四位二进制 算术运算和逻辑运算 eda实验

Question

算术运算单元ALU的设计
要求：
1．进行两个四位二进制数的运算。
2．算术运算：A+B,A-B,A+1,A-1
3．逻辑运算：A and B,A or B,A not, A xor B
注意：从整体考虑设计方案，优化资源的利用
要求具体实验过程 谢谢 ！！！ 完成马上给分！ 在线等！

Answer 1

『数字电路』课程设计指导书

一、 教学目标
（一）课程性质
课程设计。
（二）课程目的
训练学生综合运用学过的数字电路的基本知识，独立设计比较复杂的数字电路的能力。

二、教学内容基本要求及学时分配
（一） 课程设计题目
题目见附录I，原则上每人一题。
（二） 设计内容
拿到题目后首先进行电路设计。然后在微机上进行原理图输入、编译和软件仿真，如满足设计要求，再进行下载和硬件实验。如硬件实验结果不满足要求，则修改设计，直到满足要求为止。
（三） 设计要求
（1） 按题目要求的逻辑功能进行设计，电路各个组成部分须有设计说明；
（2） 必须采用原理图输入法；
（3） 软件仿真完成后，必须经教师允许方可进行下载；
（四） 使用的硬件和软件
硬件为可编程逻辑器件EPM7128S；软件为MAX+PLUSII。见附录。

三、主要教学环节
（一）设计安排
1. 课程设计时间为两周，每人一台微机；
2. 第1、2天讲授设计需要的硬件和软件、设计的要求、布置设计题目；
3. 第3～8天学生进行设计；
4. 第9、10天教师验收，然后学生撰写和打印设计报告。
（二）指导与答疑
每天都有教师现场答疑，学生有疑难问题可找教师答疑。学时应充分发挥主观能动性，不应过分依赖教师。
（三）设计的考评
设计全部完成后，须经教师验收。验收时学生要讲述自己设计电路的原理、仿真情况，还要演示硬件实验结果。
教师根据学生设计全过程的表现和验收情况给出成绩。

四、课程设计报告的内容和要求
（一）课程设计报告的内容
按附录中给出 的报告模板进行编写，用A4纸打印，左侧装订。
（二）课程设计报告编写的基本要求
（1）按设计指导书中要求的格式书写，所有的内容一律打印；
（2）报告内容包括设计过程、软件仿真的结果及分析、硬件仿真结果及分析；
（3）要有整体电路原理图、各模块原理图；
(4) 软件仿真包括各个模块的仿真和整体电路的仿真，对仿真必须要有必要的说明；
(5) 硬件仿真要给出各个输入信号的具体波形和输出信号的测试结果。

附录I EDA课程设计参考题目

注：在以下设计中只可以用一个参考时钟
一、数码管显示控制器
要求：
1．能自动一次显示出数字 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9（自然数列），1、3、5、7、9(奇数列)， 0、2、4、6、8（偶数列），0、1、2、3、4、5、6、7、0、1(音乐符号序列)；然后再从头循环；
2．打开电源自动复位，从自然数列开始显示。

二、乒乓球游戏机
要求：
1．用8个发光二极管表示球；用两个按钮分别表示甲乙两个球员的球拍；
2．一方发球后，球以固定速度向另一方运动（发光二极管依次点亮），当球达到最后一个发光二极管时，对方击球（按下按钮）球将向相反方向运动，在其他时候击球视为犯规，给对方加1分；都犯规，各自加1分；
3．甲、乙各有一数码管计分；
4．裁判有一个按钮，是系统初始化，每次得分后， 按下一次。

三、智力竞赛抢答器
要求：
1．五人参赛每人一个按钮，主持人一个按钮， 按下就开始；
2．每人一个发光二极管，抢中者灯亮；
3．有人抢答时，喇叭响两秒钟；
4．答题时限为10秒钟，从有人抢答开始，用数码管倒计时间，0、9、8…1、0；倒计时到0的时候，喇叭发出两秒声响。

四、数字钟
要求：
1．输入10HZ的时钟；（提示：对已有kHz频率时钟进行分频）
2．能显示时、分、秒，24小时制；
4．时和分有校正功能；
5．整点报时，喇叭响两秒；
6．可设定夜间某个时段不报时；
注意：硬件资源的节约，否则器件内资源会枯竭。

五、交通灯控制器
要求：
1．东西方向为主干道，南北方向为副干道；
2．主干道通行40秒后，若副干道无车，仍主干道通行，否则转换；
4．换向时要有4秒的黄灯期；
5．南北通行时间为20秒，到时间则转换，若未到时，但是南北方向已经无车，也要转换。
6．附加：用数码管显示计时。

六、双钮电子锁
要求：
1． 有两个按钮A和B，开锁密码可自设，如（3、5、7、9）；
2． 若按B钮，则门铃响；（滴、嗒…）；
3． 开锁过程：按3下A，按一下B，则3579中的“3”即被输入；接着按5下A，按一下B，则输入“5”；依此类推，直到输入完“9”，按B，则锁被打开——用发光管KS表示；
4． 报警：在输入3、5、6、9过程后，如果输入与密码不同，则报警；用发光管BJ表示，同时发出“嘟、嘟……的报警声音；
5． 用一个开关表示关门（即闭锁）。

七、彩灯控制器二
要求：
1．有十只LED，L0……L9
2．显示方式
①先奇数灯依次灭
②再偶数灯依次灭
③再由L0到L9依次灭
3．显示间隔0.5S，1S可调。

八、速度表
要求：
1．显示汽车Km/h数；
2．车轮每转一圈，有一传感脉冲；每个脉冲代表1m的距离；
3．采样周期设为10S；
4．要求显示到小数点后边两位；
5．用数码管显示；
6，最高时速小于300Km/h。

九、彩灯控制器一
要求：
1．有八只LED，L0……L7
2．显示顺序如下表
3．显示间隔为0.25S，0.5S，1S，2S可调。

序号 L0 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7
0 1 1 1 1 1 1 1 0
1 0 1 1 1 1 1 1 1
2 1 0 1 1 1 1 1 1
3 1 1 0 1 1 1 1 1
4 1 1 1 0 1 1 1 1
5 1 1 1 1 0 1 1 1
6 1 1 1 1 1 0 1 1
7 1 1 1 1 1 1 0 1
8 1 1 1 1 1 1 1 0
9 1 1 1 1 1 1 1 1
10 0 1 1 1 1 1 1 1
11 0 0 1 1 1 1 1 1
12 0 0 0 1 1 1 1 1
13 0 0 0 0 1 1 1 1
14 0 0 0 0 0 1 1 1
15 0 0 0 0 0 0 1 1
16 0 0 0 0 0 0 0 1
17 0 0 0 0 0 0 0 0
18 1 0 0 0 0 0 0 0
19 1 1 0 0 0 0 0 0
20 1 1 1 0 0 0 0 0
21 1 1 1 1 0 0 0 0
22 1 1 1 1 1 0 0 0
23 1 1 1 1 1 1 0 0
24 1 1 1 1 1 1 1 0
25 1 0 0 0 0 0 0 0
26 0 1 0 0 0 0 0 0
27 0 0 1 0 0 0 0 0
28 0 0 0 1 0 0 0 0
29 0 0 0 0 1 0 0 0
30 0 0 0 0 0 1 0 0
31 0 0 0 0 0 0 1 0
32 0 0 0 0 0 0 0 1
十、出租车计价器
要求：
1．5 Km起计价，起始价5元，每公里1.2元；
2．传感器输出脉冲为0.5m/个；
3．每0.5km改变一次显示，且提前显示（只显示钱数）。

十一、八音电子琴
要求：
1．能发出1、2、3、4、5、6、7、1八个音；
2．用按键作为键盘；
3．C调到B调对应频率为。
调 频率（HZ）

261.63*2
B 493.88
A 440.00
G 392.00
F 349.23
E 329.63
D 293.66
C 261.63

十二、自动奏乐器一
要求：
1．开机能自动奏一个乐曲，可以反复演奏；
2．速度可变。
1 1 5 5 6 6 5 –
4 4 3 3 2 2 1 –
5 5 4 4 3 3 2 –
5 5 4 4 3 3 2 –
3．附加：显示乐谱。

十三、自动奏乐器二
要求：
1．开机能自动奏一个乐曲，可以反复演奏；
2．速度可变。
1 3 1 3 5 6 5 – 6 6 6 5 – – –
6 6 6 5 5 3 1 2 2 3 2 1 – – –
3．附加：显示乐谱。
十四、自动打铃器
要求：
1．有数字钟功能；（不包括校时等功能）
2．可设置六个时间，定时打铃；
3．响铃5秒钟。
十五、 数字频率计
要求：
1．输入为矩形脉冲，频率范围0~99MHz；
2．用五位数码管显示；只显示最后的结果，不要将计数过程显示出来；
3．单位为Hz和KHz两档，自动切换。

十六、算术运算单元ALU的设计
要求：
1．进行两个四位二进制数的运算。
2．算术运算：A+B,A-B,A+1,A-1
3．逻辑运算：A and B,A or B,A not, A xor B
注意：从整体考虑设计方案，优化资源的利用

十七、游戏机，有三位数码管显示0—7之间的数码，按下按钮，三个数码管循环显示，抬起按钮，显示停止，当显示内容相同时，为赢
要求：
1．三个数码管循环显示的速度不同
2．停止时的延迟时间也要不同
3．如果赢了游戏时，要有数码管或LED的花样显示或声音提示。

十八、路数显报警器
要求：
1．设计16路数显报警器，16路中某一路断开时（可用高低电平表示断开和接通），用十进制数显示该路编号，并发出声音信号；
2．报警时间持续10秒钟；
3．当多路报警时，要有优先级，并将低优先级的报警存储，处理完高优先级报警后，再处理之（附加）。

十九、脉冲按键电话按键显示器
要求：
1．设计一个具有八位显示的电话按键显示器；
2．能准确反映按键数字；
3．显示器显示从低位向高位前移，逐位显示，最低位为当前输入位；
4．重按键时，能首先清除显示；
5．摘下话机后才能拨号有效，挂机后熄灭显示。
二十、病房呼叫系统
要求：
1．用1~5个开关模拟5个病房的呼叫输入信号，1号优先级最高；1~5优先级依次降低；
2．用一个数码管显示呼叫信号的号码；没信号呼叫时显示0；又多个信号呼叫时，显示优先级最高的呼叫号（其它呼叫号用指示灯显示）；
3．凡有呼叫发出5秒的呼叫声；
4．对低优先级的呼叫进行存储，处理完高优先级的呼叫，再进行低优先级呼叫的处理（附加）。

二十一、自动电子钟
要求：
1．用24小时制进行时间显示；
2．能够显示小时、分钟；
3．每秒钟要有秒闪烁指示；
4．上电后从“00：00”开始显示。

二十二、具有数字显示的洗衣机时控电路
要求：
1．洗衣机工作时间可在1~15分钟内任意设定（整分钟数）；
2．规定电动机运行规律为正转20s、停10s、反转20s、停10s、再正转20s，以后反复运行；
3．要求能显示洗衣机剩余工作时间，每当电机运行一分钟，显示计数器自动减1，直到显示器为“0”时，电机停止运转；
4．电机正转和反转要有指示灯指示。

二十三、篮球比赛数字计分牌
要求：
1．分别记录两队得分情况；
2．进球得分加2分，罚球进球得分加1分；
3．纠正错判得分减2分或1分；
4．分别用三个数码管显示器记录两队的得分情况。

二十四、电子日历
要求：
1．能显示年、月、日，星期；
2．例如：“01.11.08 6”，星期日显示“8”；
3．年月日，星期可调；
4．不考虑闰年。

二十五、用电器电源自动控制电路
要求：
1．控制电路能使用电器的电源自动开启30s，然后自动关闭30s，如此周而复始的工作，要有工作状态指示；
2．当电源接通时，可随时采用手动方式切断电源；当电源切断时，可随时采用手动方式接通电源；
3．若手动接通，可由定时信号断开，然后进入自动运行状态，反之亦然
4．定时范围0分~60分，要有分秒的倒计时显示。

二十六、设计模拟中央人民广播电台报时电路
要求：
1．当计时器运行到59分49秒开始报时，每鸣叫1s就停叫1s，共鸣叫6响；前5响为低音，频率为750Hz；最后1响为高音，频率为1KHz；
2．至少要有分秒显示。

二十七、数字跑表
要求：
1．具有暂停/启动功能；
2．具有重新开始功能；
3．用6个数码管分别显示百分秒、秒和分钟。

二十八、数字电压表
要求：
1．0－5V输入；
2．用3个数码管显示；有小数点的显示；显示小数后两位数，如0.01；只显示最后结果，不要显示中间结果。
提示：实验箱提供了8bits的DAC －AD558和比较器－LM358N。

参考资料：internet