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” 通過第 2、3 段變亮來顯示，“6” 通過第 3、4、5、6、7 段變亮來顯示，“9” 通過第 1、2、3、6、7 段變亮來顯示“8” 通過七段全亮來顯示，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 20 個(gè)。b. 利用第六章中的 MSI 器件完成。2. 一個(gè)簡單的雙門安保系統(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無卡插入00Door 1的有效密碼01Door 2的有效密碼11無效密碼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 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2、3段亮來表示，數(shù)字2通過1、2、4、5、7段亮來表示，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)锽CD碼只是用了0000-1001，還有六個(gè)二進(jìn)制數(shù)沒有使用，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。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=7'b1111110; 1: SEGS=7'b0110000; 2: SEGS=7'b1101101; 3: SEGS=7'b1111001; 4: SEGS=7'b0110011; 5: SEGS=7'b1011011; 6: SEGS=7'b0011111; 7: SEGS=7&

7、#39;b1110000; 8: SEGS=7'b1111111; 9: SEGS=7'b1110011; default SEGS=7'bx; endcase else SEGS=7'b0; SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG=SEGS; endendmodule題目二、根據(jù)問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(B