數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)報(bào)告書目錄第1章緒論111數(shù)字邏輯的概述112數(shù)字電路的特點(diǎn)113基本邏輯電路114邏輯函數(shù)的表達(dá)方法2第二章EWB50概述221EWB軟件簡(jiǎn)介222EWB軟件特點(diǎn)223EWB軟件的優(yōu)點(diǎn)2第3章實(shí)際電路設(shè)計(jì)33108的倒計(jì)時(shí)表33280的倒計(jì)時(shí)表433霓虹燈的設(shè)計(jì)634打鈴系統(tǒng)735寢室熄燈管理系統(tǒng)11第四章實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題12第五章總結(jié)13第一章緒論11數(shù)字邏輯概述數(shù)字邏輯是數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱，其內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字電路進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是由具有各種邏輯功能的邏輯部件組成的，這些邏輯部件按其結(jié)構(gòu)可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。組合邏輯電路是由與門、或門和非門等門電路組合形成的邏輯電路；時(shí)序邏輯電路是由觸發(fā)器和門電路組成的具有記憶能力的邏輯電路。有了組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和安排，就可以表示和實(shí)現(xiàn)布爾代數(shù)的基本運(yùn)算。而布爾代數(shù)只使用1（真）和0（假）兩個(gè)數(shù)，這樣，當(dāng)二進(jìn)制的加法、乘法等運(yùn)算與布爾代數(shù)的運(yùn)算建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系后，就可以用邏輯部件來實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的加法、乘法等各種運(yùn)算。12數(shù)字電路的特點(diǎn)在電子設(shè)備中，通常把電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩類，前者涉及模擬信號(hào)，即連續(xù)變化的物理量，例如在24小時(shí)內(nèi)某室內(nèi)溫度的變化量；后者涉及數(shù)字信號(hào)，即斷續(xù)變化的物理量，如圖1所示。當(dāng)把圖1的開關(guān)K快速通、斷時(shí)，在電阻R上就產(chǎn)生一連串的脈沖電壓，這就是數(shù)字信號(hào)。人們把用來傳輸、控制或變換數(shù)字信號(hào)的電子電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路工作時(shí)通常只有兩種狀態(tài)高電位又稱高電平或低電位又稱低電平。通常把高電位用代碼“1”表示，稱為邏輯“1”；低電位用代碼“0”表示，稱為邏輯“0”按正邏輯定義的。注意有關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)中常用“H”代表“1”、“L”代表“0”。實(shí)際的數(shù)字電路中，到底要求多高或多低的電位才能表示“1”或“0”，這要由具體的數(shù)字電路來定。例如一些TTL數(shù)字電路的輸出電壓等于或小于02V，均可認(rèn)為是邏輯“0”，等于或者大于3V，均可認(rèn)為是邏輯“1”即電路技術(shù)指標(biāo)。CMOS數(shù)字電路的邏輯“0”或“1”的電位值是與工作電壓有關(guān)的。討論數(shù)字電路問題時(shí)，也常用代碼“0”和“1”表示某些器件工作時(shí)的兩種狀態(tài)，例如開關(guān)斷開代表“0”狀態(tài)、接通代表“1”狀態(tài)。13基本邏輯電路數(shù)字電路中的基本電路是與門、或門和非門反相器。與門和或門電路的基本形式有兩個(gè)或兩個(gè)以上的輸入端、一個(gè)輸出端。因輸入和輸出可以各自為“0”或“1”狀態(tài)，具有判定的功能，所以把它們稱為基本邏輯電路。三種基本邏輯電路的符號(hào)圖形和主要表達(dá)式如附表所示。該表對(duì)初學(xué)者可能難于理解，一旦了解之后就會(huì)覺得比通常的模擬電路還簡(jiǎn)單些。1與門電路。以下討論的與門是2輸入端的，它對(duì)多端輸入的與門同樣適用。2輸入端與門的功能設(shè)計(jì)成這樣當(dāng)輸入端A、B同時(shí)都為邏輯“1”狀態(tài)時(shí)，輸出Z才是邏輯“1”狀態(tài)。2輸入端與門的這種邏輯關(guān)系可以用圖2模式的電路描述。對(duì)圖2，這里作如下規(guī)定開關(guān)K1、K2斷開時(shí)，代表輸入A、B的“0”狀態(tài)、接通時(shí)代表輸入A、B的“1”狀態(tài)；燈L滅代表輸出的Z的“0”狀態(tài)，燈L亮代表輸出Z的“1”狀態(tài)。之后將開關(guān)K1、K2“接通”和“斷開”的各種組合狀態(tài)，以及由此引起燈“亮”和“滅”的輸出狀態(tài)列成表格，該表格叫做真值表，如附表中所示。從真值表中看出，要使燈L點(diǎn)亮，即輸出Z必須是“1”狀態(tài)，輸入的A、B也必須是“1”狀態(tài)。2或門和非門?；蜷T的邏輯關(guān)系如下各輸入端只要有一個(gè)狀態(tài)為“1”時(shí)，輸出便是“1”。非門只有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，并且其輸出狀態(tài)總是和輸入狀態(tài)相反的，即求“反”。這里同樣可以用圖3和圖4模式的電路分別描述或門和非門的功能，也可以作相應(yīng)的真值表，繪出邏輯符號(hào)，如附表中所示。14邏輯函數(shù)的表示方法在邏輯電路的設(shè)計(jì)時(shí)，常用四種方法表示邏輯電路的函數(shù)關(guān)系指輸入、輸出關(guān)系，即邏輯圖、真值表、函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖。附表中僅列出了三種表達(dá)式，實(shí)際應(yīng)用中邏輯圖和真值表是最常用的，應(yīng)必須掌握的；函數(shù)表達(dá)式和卡諾圖主要供設(shè)計(jì)人員按要求設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路時(shí)使用。第二章EWB50概述21EWB軟件簡(jiǎn)介隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品已與計(jì)算機(jī)緊密相連，電子產(chǎn)品的智能化日益完善，電路的集成度越來越高，而產(chǎn)品的更新周期卻越來越短。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）技術(shù)，使得電子線路的設(shè)計(jì)人員能在計(jì)算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至印刷電路板的自動(dòng)設(shè)計(jì)。EDA是在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。與早期的CAD軟件相比，EDA軟件的自動(dòng)化程度更高、功能更完善、運(yùn)行速度更快，而且操作界面友善，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性。電子工作平臺(tái)ELECTRONICSWORKBENCHEWB現(xiàn)稱為MULTISIM軟件是加拿大INTERACTIVEIMAGETECHNOLOGIES公司于八十年代末、九十年代初推出的電子電路仿真的虛擬電子工作臺(tái)軟件。22EWB軟件特點(diǎn)（1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選?。唬?）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。（3）EWB軟件帶有豐富的電路元件庫(kù)，提供多種電路分析方法（4）作為設(shè)計(jì)工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。（5）EWB還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實(shí)驗(yàn)室中更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，仿真電路的實(shí)際運(yùn)行情況，熟悉常用電子儀器測(cè)量方法。23EWB軟件的優(yōu)點(diǎn)（1）各元器件選擇范圍廣，參數(shù)修改方便，不會(huì)象實(shí)際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板。使電路調(diào)試變得快捷方便。對(duì)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中的絕大部分電路都能應(yīng)用，不僅能用于對(duì)單個(gè)電路特性和原理進(jìn)行驗(yàn)證，也能就用于多級(jí)的組合電路。（2）元件庫(kù)不但提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件,是一個(gè)全開放性的仿真實(shí)驗(yàn)和課件制作平臺(tái),給我們提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)器具完備的綜合性電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室?？梢栽谌我饨M合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，搭建實(shí)驗(yàn)。通過元件復(fù)制或單級(jí)電路的復(fù)制來完成整個(gè)電路的組裝。因此也適用于較大型的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。（3）EWB（電子學(xué)工作平臺(tái)）為我們提供了一個(gè)很好的實(shí)用工具，使我們能夠在教學(xué)過程中隨時(shí)提供實(shí)驗(yàn)、演示和電路分析。教師可以在多媒體教室中深入淺出地分析各種電路的特性，講解各種參數(shù)改變對(duì)電路的影響。學(xué)生可結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)行接近于實(shí)際電路的調(diào)試分析，有利于對(duì)加深對(duì)理論理解。特別是一些大中專院校和廣播電視大學(xué)，通過這樣的計(jì)算機(jī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)地結(jié)合了起來。第三章實(shí)際電路設(shè)計(jì)3108的循環(huán)表（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)08的循環(huán)表（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想根據(jù)08的真值表，現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的關(guān)系，找出其特征，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（3）真值表Q4Q3Q2Q1000000010010001101000101011001111000（4）根據(jù)次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的關(guān)系，找出其特征Q1N1N1Q4N0Q4N12_Q1N1Q3N1N_Q2NQ1N1Q4N1_Q3NQ2NQ1N1或者Q4N1（5）電路仿真圖3280倒計(jì)時(shí)循環(huán)表（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)80的倒計(jì)時(shí)循環(huán)表（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想根據(jù)80的真值表，現(xiàn)態(tài)與次態(tài)的關(guān)系，找出其特征，畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。（3）真值表Q1Q2Q3Q4100001110110010101000011001000010000（4）根據(jù)次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的關(guān)系，找出其特征Q1N1N1Q2NQ3NQ4N0Q4N12_Q1N1或者Q2N1且Q3NQ4N0Q3N1N_Q4N0且（Q1N1或者Q2N1或者Q3N1）Q4N1_Q3N1或者Q2N1或者Q1N1或者Q4N1（5）電路仿真圖33霓虹燈的設(shè)計(jì)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)現(xiàn)“偉大的祖國(guó)”每一秒每個(gè)字都是不同的顏色亮，用不同的彩燈控制，下一秒每個(gè)字則換成另一種彩燈控制其亮。（2）設(shè)計(jì)思想，做成循環(huán)系統(tǒng)，后面一個(gè)字后亮總是比前一個(gè)字慢一秒，則可將它的JK觸發(fā)端連接到前一個(gè)燈泡上，另外在同一秒五個(gè)燈都亮，可以將另外的四排要亮的燈泡連接到前一排燈亮的那一個(gè)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)同一時(shí)間五個(gè)燈都亮，但是卻是不同的顏色（當(dāng)然每一排的燈泡顏色一致，但是五排中排與排的顏色各不相同）（3）次態(tài)與現(xiàn)態(tài)的關(guān)系QN1QN即JK有QN1QNJ（4）電路仿真圖34打鈴系統(tǒng)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^小時(shí)表實(shí)現(xiàn)打鈴系統(tǒng)（此處為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，只是選取了一個(gè)打鈴的時(shí)間，選取時(shí)間多了，EWB系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樘嗟牧慵鴮?dǎo)致崩潰）（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想本實(shí)驗(yàn)是建立在小時(shí)表的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，通過控制一個(gè)固定的時(shí)間段，從而使得在這個(gè)時(shí)間段中鈴會(huì)響，從而實(shí)現(xiàn)打鈴的功能。（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)的解刨過程A、先實(shí)現(xiàn)059的循環(huán)表分成兩個(gè)部分，一個(gè)是05的，第二個(gè)是09的，根據(jù)08的電路圖，可按此種方法分別做出他們的電路圖有05的電路仿真圖09的電路仿真圖聯(lián)合起來可實(shí)現(xiàn)059的電路仿真圖如下B、實(shí)現(xiàn)023的電路仿真表，其過程如A中所說類似，先實(shí)現(xiàn)十位部分，后實(shí)現(xiàn)個(gè)位部分。十位部分電路仿真表因個(gè)位與十位有關(guān)，故直接把它聯(lián)合，有電路仿真圖C、將它們聯(lián)合起來，可實(shí)現(xiàn)小時(shí)表如下D、考慮系統(tǒng)的承受能力，再次打鈴系統(tǒng)只適用一次，但同樣適用于更多的情況下。下面我們來實(shí)現(xiàn)打鈴的操作，用小燈泡代替打鈴有如下圖示35寢室熄燈管理系統(tǒng)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^小時(shí)表實(shí)現(xiàn)熄燈系統(tǒng)（此處為了保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，只是選取了一個(gè)熄燈的時(shí)間，選取時(shí)間多了，EWB系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樘嗟牧慵鴮?dǎo)致崩潰）（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想本實(shí)驗(yàn)是建立在小時(shí)表的基礎(chǔ)上而實(shí)現(xiàn)的，通過控制一個(gè)固定的時(shí)間段，從而使得在這個(gè)時(shí)間段中的燈會(huì)熄滅，從而實(shí)現(xiàn)熄燈的功能。（3）對(duì)實(shí)驗(yàn)的解刨過程根據(jù)打鈴系統(tǒng)的解刨，有A、B、C同樣的實(shí)驗(yàn)步驟，至于D過程，也有絕大的一部分是一樣的，只是此時(shí)的小燈泡在固定的時(shí)間段內(nèi)不通電。此時(shí)用小燈泡表示定時(shí)開關(guān)，這樣在固定的時(shí)間段內(nèi)有小燈泡不亮。其實(shí)驗(yàn)電路圖如下第四章實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題有一下幾點(diǎn)（1）實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的承受能力有限，當(dāng)系統(tǒng)中的元件超過一個(gè)固定的值的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能夠正常的運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致有如下的提示框（2）實(shí)驗(yàn)中，在運(yùn)行打鈴系統(tǒng)過程中發(fā)現(xiàn)，老師所講的驅(qū)動(dòng)控制電路存在缺陷，雖然能保證系統(tǒng)在固定的時(shí)間段內(nèi)能夠正常的運(yùn)行，但是卻不能夠做到循環(huán)運(yùn)行的作用。（3）注意直接連接到Q與通過非門連接到Q所起到的作用在大多數(shù)情況下相同，但是也有不同的地方，例如023小時(shí)表中的在第二個(gè)JK觸發(fā)器中可能導(dǎo)致不同的結(jié)果。（此過程必須注意）（4）時(shí)鐘節(jié)拍的變換不能與所給的頻率保持一致，當(dāng)頻率足夠大時(shí)（例如10000HZ），它與1000HZ和100HZ所表達(dá)的效果是一樣的。第五章總