
3.74LS32
或门
123456地
4.74LS86异或门
5V1312111098
123456地
(注明:
13、12,10、9,1、2,4、5为输入,11,8,3,6为对应输出)
5余3码转成2421码电路图的连接、调试和测试
5.1电路的连接
根据设计电路图,对照集成电路名称及引脚编号对电路进行连接。
其中,输入A连接k1,输入B连接k2、输入C连接k3、输入D连接k4。
连接过程中遵循着如下顺序:
1、连接每一个集成电路的电源端(vcc)和接地端(GND),每一个集成电路的电源和接地都是并联接入。
2、检查器件的是否能正常工作。
对每一个器件的输入、输出进行检查,以便顺利进入计数器的连接,较少错误的干扰。
3、计数器接线,接线顺序依照输出函数表达式的顺序,以免出现漏连、错连的现象。
5.2电路的调试和测试
给连接好的电路接通电源进行检测,一次按照初始对应表中的A、B、C、D各个输入组合,其中“0”表示输入灯亮,“1”表示输入灯熄灭,然后观察B22、B4、B2、B1各个输入组合情况,即灯的亮与熄灭情况的组合,经过多次控制输入组合,输出组合与理论分析基本相符合。
5.3测试中出现的问题及分析解决
电路图链接好后,测试中遇到了而一些问题。
比如:
Ø电路板松动导致电路接触不良,从而影响输出情况。
解决措施:
首先用手按压松动的门电路,使输出正确。
其次,如果用手按住门电路时输出正确,松手又出现错误,将,门电路换个位置插入。
Ø电路门电路出现问题。
在测试过程中还遇到无论怎样调整输入组合,B2输出灯均熄灭的情况,其余灯熄灭情况均正确。
解决措施:
在排除电路连接问题后,猜测门电路出现问题,于是将与B2输出有关的门电路取下测试,发现非门电路出现问题,于是更换一个非门后,电路结果恢复正常。
Ø电路排线布局不好,线路交叉叫严重,或者部分引脚线挨在一起,影响输出。
解决措施:
将电路拆除,重新连接和布局,是线路尽量少交叉,将一些较长的引脚剪短,防止互联;另外连线过程必须十分小心谨慎,因为插口较多较密,不小心可能会差错,无法达到设计预期的效果。
5.4调试和测试组合逻辑电路个人体会
1)实验开始前,检查并确定实验设备上的集成电路是否符合要求,即检查各门电路是否正常工作,通过其门电路特性,调整输入,观察输出是否正确。
2)再进一步按照电路图连接组合逻辑电路,连接时要做到布局良好,是连接线尽可能少的交叉,并注意各个线的引脚是否连接,导线在插孔中一定要牢固接触,集成电路引脚与引脚之间的连线一定要良好,不要连飞线。
3)连接好后再整体检查一遍,确保无误后再进行调试和测试。
4)组合逻辑电路连线时,为了防止连线时出错,可以在每连接一根线以后,组合逻辑电路图中做一个记号,这样可以避免联线搞错,连线漏掉,多余连线的现象发生。
6集成电路连接实物图和实验现象
6.1集成电路连接图
经过调试和测试,生成最终的设计方案,如下为设计结果的集成电路连接实物图:
6.2实验现象
具体实验现象见下表:
余3码输入灯的亮灭组合
2421码输出灯的亮灭组合
A
B
C
D
E
F
G
H
亮
亮
灭
灭
亮
亮
亮
亮
亮
灭
亮
亮
亮
亮
亮
灭
亮
灭
亮
灭
亮
亮
灭
亮
亮
灭
灭
亮
亮
亮
灭
灭
亮
灭
灭
灭
亮
灭
亮
亮
灭
亮
亮
亮
灭
亮
灭
灭
灭
亮
亮
灭
灭
灭
亮
亮
灭
亮
灭
亮
灭
灭
亮
灭
灭
亮
灭
灭
灭
灭
灭
亮
灭
灭
亮
亮
灭
灭
灭
灭
7余3码转成2421码电路设计总结和心得
7.1余3码转成2421码电路设计总结
本次课程设计是一次典型的时序逻辑电路设计实验,在实验过程中主要利用到组合逻辑电路的设计思想,按照上述步骤按部就班的进行实验。
列出余3码和对应2421码的组合,然后利用卡诺图进行化简,在化简中充分利用了无关小项对输出函数结果没有影响这一条件,对输出函数进一步简化,不仅减少了逻辑电路的个数,而且减少了很多有电路复杂带来的错误结果和不良影响。
余三码转化成2421BCD码,由于所画卡诺图,以及转化成不同的门电路,有多种设计方案,只要能达到实验效果的都算符合要求,但是在实验时考虑到芯片与导线的有限,我们应该简化实验过程和试验线路,选择最简单最合理的来进行连接电路。
但是在实验过程中我们难免会遇到各种各样的现象,所以需要调试来发现问题,以寻找最佳解决方案。
本次实验的精髓部分在于卡诺图的化简过程,实验中经过反复的研究发现,如果实验完全依赖与与门、或门、非门,这样是电路异常的繁琐,所以,在设计的过程中,我们引入异或门电路,这样大大简化了电路。
实验过程中必须讲究协作精神,分工明确,积极配合。
连接线路时必须记住插口的次序,否则找不到时再回去搜索会浪费时间,而且常常找不到错误,使得整个线路需要重连
7.2课程设计心得
本次课程设计中的最大感觉是理论和实践上的双重收获,对数字逻辑这门课程有了更深刻的理解和认识。
在实验中不但认识了集成电路74LS08、74LS32、74LS04、74LS86的作用,而且通过对他们的组合运用实现了计数器的功能。
在实验的过程中,我们的团队精神发挥的比较好,通过共同的探讨、明确的分工,一个同学负责记录连线的引脚,一个同学负责指挥电路的连接,以免有误。
在实验过程中交流思想,互相促进提高,但是线路连好后,实验效果却并不理想。
检查后,线路连接正确。
最终通过仔细的商讨以及调试,发现问题并一起解决问题,在与探讨问题的过程中,我们克服了许多困难,每个人都收获了很多,受受益匪浅。
数字逻辑这门课程是计算机专业的基础课程,也是开启计算机硬件领域的基石。
通过这次课程设计,增强了我对组合逻辑电路和时序逻辑电路的认识,提高了对专业的兴趣,以使我对以后的专业课程有了更加积极的展望。
本科生课程设计成绩评定表
班级:
计算机班 姓名:
学号:
序号
评分项目
满分
实得分
1
学习态度认真、遵守纪律
10
2
设计分析合理性
10
3
设计方案正确性、可行性、创造性
20
4
设计结果正确性
40
5
设计报告的规范性
10
6
设计验收
10
总得分/等级
评语:
注:
最终成绩以五级分制记。
优(90-100分)、良(80-89分)、中(70-79分)、
及格(60-69分)、60分以下为不及格
指导教师签名:
年月11日
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