数字电路与逻辑设计实验报告
学 院： 班 级： 姓 名： 学 号：
日 期：
一． 实验名称：
实验一：QuartusII 原理图输入法设计与实现
实验二：用 VHDL 设计与实现组合逻辑电路 实验三：用 VHDL 设计与实现时序逻辑电路 实验四：用 VHDL 设计与实现数码管动态扫描控制器
二． 实验所用器件及仪器：
1.计算机 2.直流稳压电源
3.数字系统与逻辑设计实验开发板
三． 实验要求：
实验一：
（1） 用逻辑门设计实现一个半加器，仿真验证其功能，并生成新的半加器图
形模块单元。 （2） 用（1）实现的半加器和逻辑门设计实现一个全加器，仿真并验证其功能，
并下载到实验板上测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 （3） 用3—8线译码器和逻辑门设计实现函数F=/C/B/A+/CB/A+C/B/A+CBA,仿
真验证其功能并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
注：实验时将三个元器件放在一个new block diagram中实现。
实验二：
（1） 用VHDL语言设计实现一个共阴极7段数码译码器，仿真验证其功能，
并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，7段数码管显示输出信号。 （2） 用VHDL语言设计实现一个8421码转余三码的代码器，仿真验证其功
能，并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 （3） 用VHDL语言设计实现一个4位二进制奇校验器，输入奇数个‘1’时，输
出1，否则出0；仿真验证其功能，并下载到实验板测试。要求用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号。 实验三：
（1） 用VHDL语言设计实现一个带异步复位的8421 十进制计数器，仿真验证其
功能，并下载到实验板测试。要求用按键设定输入信号，发光二极管显示输出信号。
（2） 用VHDL语言设计实现一个分频系数为12，输出信号占空比为50%的分频器，
仿真验证其功能。 注：实验时将（1）、（2）和数码管译码器 3 个电路进行链接，并下载到实验板显示计数结果。
实验四：
（1） 用VHDL语言设计实现六个数码管串行扫描电路，要求同时显示
0,1,2,3,4,5这几个不同的数字图形到数码管上，仿真验证其功能，并下载到实验板测试。 （2）
用VHDL语言设计实现六个数码管滚动显示电路：
A． 循环左循环，左进右出。状态为：
012345->123450->234501->345012->450123->501234->012345
B． 向左滚动，状态为（X表示数码管不显示）：
012345->12345X->2345XX->345XXX->45XXXX->5XXXXX->XXXXXX->XXXXX0->XXXX01->XXX012->XX0123->X01234->012345
四． 实验原理及设计思路：
实验一：
（1） 半加器是考虑两位二进制数相加，出来的结果有二者加后的一个低位数，和
一个这两位数相加所得的进位数。所以用异或门和与门即可实现双输入双输出的半加器。 （2） 全加器可以以半加器为基础，在考虑两位二进制数相加时也考虑上地位的进
位信号，输出与半加器类似。
（3） 译码器加逻辑门可以实现相应的逻辑函数，将有相应最小项的输出项或即可。
实验二：
（1） 共阴极7段数码译码器：拨码开关的不同状态对应输入信号的0和1，通过
改变拨码开关的状态改变输入值，此时用VHDL语言描述每个输入值下对应的数在数码管中的显示。 （2） 8421码转余三码的代码器：将8421BCD码加上0011即为对应的余三码，通
过通过改变拨码开关的状态改变输入的84212BCD码，由四个LED灯的亮与灭（亮表示该值为1，灭表示0），来表示余三码的码值。 （3） 奇偶校验电路：同理用拨码开关设定输入信号，发光二极管显示输出信号，
输入奇数个1时，对应的发光二极管亮，反之则为熄灭状态。
实验三：
（1） 异步计数器：由于是异步复位，且yibuclear（清零信号）优先级最高，
当它有效时使状态清零。或者当到达第11个状态（1010）时复位，使状态回归到初始状态（0000）。其余时刻，用cp来计数，每按一次键cp=1，状态加1。因此设计2个输入端，一个输出端数组即可。 （2） 分频器：是使cp经过12个周期，输出的信号正好完成一次完整的翻转，
因此需要计数，该计数器模值为12，每六个状态时翻转一次。 （3） 可以使用分频器为异步计数器提供脉冲信号，异步计数器的输出作为数
码管译码管的输入，由数码管译码管显示当前数据。
实验四：
（1） 六个数码管串行扫描电路：由实验板上18号元件提供时钟，每过一个
周期，亮一个数码管，且该数码管序号也会改变，因此需要两个数组来体现这种改变。设选择一个管亮的数组为xuan（5 downto 0），数码管上控制输出数字形状的数组为guan（6 downto 0），通过输入的时钟改变状态（signal status），由状态定xuan，guan。由于要求“同时显示”，我们知道闪烁发光的二极管闪烁频率较高时，我们将观察到持续点亮的现象，一个数码管要稳定，需要显示频率大于50HZ,现在需要6个数码管同时显示，因而时钟的频率应该大于300HZ。 （2） 六个数码管滚动扫描电路：大致原理同（1），但是需要注意guan
不再只有6个状态，需要用12个状态来配合周期循环使用。需要每轮的管子状态改变一个位移。此时可以把xuan由循环来赋值，实现控制不同时刻数码管的亮与灭。
五． 实验模块端口及连接图：
实验三（3）：分频器的时钟信号接外部时钟，异步清零端接外部信号，异步清零信号有效时可以实现分频器内部计数清零。当外部时钟clk=1时，分频器内部计数器的状态加1，每六个状态clk_out实现一次翻转。分频器的输出作为异步计数器的时钟，异步计数器的异步复位端接外部输入，可由实验板上拨码开关实现。这样就将外部时钟12分频后输入给异步计数器，异步计数器将计数输入数码译码器，实现控制数码管的状态，使之显示异步8421十进制计数器的此刻的数。
实验四：
（1） clk是输入信号，接外部时钟信号（location对应实验板18），要求频率
大于300HZ,clear是异步复位信号。guan为输出信号，连接到数码管上对应的7条线，控制这个数码管中每一段线的亮与灭，实现显示数字。xuan是控制6个数码管此时应该亮哪一个。由signal status根据输入信号确定此时对应的状态下的xuan和guan。