[工学]数字逻辑实验指导

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1、数字逻辑实验要求随着大规模集成电路的迅速发展，数字电路技术已非常广泛地应用到各行各业之中。数字系统的设计方法也发生了根本的变化由原来的标准集成电路，如从开始的TTL集成电路，到后来的GAL编程芯片，再到现在迅速普及使用的ASIC专用集成电路和VHDL硬件描述语言的出现及系统级仿真和综合技术，成为电子设计自动化（EDA）技术向更高层次发展的重要因素，采用EDA技术可以极大的提高设计效率和设计精度。其特点主要包括两个方面：1，采用可编程逻辑器件后对系统硬件的改造。在各种大规模的高速数据采集和处理系统中，可编程逻辑部件可以高速、

2、准确的完成一些控制算法，并且简化了系统结构。2，改进了系统设计方案。EDA环境下的系统设计一般都采用自上而下的设计方法，它采用概念输入模式，突破破了具体工艺的束缚。对于模拟电路和数字电路的设计，EDA提供了丰富的参数优化工具及模型库和建模工具，其硬件描述语言（HDL）不依赖于特定的工艺和固定的设计方法。并且能够提供统一的防真环境，使模拟电路、数字电路和硬件描述语言动态的连接起来，同步协调地运行。系统的软硬、件还可以同时设计，从而有效解决设计中的瓶颈问题，缩短了设计时间。同时，EDA技术可以对系统产生测试向量，进行故障仿真，

3、从而可以大大降低实际系统的故障率。因此，在我们的数字逻辑实验设计内容中，将按照上述几种典型的常用芯片进行设计，如TTL电路用EDA进行设计方法，GAL芯片使用方法，又必须了解掌握和使用新的数字系统的设计方法，如FPGA芯片的使用方法及用VHDL等硬件描述语言进行编程等。目的就是让我校计算机系的本科学生了解掌握和使用先进的电路设计方法。《数字逻辑电路设计》是计算机专业硬件设计必修基础课，是一门理论与实践紧密结合的课程，其目的在于切实加强学生数字电路技术的分析和应用。与《数字逻辑电路设计》相配套的数字逻辑实验是一门实验性较强的

4、课程，是教学中的一个非常重要环节，通过实验不仅可以使学生在消化、巩固、加深理解开拓课堂教学内容，培养学生严谨认真求实的科学态度，培养学生实际动手的实践技能，提高学生分析和解决问题的能力，还可以帮助学生了解多种常用芯片的特性，及使用方法，掌握计算机局部逻辑的设计和调试和验证过程。实验设计须知：设计实验修改设计再实验这是数字逻辑等硬件实验通常都要遇到的一个过程。104所以为了做好实验，要求在实验前结合实验内容，预习讲义中的有关章节，然后按实验要求设计逻辑电路。由于每个实验的设计方案不可能是唯一的，所以在具体设计中，要进行分析、

5、比较，取最佳方案，设计方法可根据讲义一步步进行，复杂的可分成几个部分进行，但这种设计方法往往有些麻烦，也不直观，且理论上的最佳，在应用中也往往不是最佳方案，因此在实际工作中常常是根据原理，应用典型电路，用经验方法设计。在参考书中的，教师准备的实验电路也不一定是最好的，因此希望同学们灵活应用已学过的知识，设计出最佳电路。然而，设计的最佳电路实验与实际应用仍存在不少差、别，除上面所说方案之外，在实际应用中还要考虑许多因素，如干扰、反射、速度、负载、功耗、时间配合等等，也还要考虑相互协调。另外，标准化、工程工艺、维护方便、使用环

6、境等问题，这些都是要在实际工作中加以注意的。数字逻辑实验是在数字逻辑实验仪上进行的，实验仪将在有关章节中介绍。另外实验中还配有示波器、直流稳压电源、万用表及一套实验工具等。实验中有不懂的地方要请教实验老师。为了使数字逻辑实验既要离不开讲义，以巩固提高所学过的知识，又要注意和计算机原理实验的连续性，系统性，已达到紧密结合计算机专业的实际需要。实验内容的安上如在知识的综合性和难度上有所要求，因此需要每一个学生在实验阶段认真准备。另外，根据学生的具体情况，增加了针对每个实验的逻辑设计调试方面的实验知识。有关实验仪的使用和数字电路

7、实验中常见故障分析与排除将在实验之前专门讲解。在涉及具体实验中，根据要求不同，可难可易，可简可繁。学生可根据教师的规定及自己的能力加以选择。一．实验的基本要求为了让我校计算机系的本科学生能切实掌握数字逻辑电路的设计技能，对于本科生在做数字逻辑实验时，有以下要求：1．所有实验内容都是设计性的，都由老师给定题目并提出具体要求，由学生根据对题目和要求的理解，自己进行设计，调试，和验证。这就要求学生做实验前一定要预习，搞清楚是做给定原理图，及技术数据的验证性实验，还是仅给定技术指标要求，做设计性实验。不论那种实验，先要阅读预习实验

8、原理和要求，尽量明白这个实验原理是什么？为什么这样做？自己进行设计，调试，和验证。这就要求学生对讲义里不清楚的部分，会查阅有关资料，以做到心中有数力求保证设计的逻辑电路在实验中的正确性2．准备好预习报告的大纲，列出要在实验中检查的具体技术资料指标及注意的问题，画出逻辑接线图，逻辑符号要标准统一，要标好管