DOC《1. 预习实验》

1.

预习实验 10线10进制代码转换成8421码 学生根据上图写下表达式: B8= B4= B2= B1= 实验要求:①学生自己根据逻辑图填写逻辑表达式 ②分别用TTL芯片,GAL芯片和用VHDL硬件描述语言编写出该电路的程序,通过FPGA芯片加以实现. ③独立完成电路调试 ④验证输入与输出的关系 2.四位海明校验逻辑设计 数据输出 校验码输出 数据输入实验

三、译码器及数码显示 ( GAL型) 数码管是一种常用器件,当你显示十进制数时,是有很多电路供你选用,一般根据所使用的数码管是共阳极还是共阴极来选择对应芯片的. 七段发光二极管(LED)数码显示器的字形与七段荧光数码管一样,外观为平面型.它的a、b、c、d、e、f、g段是用发光二极管显示的,并且分为共阳极和共阴极两种.共阳极是七个发光二极管的阳极接在一起,接到高电平(正电源)上,阴极接到译码器的输出端,哪个发光二极管的阴极为低电平,哪个发光二极管就亮,而阴极为高电平的发光二极管就不亮.共阴极是七个发光二极管的阴极接到一起,接到低电平处,哪个发光二极管的阳极接高电平,哪个发光二极管就亮,否则就不亮.这种数码特点是电源电压为5V,与TTL电源一致共阳型数码管内部结构. G f VCC a b A

10 h h h e d VCC c h 共阳型数码管内部结构 共阴型数码管内部结构 共阳极和共阴极两种LED数码管内部接线示意图见图1.与共阳级LED数码相接的七段译码器的a―g输出必须是低电平有效.例如用SN74LS47即可(它的输出级为集电极开路),接线图如图2所示. 共阳级LED与74LS47连接图

1 2

6 7

5 9

4 8

3 7X300 5V

14 15

9 10

11 12

13 3

4 5

16 7

7 6

2 1

7 8 Q3 Q2 Q1 Q0 若用高电平有效的SN74LS48就不行.如果LED数码管是共阴极的,必须用SN74LS48, 有的LED数码管带小数点用h表示. 但是当你要显示的是16进制信息时,就有点麻烦,就要自己动手去设计组合,当然方法还是很多的.譬如用CPU和8279能实现,用154芯片的非门能实现,用GAL芯片编程做一个也行,最后不行只能与非电路进行组合了,所以关键是你有什么样的器件就采用相应办法去实现. 本次实验用两种方法: ①用与非门等芯片自己独立进行设计.列真值表,画卡诺图,给出逻辑和数码管,自己调试完成实验. ②用154芯片和与非门自己设计完成实验.以上两种实验都需在数码管的七段输入串一个100-300Ω的限流电阻. 实验设备:①万用表 ②数字逻辑实验仪 实验器件:①芯片待定. ②数码管若干个 ③电阻20只74LS154菜单逻辑图附后 因此我们要做的工作是用与非门搭一个16进制译码器,16个输入为D0-D15代表0-15的16进制数.7个输出为a,b,c,d,e,f,g,这7个输出对应着数码管的不同笔划.其中7个电阻为限流电阻,一定要加,否则可能烧坏数码管. 实验内容: ①要求设计16进制译码器的逻辑图:总共需要7个4或8输入的与非门(至于是4输入还是8输入,要根据实际情况而定),每个与非门的输出便是a,b,c,d,e,f,g中的一个.如要显示

0 ,只须把D0接在输出为g的与非门的输入上即可. ②根据逻辑图连好译码器,并将电阻、数码管连上. ③通电调试,直至0-F都能正确显示为止. ④经教师检查后,拆线,收拾器材. 选做⑤验证4-16线译码器74LS154的功能,将74LS154的输出分别接在D0-D5,从输入端输入4位BCD码,观察数码管的显示. 另外,GAL芯片介绍及使用举例 通用数组逻辑GAL: GAL器件是1985年美国LATTICE公司最早生产的一种器件.现以GAL16V8为例,它的内部结构逻辑图如 它的输出逻辑宏单元OLMC GAL特点: ①可测试功能.这是_____工艺在工艺竞争中最大优势之一.制造厂利用非常快的速度(50ns)擦除功能可对各种器件反复编程和擦处,以直接测试包括AC、DC功能在内的各种特性,保证程序和功能100%地满足用户要求.而传统的PLD器件在批量生产时不能测试,只有用户对其编程后才能检测这种PLD的功能指针. ②低功耗.这是采用CMOS工艺的一个优点.它使用户直接受益,降低了系统功耗,可靠性高,是运行系统温度低.由于芯片上有较低的节温与功耗,CMOS低功耗就允许较高功能的集成度的电路设计,从而能进一步减少系统体积. ③高速度.______工艺的另一个优点是具有较高的速度――其速度可与除ECL电路以外任何工艺生产的任一器件相比. ④可重复编程100次以上. ⑤可以加密,以防对逻辑的复制. ⑥具有输出逻辑宏单元(OLMC),可由用户编程形成所需输出. 将上述这些优点集中于一个芯片里,GAL器件将会对TTL/74系列所组成的逻辑电路,低密度的门阵列和所有其它可编程逻辑芯片带来威胁.GAL芯片非常有利于降低系统造价,减少成品的体积和功耗,还具有更高的可靠性,并能大大简化系统设计. GAL的用途: GAL器件主要用于构造各种组合逻辑和时序逻辑,除可完成各种通用TTL电路完成的功能外,还可以构造各种特殊功能. 用GAL可缩短开发周期,在暂时得不到通用TTL器件时可用GAL代替. 由于GAL有加密功能,不易被他人仿做.对于初设计、试验阶段的产品,用GAL较方便灵活,它可以快速地反复地擦除、修改.但在定型后,如电路较复杂,且要批量生产时,倒是不一定要用GAL,可采用门阵列,它的成本更低.如生产量更大,也可采用标准单元,它的集成度高. GAL器件的种类及主要参数: GAL器件分为普通型、通用型、异步型、FPLA型和在线可编程型等五个系列. GAL的主要参数 器件类型 引脚数 最大传输时延(ns) 电源电流 Icc(mA) 最多可用输入数 最多可用输出数 数组规模 普通型GAL16V8