实验01 基本逻辑门电路实验

第一篇：实验01 基本逻辑门电路实验

实验一 基本逻辑门实验(1)

一、实验目的

1、通过实验学习掌握Quartus II软件的基本操作流程。

2、通过实验理解全加器电路的设计方法，并掌握在Quartus II软件中通过绘制电路图的形式进行芯片设计的过程。

3、学习Quartus II软件的“仿真”功能。

二、实验步骤

1、在“我的电脑”中新建一个目录。（注意：目录尽量建立在自带的U盘上，以防实验工程被还原）

2、打开QuartusII软件，点击菜单中的“File->New Project Wizard”选项，启动新建工程向导程序，新建一个Quartus II工程。工程文件保存在第1步创建的目录中，工程命名为：“Exp01”。

图1 新建工程向导启动

图2 向导开始直接点击“Next”按钮

图3 向导第1步，设置工程的路径和工程名

向导第2步的设置是向新建工程中导入已经存在的设计文件，这里不用导入所以直接点击“Next”按钮跳过这一步。

向导第3步选择FPGA芯片，这里要按照实验箱上的芯片型号选择：Family选择“Cyclone II”，Available devices选择“EP2C5T144C8”，其它地方保持默认选择。

图4 向导第3步设置工程用芯片

向导程序第4、5步不用做设置，直接点击完成按钮就可以完成工程的建立了。

图5 工程建立完成，Project Navigator出现工程列表

3、点击菜单“File->New”选项，打开新建文件窗口，选择“Design Files->Block Diagram/Schematic File”，再点击“OK”按钮，创建一个电路图设计文件。

图6 新建文件窗口

4、点击菜单“File->Save As”选项，将新建的电路图设计文件保存在工程目录中，注意：文件名要与工程名保持一致：Exp01.bdf。

图7 新建文件保存

图8 文件名与工程名保持一致

5、点击设计文件窗口上的“Symbol Tool”工具按钮，如图所示：中输入“xor”异或门，单击“OK”按钮。

。弹出组件浏览窗口。在窗口的Name文本框

图9 空白电路设计文档上的“Symbol Tool”按钮

图10 组件浏览窗口

6、这时的鼠标光标会变成异或门的样子，在电路图设计文件的空白处点击鼠标左键，就可以向设计文件中添加一个异或门，添加过程可以连续进行。如果点击键盘上的“Esc”按键，鼠标恢复到箭头图案，添加操作结束。

7、用同样的办法，我们再向设计文件中添加两个“输入input”和一个“输出output”组件。然后将电路连接如下图11所示。连线需要点击设计文件窗口的“Orthogonal Node Tool”工具按钮，然后在设计文件空白处，按下鼠标左键不松开，移动鼠标就可以将连线绘制出来，按照图11将添加的远件连接起来。可以通过双击组建弹出“Pin Propertis”窗口，这个窗口可以对组建命名。这里讲异或门的输入端命名为“A、B”，输出端命名为“Y”。

图11 电路连接图示，双击input或output组建可以给它们命名

图12 输入端命名A、B，输出端命名Y

8、保存设计文件后，点击工具栏上的“Start Compilation”按钮后，开始进行工程的编译。

图13 开始编译

9、点击菜单“File->New”选项，打开新建文件窗口，选择“Verification/Debugging Files->Vector Waveform File”，再点击“OK”按钮，创建一个波形仿真文件。

图14 新建仿真文件

10、点击菜单“File->Save As”选项，将新建的仿真文件保存在工程目录中，注意：文件名要与工程名保持一致：Exp01.vwf。

图15 保存仿真文件和工程名一致

11、双击仿真文件的左侧空白区域，弹出“Insert Node or Bus”窗口，再点击“Node Finder”按钮弹出“Node Finder”窗口。在这个窗口的“Filter”中选择“Pins：all”，然后，单击“List”按钮。将“Nodes Found”框中列出的管脚A加入到右侧的“Selected Nodes”框中。最后“OK”按钮，得到如图19所示。

图16 双击左侧空白区

图17 弹出“Insert Node or Bus”窗口

图18 插入电路图中的输入和输出端

图19 选择A端点。

12、用同样的办法添加B和Y，得到如图20所示的效果。

图20 加入A、B、Y端点

13、如图21所示，点选A这一行，再点击左侧的按钮“Overwrite Clock”“Period”设置为1ns。同样的方式将B设置为“2ns”。

。在弹出的“Clock”窗口中将A的图21 加入A、B设置频率后的效果

图22 设置A的周期为1ns

14、选择菜单栏的“Processing”菜单项，首先点击“Start Compilation”“Generate Functional Simulation Netlist”生成功能仿真网表，最后点击“Simulator Tool”真工具窗口

进行编译，然后点击

弹出仿

图23 Processing菜单

15、在仿真工具窗口首先将仿真模式设置为“Functional”，再点击开始按钮得到仿真结果。

图24 仿真工具窗口

图25 仿真结果——时序图

第二篇：实验三、基本门电路及触发器 电子版实验报告

基本门电路及触发器实验

一、实验目的1．了解TTL门电路的原理、性能和使用方法；验证基本门电路逻辑功能。

2．验证D触发器；J-K触发器的逻辑功能。

二、实验内容

（一）验证以下门电路的逻辑关系

1.用与非门（00）实现与门逻辑关系：F=AB

2.异或门（86）：

3.全加器（00、86）：

（二）验证以下触发器逻辑关系

1．D触发器置位端、复位端的功能测试。

2．J-K触发器置位端、复位端的功能测试。

3．D、J-K触发器功能测试。

图3-1

JK触发器(74LS112)和D触发器(74LS74)

三、实验原理图

图3-2与门电路

图3-3异或门电路

图3-4

全加器电路

四、实验结果及数据处理

1．直接在实验原理图上标记芯片的引脚。

2．写出实验结果。

（1）与门、异或门实验结果表（用数字万用表测量高低电平1、0的电压值。）

输入

与门

异或门

A

B

F

Uo（V）

F

0

0

0

0.205

0

0

0

0.205

0

0

0.205

3.498

0

（2）全加器实验结果表

Ai

Bi

Ci

Si

Ci+1

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

（4）D触发器的功能测试

输入端

输出原态

输出次态

D

Qn

Qn+1

0

*

*

0

*

*

0

0

0

0

0

0

0

（5）J-K触发器的功能测试

输入端

输出原态

输出次态

J

K

Qn

Qn+1

0

*

*

*

0

*

*

*

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

五、思考题

1．实验用的与非门和或门中不用的输入端如何处理?

答：与非门中不用的输入端应接高电平；或门中不用的输入端可以与有用的输入端接在一起或者接地。

2．如果与非门的一个输入端接时钟，其余输入端应是什么状态时才允许脉冲通过?

答：其余输入端均是高电平时才允许脉冲通过。

3．J-K触发器Qn=0时，如果时钟脉冲CP到来后，触发器处于“1”态，J-K两端应预先分别是什么状态？

答：J端预先是1，K端预先是0

或者J，K两端预先都是1

4．J-K触发器与D触发器的触发边沿有何不同?

答：J-K触发器是下降沿触发，D触发器是上升沿触发。

第三篇：基本逻辑指令综合设计实验

实验六 基本逻辑指令综合设计实验

一、实验目的：

1.在掌握逻辑指令的基本应用基础上，通过综合设计实验的训练，达到提高综合分析问题、解决问题能力的目的。

2.通过程序的调试，进一步掌握PLC的编程技巧和编程调试方法。

3.以工程应用为出发点，强化学生的工程意识。

二、实验设备：

PLC实验台：主机挂件（西门子S7－300 PLC）、基本逻辑指令实验挂件、继电器挂件、直线运动模块、PC机、连接导线

三、预习内容：

1.熟悉西门子STEP 7编程软件的使用方法。

2.熟悉西门子S7-300 PLC的基本位设备：I、Q、M、T、C。3.熟悉基本逻辑指令的编程方法。4.熟悉典型继电器控制电路。

5.了解PLC设计控制系统的基本方法和步骤。

6.本次实验为一般设计类实验，要求学生在实验前根据具体内容完成以下任务：(1)确定输入/输出信号

(2)分析控制要求，简单画出PLC电气原理图（按实验内容要求）(3)编写PLC（梯形图）程序

(4)写出程序调试步骤(5)写出程序运行结果

四、实验步骤：

1.电路连接好后经指导教师检查无误，并将RUN/STOP开关置于STOP后，接入220V交流电源.2.在PC机启动西门子STEP 7编程软件，新建工程，进入编程环境。

3.根据实验内容，在STEP 7编程环境下输入梯形图程序，转换后，下载到PLC中。4.程序运行调试并修改。5.写实验报告。

五、实验内容：

1.小车往复运动控制程序

本程序是以检测为原则，实现PLC顺控 系统设计。

(1)控制要求：

小车在初始状态时停在中间，限位开关 I0.0=ON；按下启动按钮I0.3，小车按图4.1所示

图4.1 小车往复运动示意图

顺序往复运动，按下停止按钮I0.4，小车停在初始位置（中间）(2).设计指导：

① 该程序为电动机正、反转控制的具体工程应用。② 该程序的关键问题：按下停止按钮时，小车并不是立即停止，而是要回到原位（中间位置）才停，所以要对停止信号加自锁保持，小车回到原位后再清除停止信号。2.电动机Y-△降压启动控制程序

本程序是用PLC改造典型继电器电路的应用(1)控制要求：

图4.2所示为笼型异步电动机Y-Δ降压起动继电接触器控制系统图，写出系统工作流程，设计用PLC改造后的电气原理图和控制程序。

(2)设计指导：

图4.2 电动机Y-△降压启动电路

① 该程序为电动机降压启动控制的具体工程应用，学生先分析图4.2后，确定输入/输出信号，画PLC电气原理图。

② 该程序的关键问题：程序中要考虑PLC的工作方式与继电器控制系统不同，PLC没有先断后合的概念，所以在实际工程应中，PLC编程时要人为加入切换延时，即电动机Y形接法运行一段时间后，切除Y形接法的接触器线圈后延时一点时间（2秒）后，再接通电动机△形接法的接触器线圈，使电动机全压运行。定时器的编程学生可参考本书实验二中的相关内容进行设计

六、实验报告

本次实验为综合设计型实验，要求学生在实验前加强预习，实验过程中重点是运行、调试及修改自己设计的程序。本次实验报告的内容主要是：

1.实验目的：本次实验主要达到的要求及目的。

2.实验设备：本次实验的主要设备。

3.预习内容：预习本次实验内容后，按实验内容画出PLC电气原理图、PLC梯形图程序以及程序调试步骤。

4.实验具体步骤：重点写程序的运行、调试、修改的过程。

5.实验程序上机验证：写出运行后得到的结果，并分析与预习中的结果是否相同 6.心得体会：本次实验中遇到的问题、解决方法及收获。

注：本次实验为综合设计型实验，要求学生的实验报告中必须画出PLC电气原理图、以及写出最终的梯形图程序。

第四篇：逻辑门电路教学案

沉着冷静，斗志旺盛；不骄不躁，举重若轻；信心充足，奋发前行；遇易不喜，遇难不惊；乐观进取，尽其所能。

高三电学教学案

课题：基本逻辑门电路

授课班级：

【学习目标】：

1．了解逻辑门电路的定义和分类、基本逻辑门电路的电路图

2．.掌握基本逻辑门电路的逻辑符号（重点）

3．.掌握基本逻辑门电路的逻辑功能及三种表示方法（真值表、逻辑函数表达式、波形图）

（重点及难点）一.知识链接（课前准备）

1、数字电路中输入条件与输出条件之间的关系叫________关系。

2、数字电路中两种对立的逻辑状态用逻辑值_____和____表示。

3、在数字电路中，输出信号与输入信号之间的三种基本逻辑关系：___逻辑、___逻辑和____逻辑。

4.下列电路满足什么条件时灯泡HL发光？分别实现了什么逻辑关系？

二、知识梳理：

（一）、逻辑门电路的定义和分类（了解）1.逻辑门电路的定义：

指实现某种_______关系的电路，这些电路像门一样按照一定的条件开或关，所以又称____电路。2.分类

(1)_______逻辑门电路：与门、或门、非门

(2)_______逻辑门电路：与非门、或非门、与或非门、异或门等

（3）_______逻辑门电路：TTL、CMOS

（二）基本逻辑门电路 1.电路图（了解）

与门电路 或门电路 非门电路

2．逻辑符号（掌握）

3.逻辑功能（掌握）

根据三种逻辑门电路的输入与输出逻辑关系的表格，归纳出它们的逻辑功能

与门电路 或门电路 非门电路

0 0 0 1 0 1 1

有__出0，全__出1

有__出1，全__出0

有__出1，有__出0

4.逻辑功能的表示法（掌握）

1）真值表-----

输入与输出的_______表格

(上表)

2）逻辑表达式

Y=A___B

Y=A___B

Y= ___ 与门 或门 非门

3）波形图

与门 Y

非门Y

或门 Y

沉着冷静，斗志旺盛；不骄不躁，举重若轻；信心充足，奋发前行；遇易不喜，遇难不惊；乐观进取，尽其所能。

三．典型例题：

1．下图为某逻辑电路的输入信号A、B和输出信号Y的波形，试列出真值表，写出逻辑表达式，五、拓展训练：

1.如图所示的逻辑门电路和输入波形，画出输出Y的波形。并说明该电路是哪种门电路？

2．下列真值表符合哪种门电路的逻辑功能？请写出逻辑表达式。

四、基础知识检测：

1．不属于基本逻辑门电路的是（）

A.与门

B.与非门

C.或门 D.非门

2.与门电路的逻辑功能是（）

A.有0出1，全1出0 B.有1出0，全0出1 C.全1出1，有0出0 D.同出1，异出0 3.只有当输入变量全为0时，输出才为0的逻辑门电路是（A.异或门 B.与门 C.或门 D.非门

4.能出现“有1出0，有0出1”逻辑功能的是（）电路。A.与非门 B.与门 C.或门 D.非门 5.两个输入端的或门电路表达式为（）

A.Y=AB B.Y=A/B C.Y=A+B D.Y=A 6．不是数字电路的逻辑功能表示法的是（）

A.逻辑函数表达式 B.波形图 C.二进制 D.真值表

2.如图所示某逻辑门电路的输入信号 A、B、C和输出信号Y的波形,试列出真值表，分析其逻辑功能，写出逻辑表达式。

3.某人设计了一个联动报警器，请你利用门电路的逻辑功能分析其报警原理。

课内作业：

1.画出基本逻辑门电路的逻辑符号，列出真值表，写出逻辑表达式和逻辑功能 2.学海领航288页

二、2.课外作业：

数字化在我们生活的每一个角落，你知道居民小区的楼道采用声光同控照明灯是应用哪

种门电路吗？多方面查找资料探寻生活中逻辑门的实际应用。）

第五篇：第二章 《逻辑门电路》习题

第二章 门电路

2.2为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下都属于逻辑0：(1)输入端接地；(2)输入端接低于0.8V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出低电压0.3V；(4)输入端通过200的电阻接地。

2.3为什么说TTL与非门的输入端在以下4种接法下，都属于逻辑1：(1)输入端悬空；(2)输入端接高于2V的电源；(3)输入端接同类与非门的输出高电压3.6；(4)输入端接10K的电阻到地。

2.4某TTL反相器的主要参数为Iih=20uA,Iis=1.4mA;Ioh=400uA;Iol=14mA,求它能带多少个同样的门。

2.9用OC门实现逻辑函数，画出逻辑电路图。2.14试设计一个NMOS异或门，画出逻辑电路图。

2.15试设计一个CMOS门电路，实现逻辑关系L=AB+C，画出逻辑电路图。

2.16试利用CMOS传输门设计一个CMOS三态输出的两输入端与非门，画出逻辑电路图并列出其真值表。

2.17当TTL和CMOS两种门电路相互连接时，主要考虑哪几个电压和电流参数？试列出这些参数，并对每一参数进行解释。

2.19设发光二极管的正向导通电流为10mA;与非门的电源电压为5V，输出低电平为0.3V，输出低电平电流为15mA，试画出与非门驱动发光二极管的电路，并计算出发光二极管支路中的限流电阻阻值。