东南大学数字电路实验报告第四部分.pdf

简介：
本PDF文档是东南大学学生完成的数字电路课程实验报告的第四部分，详细记录了实验目的、原理、步骤及结果分析等内容。 《东南大学数字电路实验报告（四）》详细探讨了数字逻辑电路的设计与应用，特别是时序逻辑电路在构建简易数字钟中的实践。本实验旨在帮助学生掌握时序逻辑电路的设计流程、理解其时延分析方法，并学会使用QuartusⅡ 5.0软件进行设计。 **实验目的：** 1. 熟悉并掌握时序逻辑电路的设计方法，这是数字系统设计的基础，包括计数器和寄存器等常见元件。 2. 学习并理解时序逻辑电路的时延分析，在高速运行中确保系统的稳定性。这需要考虑如上升沿、下降沿与时钟周期等参数的影响。 3. 掌握QuartusⅡ 5.0这一常用的FPGA开发工具，该软件支持硬件描述语言（HDL）编译、仿真和综合。 **实验原理：** 本实验采用同步可预置十进制计数器，由四个D型触发器及门电路组成。此计数器具备超前进位功能，便于级联扩展至更高阶的计数范围；同时具有同步编程能力，可通过控制线设置输出状态，并且包含直接清零功能，在任何输入状态下将输出复位为低电平。进位输出采用动态方式实现，通过两个使能信号（ENP和ENT）以及一个动态进位输出端口来支持级联多个计数器。 **实验设计：** 在该实验中，使用了两片74LS160芯片及一些与非门构建简易数字钟。其中的74LS160是一种二进制同步计数器，可以进行级联以覆盖更大的计数值范围，在Multisim 12.0环境中模拟这些组件连接确保其正确功能。实验中从右到左分别表示小时（高位和低位）及分钟（高位和低位）。 **QuartusⅡ仿真与实验：** 通过使用QuartusⅡ进行仿真实验验证了设计的准确性，观察波形图可以分析每个部分在不同时间周期的行为表现。实际接线并在实验箱上运行后成功实现了数字钟的功能，并符合验收标准的要求。 **总结：** 此实验不仅让学生掌握了数字逻辑电路的基础知识，还提升了他们对时序逻辑电路的设计和时钟信号参数的深入理解。通过使用QuartusⅡ 5.0进行实际操作练习，为未来从事更复杂的数字系统设计工作奠定了坚实基础；同时展示了在实际应用中灵活运用时序逻辑电路的可能性与优势。