數(shù)字邏輯與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

1、數(shù)字設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：1.下面的七段顯示碼可以用于顯示 09。例如“1” 通過(guò)第 2、3 段變亮來(lái)顯示，“6” 通過(guò)第 3、4、5、6、7 段變亮來(lái)顯示，“9” 通過(guò)第 1、2、3、6、7 段變亮來(lái)顯示“8” 通過(guò)七段全亮來(lái)顯示，當(dāng)邏輯 1 加到顯示模塊對(duì)應(yīng)引腳上時(shí)就點(diǎn)亮該段。任務(wù): 設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)七段顯示器的 8421bcd 碼轉(zhuǎn)換器。輸入表示一個(gè) 8421bcd 碼數(shù)字。a. 請(qǐng)僅用 2 輸入、3 輸入和 4 輸入與非門及反相器設(shè)計(jì)，門和反相器的個(gè)數(shù)合計(jì)不超過(guò) 20 個(gè)。b. 利用第六章中的 msi 器件完成。2. 一個(gè)簡(jiǎn)單的雙門安保系統(tǒng)由一個(gè)讀卡器和鍵盤組成。若某人有一張含有

2、與某個(gè)門對(duì)應(yīng)密碼的卡，并輸入了該卡指定的鍵盤授權(quán)碼，就可以打開這道門，讀卡器的輸出結(jié)果如下：ab無(wú)卡插入00door 1的有效密碼01door 2的有效密碼11無(wú)效密碼10為了打開一道門，須先在鍵盤上輸入正確的授權(quán)碼，然后將卡插入讀卡器。door 1 的授權(quán)碼為 101 和 110，door 2 的授權(quán)碼為 101 和 011。如果卡上的密碼無(wú)效或者輸入的授權(quán)碼錯(cuò)誤，則當(dāng)卡插入時(shí)就會(huì)響起警報(bào)。若授權(quán)碼輸入正確，當(dāng)卡插入時(shí)，對(duì)應(yīng)的門打開。設(shè)計(jì)這一系統(tǒng)：輸入由卡密碼 ab 和鍵盤授權(quán)碼 cde 組成。輸出為 xyz（如果 x=1，door 1 打開；如果 y=1，door2 打開；若 z=1，產(chǎn)生

3、報(bào)警聲）。a. 僅用 2 輸入、3 輸入和 4 輸入或非門及反相器設(shè)計(jì)，門和反相器的個(gè)數(shù)合計(jì)不超過(guò) 19 個(gè)。b. 利用第六章中的 msi 器件完成。題目一、我們?cè)O(shè)定，數(shù)字1通過(guò)2、3段亮來(lái)表示，數(shù)字2通過(guò)1、2、4、5、7段亮來(lái)表示，以此類推，可以得到如圖1所示的表格（1表示對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管被點(diǎn)亮）：圖1 各數(shù)碼管對(duì)應(yīng)真值表于是就能對(duì)每個(gè)數(shù)碼管畫出相對(duì)應(yīng)的卡諾圖（如圖2）圖2 數(shù)碼管1-7卡諾圖因?yàn)閎cd碼只是用了0000-1001，還有六個(gè)二進(jìn)制數(shù)沒(méi)有使用，為了減少與非門的使用數(shù)量，我們認(rèn)為輸入不會(huì)是非bcd碼，將剩余六個(gè)二進(jìn)制數(shù)視為無(wú)關(guān)項(xiàng)，我們可以在卡諾圖中找積之和形式圈圖的時(shí)候能當(dāng)成0，也

4、可以當(dāng)成1處理。根據(jù)卡諾圖找出積之和表達(dá)式，并且在圈卡諾圖時(shí)盡量讓相同項(xiàng)盡可能多，以減少與非門的數(shù)量。結(jié)果如下：1: f=bcd+cd+bd+a=(bcd)(cd)(dd)a;2: f=cd+b+cd=(cd)(cd)b;3: f=(abcd)4: f=bcd+bd+bc+cd=(bcd)(bd)(bc)(cd)5: f=bd+cd=(bd)(cd)6: f=bcd+bd+cd+a=(bcd)(bd)(cd)a7: f=a+bd+bcd+bc=a(bd)(bcd)(bc)于是需要的中間與非門就有(cd)、(cd)、(bd)、(bc)、(cd)、(bd)、(bcd)七個(gè)。再根據(jù)總結(jié)出來(lái)的表達(dá)式用

5、7個(gè)與非門分別輸出對(duì)應(yīng)的7個(gè)數(shù)碼管的邏輯電平，就能夠?qū)崿F(xiàn)將bcd碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。電路圖如圖3所示。圖3 電路圖在此電路中反相器和與非門總共使用18個(gè)。 使用msi器件時(shí)，選用2-4譯碼器實(shí)現(xiàn)(cd)、(cd)、(bd)、(bc)、(cd)、(bd)、(bcd)七個(gè)邏輯關(guān)系，然后用與非門輸出。電路如圖4所示圖4 msi器件實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示verilog程序?qū)崿F(xiàn)： module vr7seg(a,b,c,d,en,sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg); input a,b,c,d,en; output sega,segb,segc,segd,sege,se

6、gf,segg; reg sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg; reg 1:7 segs; always (a or b or c or d or en) begin if(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=7b0011111; 7: segs=7b1110000; 8: segs=7b1111111; 9: segs=7b1110011; default segs=7bx; endcase else segs=7b0; sega,segb,segc,segd,sege,segf,segg=segs; endendmodule題目二、根據(jù)問(wèn)題可以得到下面的真值表：圖5 真值表其中z不僅在a=1,b=0時(shí)為1，而是a=0,b=1和a=1,b=1時(shí)除了表中列出的c,d,e的取值外都為1。這樣，就能分情況列出下面的卡諾圖：當(dāng)a=0時(shí)：圖6 a=0時(shí)真值表當(dāng)a=1時(shí)：圖7 a=1時(shí)真值表根據(jù)真值表可以得到x,y的表達(dá)式：x=a(bcde