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。下面是小編帶來(lái)的有關(guān)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)報(bào)告心得，希望大家喜歡
數(shù)字電路中，最基本的邏輯門可歸結(jié)為與門、或門和非門。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，它們可以獨(dú)立使用，但用的更多的是經(jīng)過(guò)邏輯組合組成的復(fù)合門電路。目前廣泛使用的門電路有TTL門電路和CMOS門電路。
1、TTL門電路
TTL門電路是數(shù)字集成電路中應(yīng)用最廣泛的，由于其輸入端和輸出端的結(jié)構(gòu)形式都采用了半導(dǎo)體三極管，所以一般稱它為晶體管-晶體管邏輯電路，或稱為TTL電路。這種電路的電源電壓為+5V，高電平典型值為3.6V(≥2.4V合格);低電平典型值為0.3V(≤0.45合格)。常見(jiàn)的復(fù)合門有與非門、或非門、與或非門和異或門。
有時(shí)門電路的輸入端多余無(wú)用，因?yàn)閷?duì)TTL電路來(lái)說(shuō)，懸空相當(dāng)于“1”，所以對(duì)不同的邏輯門，其多余輸入端處理方法不同。
(1)TTL與門、與非門的多余輸入端的處理
如圖1-1為四輸入端與非門，若只需用兩個(gè)輸入端A和B，那么另兩個(gè)多余輸入端的處理方法是：
并聯(lián) 懸空 通過(guò)電阻接高電平
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圖1-1 TTL與門、與非門多余輸入端的處理
并聯(lián)、懸空或通過(guò)電阻接高電平使用，這是TTL型與門、與非門的特定要求，但要在使用中考慮到，并聯(lián)使用時(shí)，增加了門的輸入電容，對(duì)前級(jí)增加容性負(fù)載和增加輸出電流，使該門的抗干擾能力下降;懸空使用，邏輯上可視為“1”，但該門的輸入端輸入阻抗高，易受外界干擾;相比之下，多余輸入端通過(guò)串接限流電阻接高電平的方法較好。
(2)TTL或門、或非門的多余輸入端的處理
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如圖1-2為四輸入端或非門，若只需用兩個(gè)輸入端A和B，那么另兩個(gè)多余輸入端的處理方法是：并聯(lián)、接低電平或接地。
并聯(lián) 低電平或接地
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圖1-2 TTL或門、或非門多余輸入端的處理
(3)異或門的輸入端處理
異或門是由基本邏輯門組合成的復(fù)合門電路。如圖3.2.3為二輸入端異或門，一輸入端為A，若另一輸入端接低電平，則輸出仍為A;若另一輸入端接高電平，則輸出為A，此時(shí)的異或門稱為可控反相器。
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圖1-3 異或門的輸入端處理
在門電路的應(yīng)用中，常用到把它們“封鎖”的概念。如果把與非門的任一輸入端接地，則該與非門被封鎖;如果把或非門的任一輸入端接高電平，則該或非門被封鎖。
由于TTL電路具有比較高的速度，比較強(qiáng)的抗干擾能力和足夠大的輸出幅度，在加上帶負(fù)載能力比較強(qiáng)，因此在工業(yè)控制中得到了最廣泛的應(yīng)用，但由于TTL電路的功耗較大，目前還不適合作大規(guī)模集成電路。
課程剛開(kāi)始的時(shí)候，對(duì)eda技術(shù)很陌生，也感到很茫然，也非常沒(méi)有信心，當(dāng)接觸到可編程器件的時(shí)候，看到大家同樣感到很迷惘?；蛟S，在學(xué)習(xí)eda的時(shí)候，我應(yīng)該比別人更有些優(yōu)勢(shì)，在雙學(xué)位計(jì)算機(jī)的課程里我已經(jīng)學(xué)過(guò)《數(shù)字邏輯》，而eda的一些內(nèi)容也是和《數(shù)字邏輯》直接相關(guān)聯(lián)的。
通過(guò)一學(xué)期的努力學(xué)習(xí)，查閱了一些相關(guān)技術(shù)的書(shū)籍，書(shū)中通過(guò)大量的圖示對(duì)pld硬件特性與編程技術(shù)進(jìn)行了形象的講解，不僅融合了之前學(xué)習(xí)的關(guān)于電路設(shè)計(jì)的知識(shí)還將eda的技術(shù)加入其中。對(duì)vhdl語(yǔ)言的詳盡講解更是讓我深刻理解了vhdl語(yǔ)言的編程原理。由于本門課程是一門硬件學(xué)習(xí)課程，所以實(shí)驗(yàn)必不可少。通過(guò)課程最后實(shí)驗(yàn)，我體會(huì)一些vhdl語(yǔ)言相對(duì)于其他編程語(yǔ)言的特點(diǎn)。
在接觸vhdl語(yǔ)言之前，我已經(jīng)學(xué)習(xí)了c語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言，而相對(duì)于這些語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，，vhdl 具有明顯的特點(diǎn)。這不僅僅是由于vhdl 作為一種硬件描述語(yǔ)言的學(xué)習(xí)需要了解較多的數(shù)字邏輯方面的硬件電路知識(shí)，包括目標(biāo)芯片基本結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)更重要的是由于vhdl 描述的對(duì)象始終是客觀的電路系統(tǒng)。由于電路系統(tǒng)內(nèi)部的子系統(tǒng)乃至部分元器件的工作狀態(tài)和工作方式可以是相互獨(dú)立、互不相關(guān)的，也可以是互為因果的。這表明，在任一時(shí)刻，電路系統(tǒng)可以有許多相關(guān)和不相關(guān)的事件同時(shí)并行發(fā)生。例如可以在多個(gè)獨(dú)立的模塊中同時(shí)入行不同方式的數(shù)據(jù)交換和控制信號(hào)傳輸，這種并行工作方式是任何一種基于cpu 的軟件程序語(yǔ)言所無(wú)法描繪和實(shí)現(xiàn)的。傳統(tǒng)的軟件編程語(yǔ)言只能根據(jù)cpu 的工作方式，以排隊(duì)式指令的形式來(lái)對(duì)特定的事件和信息進(jìn)行控制或接收。在cpu 工作的任一時(shí)間段內(nèi)只能完成一種操作。因此，任何復(fù)雜的程序在一個(gè)單cpu 的計(jì)算機(jī)中的運(yùn)行，永遠(yuǎn)是單向和一維的。因而程序設(shè)計(jì)者也幾乎只需以一維的思維模式就可以編程和工作了。
在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我深深體會(huì)到，學(xué)習(xí)不單單要將理論知識(shí)學(xué)扎實(shí)了，更重要的是實(shí)際動(dòng)手操作能力，學(xué)完了課本知識(shí)，我并沒(méi)有覺(jué)得自己有多大的提高，相反的，每次做完實(shí)驗(yàn)之后，都會(huì)感覺(jué)自己收獲不少，因此，我認(rèn)為在老師今后的教學(xué)當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)更加注重動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，把理論與實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)，才能使同學(xué)融會(huì)貫通。
、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、熟悉實(shí)驗(yàn)室數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的使用方法。
2、熟悉門電路邏輯功能的測(cè)試方法。
3、熟悉常用SSI集成電路芯片的應(yīng)用。
4、熟悉基于SSI的組合電路設(shè)計(jì)方法。
二、實(shí)驗(yàn)儀器和器材
數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)箱一個(gè);74LS00一塊;74LS283一塊;導(dǎo)線若干。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、在邏輯功能上測(cè)試74LS00集成電路的完好性。
2、用1片74LS00實(shí)現(xiàn)一個(gè)裁判表決電路。設(shè)裁判為A、B和C,其中A為主裁判，B、C為
副裁判。裁判用“0”表示否決，用“1”表示合格。僅當(dāng)主裁判和一名或一名以上副裁判都認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作合格時(shí)，輸出L為“1”，指示燈亮，否則輸出L為“0”，燈不亮。
3、用四位全加器74LS283設(shè)計(jì)一個(gè)代碼轉(zhuǎn)換電路，將四位BCD8421碼轉(zhuǎn)換成余3碼(提
示：四位BCD8421碼轉(zhuǎn)換成余3碼就是每一位的BCD8421碼+0011)。
四、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
1.驗(yàn)證TTL集成電路的邏輯功能
(1)74LS00功能測(cè)試
74LS00是TTL門電路，其外部引腳如圖一所示。內(nèi)含四個(gè)2輸入的與非門，其中A、B 是輸入端，Y是輸出端。將因腳PIN14接電源VCC=5V，PIN7接地，將A、B通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱的開(kāi)關(guān)分別接邏輯“1”(高電平)和邏輯“0”(低電平)，輸出Y接實(shí)驗(yàn)箱指示燈L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
1、THD-4型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱
2、器材： 74LS00 四-2輸入與非門
74LS32 二輸入四或門
74LS86 四-2輸入異或門
74LS08 74LS04
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
【實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)】
1、TTL與非門的邏輯功能及應(yīng)用
芯片的引腳號(hào)查法是面對(duì)芯片有字的正面，從缺口處的下方(左下角)，逆時(shí)針從1數(shù)起。芯片要能工作，必須接電源和地。本實(shí)驗(yàn)所用與非門集成芯片為74LS00四-二輸入與非門，其引腳排列如圖1-4所示。
圖1-4 74LS00引腳排列
(1) 測(cè)試74LS00四-2輸入與非門的邏輯功能
(2) 用74LS00實(shí)現(xiàn)或邏輯：，寫(xiě)出轉(zhuǎn)換過(guò)程邏輯函數(shù)式，畫(huà)出標(biāo)明引腳的邏輯電路圖，測(cè)試其邏輯功能，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
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采用74LS00實(shí)現(xiàn)以上邏輯函數(shù)的電路如下圖所示：
(3) 用74LS00實(shí)現(xiàn)下表所示的邏輯函數(shù)。寫(xiě)出設(shè)計(jì)函數(shù)式，畫(huà)出標(biāo)明引腳的邏輯電路圖，并驗(yàn)證之。
輸入輸出輸入輸出A B CYA B CY0 0 00 0 10 1 00 1 100011 0 01 0 11 1 01 1 10011
(請(qǐng)?jiān)诖颂帉?xiě)出邏輯表達(dá)是并根據(jù)上面的例子畫(huà)出電路圖， 如果用Word畫(huà)圖不方便，可以先畫(huà)在紙上，拍照后粘貼在此處)
2. 用74LS86設(shè)計(jì)一個(gè)四位二進(jìn)制取反電路。寫(xiě)出設(shè)計(jì)函數(shù)式，列出功能表，畫(huà)出標(biāo)明引腳的邏輯電路圖，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之。
(請(qǐng)?jiān)诖颂帉?xiě)出邏輯表達(dá)是并根據(jù)上面的例子畫(huà)出電路圖， 如果用Word畫(huà)圖不方便，可以先畫(huà)在紙上，拍照后粘貼在此處)
3. 用與非、與、或等基本邏輯門設(shè)計(jì)一個(gè)無(wú)棄權(quán)三通路表決器，既當(dāng)輸入為兩個(gè)1時(shí)輸出為1。
首先，通過(guò)對(duì)這門課程相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，我掌握了eda的一些基本的的知識(shí)，現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能越來(lái)越高，復(fù)雜度越來(lái)越大，更新步伐也越來(lái)越快。實(shí)現(xiàn)這種進(jìn)步的主要原因就是微電子技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展。前者以微細(xì)加工技術(shù)為代表，目前已進(jìn)入超深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成幾千萬(wàn)個(gè)晶體管;后者的核心就是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化eda(electronic design automatic)技術(shù)。 eda是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能化技術(shù)的最新成果而開(kāi)發(fā)出的電子cad通用軟件包，它根據(jù)硬件描述語(yǔ)言hdl完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局布線及仿真，直至完成對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。
eda技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計(jì)的效率和可操作性，減輕了設(shè)計(jì)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。
其次，通過(guò)對(duì)課程的實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，我對(duì)eda的學(xué)習(xí)和理解有了更深刻的認(rèn)識(shí)和體會(huì)。我們團(tuán)隊(duì)共四個(gè)人，做的是兩層電梯控制器，作為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一員與負(fù)責(zé)人，我感到很有壓力。因?yàn)橹粚?duì)課本知識(shí)的學(xué)習(xí)，我對(duì)實(shí)驗(yàn)做成功的把握不是很大。因?yàn)槲覀兪菣C(jī)械專業(yè)，學(xué)習(xí)電的知識(shí)也主要是通過(guò)大二學(xué)的《電工學(xué)》 ，因此只能對(duì)數(shù)字邏輯與數(shù)字電路有初步的了解，而eda是在數(shù)字電路發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，因此學(xué)習(xí)起來(lái)也很費(fèi)力。
然而，在我們團(tuán)隊(duì)的共同努力下，我們最終成功地完成了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，包括時(shí)序仿真和硬件測(cè)試仿真，都取得了非常成功地效果。
在上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，那個(gè)周六下午，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室只有那寥寥幾人，我很慶幸我是其中的一人，因?yàn)樵谀抢镂覍W(xué)習(xí)到了很多，我完成了上次實(shí)驗(yàn)沒(méi)有完成的掃描顯示的實(shí)驗(yàn)，也完成了步進(jìn)電機(jī)控制器的實(shí)驗(yàn)，還在老師的指導(dǎo)下完成了梁祝音樂(lè)演示實(shí)驗(yàn)，最后在晚上我也去了實(shí)驗(yàn)室，和我們團(tuán)隊(duì)成員開(kāi)始進(jìn)行兩層電梯控制器的設(shè)計(jì)，通過(guò)一個(gè)晚上的努力，我們最終把它給調(diào)試了出來(lái)。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我激發(fā)了eda學(xué)習(xí)的興趣，也對(duì)這門課程有了更深的理解，對(duì)eda設(shè)計(jì)軟件quarter Ⅱ的使用也更加熟練。老師給我們的材料中，用的是gal器件，我們最終用的是fpga器件，也就是ep1k10tc100—3芯片，我們分析了電梯在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)，并參考資料寫(xiě)出了狀態(tài)圖，然后根據(jù)狀態(tài)圖用有限狀態(tài)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們遇到了很多困難，尤其是在電梯開(kāi)門于關(guān)門那個(gè)自動(dòng)控制方面，起初我想用一個(gè)延遲信號(hào)賦值語(yǔ)句解決這個(gè)問(wèn)題，但是由于這個(gè)延遲在綜合器里面不能得到體現(xiàn)，綜合器在綜合是會(huì)忽略after之后的延遲，因此我該用了一個(gè)計(jì)數(shù)器溢出的底層元件。通過(guò)元件例化語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)在頂層文件中對(duì)其的調(diào)用。
在完成vhdl的編輯以后，進(jìn)行編譯，結(jié)果出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，在我們細(xì)心的檢查和排
對(duì)這門課程的最大收獲除了學(xué)習(xí)到了知識(shí)以外，更重要的是讓我明白了一個(gè)道理：只要全身心的投入到一件事中，并且要有持之以恒的決心，就一定會(huì)有收獲。有的人覺(jué)得自己做不出來(lái)，就網(wǎng)上搜一個(gè)了事，但是，放棄一次黑暗中摸索的經(jīng)歷，就放棄了一次成長(zhǎng)的機(jī)會(huì)!如果你付出了，沒(méi)有收獲。那只能說(shuō)，是付出的還不夠多。
我想我對(duì)eda的學(xué)習(xí)只能算是個(gè)入門，這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展空間非常大，應(yīng)用范圍也非常廣泛，而且我相信在將來(lái)還會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用前景。因此在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我不能因?yàn)檎n程學(xué)習(xí)的結(jié)束而結(jié)束了我對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的探索，相反我會(huì)更加努力的去學(xué)習(xí)它。感謝老師孜孜不倦的教誨，讓我不僅學(xué)到了知識(shí)，也學(xué)到了做人做事的一些道理，為我提供了很多幫助。在接下來(lái)的學(xué)習(xí)生涯中，我會(huì)繼續(xù)努力，努力扎實(shí)地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)自己的理想。