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1、 2016 2017 学年 数数 字字 逻逻 辑辑 电电 路路 实实 验验 东南大学电工电子实验中心东南大学电工电子实验中心 2016 年年 10 月月 20162017 学年数字逻辑电路实验 i 目目 录录 教学计划和要求 1 一、 基本情况：. 1 二、 教学要求：. 1 1. 预习要求：. 1 2. 实验要求：. 1 3. 实验报告要求：. 2 三、 实验教学计划. 3 四、 评分和考核方法. 3 五、 本学期开放时间安排. 4 “数字逻辑设计实践”课程准备事项 5 一、 实验预习. 5 二、 准备导线. 5 三、 准备面包板. 6 四、 准备工具. 6 五、 下载并安装相关软件. 8
2、“数字逻辑设计实践”预习报告样例 9 一、 实验内容. 9 二、 实验设计方案. 9 1. 输入输出信号编码. 9 2. 列出真值表. 9 3. 逻辑化简. 10 4. 逻辑电路图. 10 5. 硬件连接示意图. 10 6. 测试方案. 11 电路搭接调试方法. 12 一、 分析电路. 12 20162017 学年数字逻辑电路实验 ii 二、 合并器件. 12 三、 查询数据手册. 13 四、 根据数据手册选择器件，分配管脚. 13 五、 元件布局. 14 六、 布线. 15 七、 通电前检查. 19 八、 通电验证. 19 九、 故障调试. 19 实验一、组合逻辑电路. 22 一、 学习目标
3、：. 22 二、 时间要求：. 22 三、 预备知识：. 22 四、 必做实验：. 23 五、 选作实验. 25 六、 预习项目. 25 实验二、时序逻辑电路. 26 一、 学习目标：. 26 二、 时间要求：. 26 三、 预备知识：. 26 四、 必做实验：. 26 五、 预习项目. 27 实验三、FPGA 时序逻辑设计 28 一、 学习目标. 28 二、 时间要求：. 28 三、 预备知识：. 28 四、 背景知识. 28 五、 必做实验：. 29 六、 预习检查项目. 29 20162017 学年数字逻辑电路实验 iii 实验四、FPGA 系统设计 30 一、 学习目标. 30 二、
4、时间要求：. 30 三、 预备知识：. 30 四、 背景知识. 30 五、 必做实验：. 32 六、 预习检查项目. 34 20162017 学年数字逻辑电路实验 1 教学计划教学计划和要求和要求 一、一、 基本情况：基本情况： 1、 总 学 时： 32 学时 2、 学时比例： 1（课内） ： 1.5（课外） 3、 学 分： 1 学分 4、 适用范围： 2015 级 6、8、11、16、22 系学生 5、 先修课程： 高等数学、物理、数字逻辑电路 6、 时 间： 2016.102017.1 7、 实验教材： 数字逻辑设计实践徐莹隽、常春等编著，高等教育出版社 二、二、 教学要求：教学要求： 1
5、. 预习要求：预习要求： 1) 进实验室前必须必须完成本次实验预习报告，内容包括 a) 实验电路功能描述、系统框图和详细设计过程 b) 实验电路原理图 c) 实验电路硬件连接图 d) 如果实验有预习思考题，提交预习思考题答案 2) 预习报告写在实验报告的实验原理部分，如没有把握，也可先写在其他纸上，实验完 成后重誊写到实验报告上 3) 实验电路必须必须在进实验室前完成搭接，实验室内以电路调试为主 4) 电工电子实验中心的网站地址为： ，预习时请访问该平台以了 解您准备完成的实验内容是否有变动、提示或其他通知。 2. 实验要求：实验要求： 1、实验采用集中授课+开放实验模式，第一次实验时请仔细阅
6、读开放实验规章制度，并在 20162017 学年数字逻辑电路实验 2 以后的实验中认真遵守 2、每次实验要带校园卡、元器件、单股连接线、丁字线和所发的面包板。丁字线和面包板 请妥善保管，勿丢失或损坏，否则将照价赔偿 3、在进入实验室时，请在刷卡机上出示您的校园卡，在刷卡机分配的实验室和实验座位 上完成实验，严禁串座 4、实验前先检查自己座位上的仪器、如有缺失或损坏请及时通知指导老师处理。实验过 程中如果发生仪器故障， 也请和值班教师联系， 值班教师检查确认后用备用仪器更换， 严禁自己用其他实验座位上的仪器更换 5、按实验设计方案搭接和测试电路，认真检查确保无误后方可通电测试 6、认真记录实验数
7、据和实验波形，所有数据和波形都要分析判断，确认正确 7、要求实物验收的实验内容， 完成并记录所有实验数据后， 提请指导老师验收， 验收通过 后方可拆除电路结束实验 8、实验过程中遇到故障要独立思考， 耐心查找故障原因并排除， 记录故障现象、 排除故障 的过程和方法 9、实验中若发生异常现象，应立即切断电源，并通知指导老师处理。如有元器件损坏，可 到仪表室购买 10、 开放实验每次至少要完成一项实验内容，单次实验时间不少于 1 个小时 11、 实验中途请勿随意离开实验室，如确实有特殊情况请向指导教师请假 12、 实验完成后请将仪器归位并关闭仪器电源、 整理线缆、 打扫干净实验桌面， 然后刷 卡下
8、机 3. 实验报告要求：实验报告要求： 1实验报告应该包括以下几个部分 实验目的和要求 实验原理，包括实验电路的设计过程、系统框图、原理图、硬件连接图、测试方案 等，要求在实验前完成 实验仪器，实验中用到的仪器设备 实验记录，记录实验具体步骤、原始数据、实验过程、实验中遇到的故障现象、排 20162017 学年数字逻辑电路实验 3 除故障的过程和方法等 实验分析，对实验结果进行分析比对 实验小结， 总结实验完成情况， 对设计方案和实验结果做必要的讨论， 简述实验收 获和体会 实验思考题，如有，提交思考题答案 参考资料，记录实验过程阅读的有关资料，包含资料名称、作者等 2数字电路实验结果验证一般
9、包括真值表验证、波形验证、功能验证 真值表验证结果，要求用表格记录 波形验证结果，要求记录在坐标纸上，记录的时候注意多路波形之间的时序关系 功能验证结果，要求用表格记录 3实验报告必须在指定时间完成并提交 三、三、 实验教学计划实验教学计划 周次周次 内容内容 实验模式实验模式 学时学时 教材教材 06 组合逻辑电路 集中授课 3 第 1、2、3、7 章 07 集中授课 3 08 开放实验 3 9 时序逻辑电路 集中授课 3 第 4 章 10 集中验收 3 11 FPGA 时序逻辑设计 集中授课 3 第 4、7 章 12 集中验收 3 13 FPGA 系统设计 集中授课 3 第 6、7 章 1
10、4 集中验收 3 15 集中验收 2 16 期末考试 集中上课 3 四、四、 评分和考核方法评分和考核方法 实验过程采用积分考核方式，总积分为 600，实验总评采用等级制，等级和积分对应关系 20162017 学年数字逻辑电路实验 4 为：优（540 - 600） ，良（480 - 539） ，中（420 - 479） ，及格（360 - 419） ，不及格（0 359） ，期末期末卷面卷面成绩成绩低于低于 4545 分分，总成绩总成绩不及格不及格。具体积分分布如下表所示 实验名称实验名称 预习报告预习报告 预搭接预搭接 实验验收实验验收 实验报告实验报告 组合逻辑电路（第 6 周实验） 10
11、 10 20 25 组合逻辑设计（第 7 周实验） 10 10 20 时序逻辑电路（第 9 周实验） 10 10 10 25 时序逻辑电路（第 10 周实验） 10 10 30 FPGA 时序逻辑设计 20 0 40 25 FPGA 系统设计 20 0 80 25 期末考试 120 其他（实验态度、考勤、违纪违规） 60 五、五、 本学期开放时间安排本学期开放时间安排 1、 开放实验时间 周一 14:00 21:00 周二 09:30 21:00 周三 09:30 21:00 周四 09:30 21:00 周五 09:30 16:30 周六 09:30 16:30 2、 法定假期和校历规定的假
12、期，实验室不开放 3、 开放时间临时变更，将在实验中心主页上提前通知，来实验室前最好访问实验中心主页确 认是否开放 20162017 学年数字逻辑电路实验 5 “数字逻辑设计实践”课程准备事项“数字逻辑设计实践”课程准备事项 在首次课前，每位同学必须完成以下准备工作 一、一、 实验预习实验预习 完成实验 1 所有必做实验的设计，并将设计方案、原理图、硬件连接示意图等写在预习报 告上或者实验报告的原理部分 至少完成实验 1 中“数值判别电路”的电路搭接，如有能力，可将所有电路都预搭接好 二、二、 准备导线准备导线 面包板搭试电路时，使用的是直径为 0.6mm 左右的单股导线。在课程开始前，请按下
13、表 准备好导线， 所有导线两侧线头都要剥好， 线头剥离长度约为 6mm 左右， 线头剪成 45 斜口。 这样有利于线头全部插入底板以保证接触良好，同时裸线又不会露在外面与其它导线断路。 表 格内的线长不包含两边线头的长度不包含两边线头的长度，也可自行从市场上购买成品面包板用跳线，如下图所示。 第一次上课时，指导老师将检查导线准备情况，检查结果计入第一次实验的预习成绩第一次上课时，指导老师将检查导线准备情况，检查结果计入第一次实验的预习成绩。 线长（线长（mm） 数量数量 2.5 6 5 6 7.5 6 10 4 20 4 50 4 20162017 学年数字逻辑电路实验 6 三、三、 准备面包
14、板准备面包板 地地+ +5 5V V + +5 5V V 地地 + +5 5V V 地地 + +5 5V V 地地 + +5 5V V 地地 我们实验主要通过面包板完成电路搭试，在首次实验课前，按图所示连接好跳线。请根据 面包板的结构，自己分析一下，为什么要这样跳线 第一次上课时，指导老师将检查面包板准备情况，检查结果计入第一次实验的预习成绩第一次上课时，指导老师将检查面包板准备情况，检查结果计入第一次实验的预习成绩 四、四、 准备工具准备工具 为了提高实验效率，我们建议自备以下实验工具： 20162017 学年数字逻辑电路实验 7 剥线钳：剥线钳：用于剥除电线头部的表面绝缘层，常用的剥线钳有
15、两种，如上图所示，两种功能 基本相同，任选一种即可。剥线钳使用时要掌握以下要点： 要根据导线直径，选用剥线钳刀片的孔径。 根据缆线的粗细型号，选择相应的剥线刀口 将准备好的电缆放在剥线工具的刀刃中间，选择好要剥线的长度 握住剥线工具手柄，将电缆夹住，缓缓用力使电缆外表皮慢慢剥落 松开工具手柄，取出电缆线，这时电缆金属整齐露出外面，其余绝缘塑料完好无损 镊子：镊子：我们平时搭电路时，如果用手直接拿住导线往插孔里插，很容易造成导线弯曲，而 用镊子夹住导线或元器件的引脚送入到指定的面包板插孔，导线则不易弯曲。镊子也常用于折 弯、捋直导线或元件管脚，起拔集成电路等。镊子的种类很多，我们实验中一般选择下
16、图所示 的尖头镊子。 剪刀或斜口钳：剪刀或斜口钳：用来剪断导线、元件脚，其中斜口钳切断能力要比剪刀强很多，剪切不费 力。斜口钳剪线时，应将线头朝向下，以防止断线时伤及眼睛或其他同学，不要用来剪断铁丝 或其他金属的物体，也不要用来剪线径过粗的导线，以免损伤刃口。斜口钳在很多场合也可以 用指甲钳代替。 DIP 封装集成电路起拔器：封装集成电路起拔器：用于将双列直插封装的集成电路从面包板上取下，同时不损伤 器件。使用时，将起拔器的两个爪，插入到集成电路的两侧，然后握紧夹子，轻轻上提将集 成电路拔出。无该工具时，可用镊子代替将镊子插入面包板的中间槽中，在集成电路的两头 20162017 学年数字逻辑电路实验 8 来回轻轻地往上撬，切不可仅在一头用力撬，那样容易将集成电路的引脚折弯。 五、五、 下载并安装相关软件下载并安装相关软件 数字逻辑设计实践课程要用到的软件包括电路仿真
