【上海大学数字逻辑实验报告】七、中规模元件及综合设计

一、实验目的

1. 掌握中规模时序元件的测试。
2. 学会在Quartus II上设计序列发生器。

二、实验原理

1. 74LS161是四位可预置数二进制加计数器，采用16引脚双列直插式封装的中规模集成电路，其外形如下图所示：

其各引脚功能为：

异步复位输入端：RD 计数使能输入端：ET、EP

时钟输入端：CP 进位输出端：RCO

电源输入端：VCC 接地端：GND

预置端：LD 预置数据输入端：A、B、C、D

计数值输出端：QA、QB、QC、QD

2. 74LS151是8选1数据选择器，其外形如下图所示：

其各引脚功能为：

地址输入端：C、B、A（A为低位）

选择输入端：D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7

选通输入端：GN

互补输出端：Y、WN

三、实验内容

实验任务一：用74LS161芯片构造模10计数器

(1) 实验步骤

1. 将74LS161的计数使能输入端EP和ET同时连接到K11，然后将计数值输出端QA、QB、QC、QD分别连接到数码管LED6的1、2、4、8接口，同时将QB和QD分别连接到74LS00的输入引脚1A和1B，输出引脚连接回74LS161的异步复位输入端RD，最后将时钟输入端CP连接到连续脉冲1H并将74LS161和74LS00接电接地后构成模10计数器，如下图所示：

2. 拨动开关，观察数码管的变化。

(2) 实验现象

开始时，计数器的值为0，而后每次时钟脉冲到达时，计数器的值依次增加，当计数器的值达到最大值也就是9时，它将从0重新开始计数。

(3) 实验结论

通过74LS161作为搭建平台，我们成功地实现了一个模10计数器。实验结果表明，计数器能按照预期进行模10计数。

实验任务二：在Quartus II设计一个二进制序列01100111发生器

(1) 实验步骤

1. 用Quartus II设计出如下电路：

2. 编译通过后进行波形仿真，验证电路逻辑功能：

3. 仿真通过后，参照原理图定义引脚：

4. 生成编程并将文件下载到FPGA。
5. 将开关连接对应的输入引脚，输出引脚连接到发光二极管：

6. 用开关和发光二极管测试FPGA的功能。
7. 记录测试结果。

(2) 实验现象

电路运行时，随着时钟脉冲的到达,LED灯按照01100111的序列进行变化，符合预期行为。

(3) 实验结论

通过使用Quartus II设计工具，我们成功地用74LS161和74LS151设计了一个二进制序列01100111发生器。实验结果表明，数据会按照时钟脉冲的触发依次产生序列中的数，符合预期行为。

四、建议和体会

1. 在实验前，要熟悉74LS161和74LS151的原理。
2. 实现序列发生器时，要注意观察LED灯的变化，以确保实验结果的准确性。
3. 本实验有助于增进对模10计数器和序列发生器的理解，同时帮助我们初步掌握了中规模元件的设计方法，为后续进行更复杂的电路设计打下基础。