Harbin Institute of Technology

数字逻辑电路与系统

课程名称：  数字逻辑电路与系统    

院    系：  电子与信息工程学院    

班    级：               

姓    名：                   

学    号：             

教    师：       吴芝路            

哈尔滨工业大学

20##年12月

实验二 时序逻辑电路的设计与仿真

3.2 同步计数器实验

3.2.1 实验目的

1. 练习使用计数器设计简单的时序电路

2. 熟悉用MAXPLUS II 仿真时序电路的方法

3.2.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-3 计数器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.2.3 实验原理

计数器是最基本、最常用的时序逻辑电路之一，有很多品种。按计数后的输

出数码来分，有二进制及BCD 码等区别；按计数操作是否有公共外时钟控制来

分，可分为异步及同步两类；此外，还有计数器的初始状态可否预置，计数长度

（模）可否改变，以及可否双向等区别。

本实验用集成同步4 位二进制加法计数器74LS161 设计N 分频电路，使输

出信号CPO 的频率为输入时钟信号CP 频率的1/N，其中N=(学号后两位mod

8)+8。下表为74LS161 的功能表。

3.2.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_2.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_2.scf，加入时钟输入信号CP 及输出信号CPO，并点击MAXPLUS II 左侧工具条上的时钟按钮，将CP 的波形设置

为周期性方波。

4. 运行仿真器得到输出信号CPO 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入

输出信号）附于下表。

3.3 时序电路分析实验

3.3.1 实验目的

练习用 MAXPLUS II 进行时序逻辑电路的分析。

3.3.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-3-1 异步二进制计数器》

2. 了解本次实验的目的、电路分析要求

3.3.3 实验原理

分析如下时序电路的功能，并判断给出的波形图是否正确。3.3.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_3.gdf。

2. 将给出的电路图输入MAXPLUS II 的原理图中，其中JK 触发器在MAXPLUS

II 中的符号位JKFF。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_3.scf，加入所有输入输出信号，并按

照给出的波形图绘制输入信号 CP、RD的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号Q₀ Q₁ Q₂ 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部

输入输出信号）附于下表。

5. 对比实验原理中给出的波形与MAXPLUS II 仿真得出的波形，指出两者的异

同，并分析原因。

答:相同点：在起初的时候，两者的波形相同，均是按照时钟信号进行计数。

不同点：当Rd存在负脉冲后，两者开始出现差别。因为Rd的负脉冲使得第二个触发器的时钟信号有上升沿，Q1输出加1，而在实验给的波形图中没有考虑到这个上升沿，使得仿真波形与实验所给波形不同。

3.4 移位寄存器实验

3.4.1 实验目的

练习使用移位寄存器设计简单的时序电路。

3.4.2 实验预习要求

1. 预习教材《6-4 移位寄存器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.4.3 实验原理

数据的移位寄存是一种常见的算数和逻辑动作，例如在进行算数的乘法或除

法过程中，就需要将部分积进行先移位，再相加或相减的操作。移位寄存器从结

构上看，是将若干个触发器级联起来，按数据输入方式来分，有串行和并行两种，

而移位方向则有左移和右移之区别，同时数据输出也有并出和串出之分。

请用4 位双向通用移存器74LS194 设计一个序列检测器，功能为：在时钟

CP 的驱动下，数据输入端D 每个时钟周期输入1 bit 二进制数，形成一个二进制

序列，当序列中出现’1011’时，输出端F 输出一个时钟周期的高电平，否则为低

电平。

3.4.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_4.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_4.scf，加入所有输入输出信号，并绘

制输入信号CP、D 的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输

出信号）附于下表。

3.5 三人抢答器实验

3.5.1 实验目的

练习使用触发器设计简单的时序电路。

3.5.2 实验预习要求

1. 预习教材《第五章 触发器》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

3.5.3 实验原理

设计一个如下图所示的抢答器。

其中A、B、C 为三个抢答按键，ST 为起始信号，X、Y、Z 分别为A、B、

C 对应的输出。在ST 的一个负脉冲后，ABC 中最先按下（由’0’变为’1’）的按

键对应的输出端变为有效（由’0’变为’1’），其它输出端不变。

3.5.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP3_5.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP3_5.scf，加入所有输入输出信号，并绘

制输入信号ST、A、B、C 的波形。

4. 运行仿真器得到输出信号X、Y、Z 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部

输入输出信号）附于下表。

3.7 心得体会

在这次的数电实验中，我发现将课本上的理论电路转换为实际的仿真电路时需要参考实际的芯片参数。对于MAX-plus这个软件，在连线的时候特别不方便，容易连上不需要的管脚导致仿真失败。

 

第二篇：20xx年哈尔滨工业大学803信号与系统 数字逻辑电路考试大纲

20xx年硕士研究生入学考试大纲

考试科目名称：信号与系统+数字逻辑电路 考试科目代码：[803]

一、考试要求：

要求考生全面、系统地掌握《信号与系统》和《数字电路》课程的基本概念、原理、方法与应用，具有较强的分析、设计和解决问题的能力。

二、考试内容：

(一) 《信号与系统》部分

1）信号分析的理论基础

a：信号的基本概念和典型信号

b：信号的时域分解与变换，卷积

2）傅里叶变换

a：傅里叶级数，傅里叶变换，傅里叶变换的性质

b：周期信号的傅里叶变换，抽样信号的频谱

3）拉普拉斯变换

a：拉普拉斯变换与反变换

b：拉普拉斯变换的性质

4）Z变换

a：Z变换及其收敛域，Z变换的性质，Z反变换，

b：Z变换与拉普拉斯变换的关系

5）连续系统的时域分析

a：连续系统的经典解法

b：零输入响应，冲激响应与阶跃响应，零状态响应

6）连续系统的频域分析

a：傅里叶变换分析法

b：无失真传输条件

c：理想低通滤波器

7）连续系统的复频域分析

a：拉普拉斯变换分析法

b：系统函数，极零点分布与时域响应特性，极零点分布与系统频率特性 c：线性系统的模拟

8）离散系统的时域分析

kaoyan.com

a：离散系统的描述和模拟

b：差分方程的经典解法，零输入响应和零状态响应

9）离散系统的Z域分析

a：离散系统的Z变换分析法

b：离散系统的系统函数及频率响应

10） 系统的状态变量分析法

a：状态方程的建立

b：连续系统和离散系统的状态方程解法

(二) 《数字逻辑电路》部分

1）数制与编码

a：数制和编码的基本概念，不同数制之间的转换 b：二进制数的运算

2）逻辑代数基础

a：逻辑代数基本概念，逻辑函数的表示方法

b：逻辑函数的化简及实现

3）门电路

a：TTL门电路工作原理与输入输出特性

b：OC门、三态门（TS）原理与应用，MOS门电路

4）组合电路

a：组合逻辑电路的分析与设计方法

b：典型中、小规模集成组合电路原理与应用

5）触发器

a：触发器基本原理与应用

b：不同触发器类型之间的转换

6）时序逻辑电路

a：时序逻辑电路的概念

b：同步时序电路的分析与设计

c：集成计数器和移位寄存器的设计与应用

d：异步时序电路的基本概念

7）算术运算电路

a：数值比较器、加法电路、乘法电路基本原理与应用

8）存储器与可编程逻辑器件

a：RAM、ROM的基本原理和扩展

b：可编程逻辑器件的基本原理和应用

9）模数和数模转换

kaoyan.com

a：A/D、D/A转换的基本概念、基本原理与典型转换的方法 b：A/D、D/A的应用，基本数据采集应用系统与设计

三、试卷结构：

a) 考试时间：180分钟，满分：150分

b) 题型结构

a：概念题（20～30分）

b：简答题（30～40分）

c：计算题（40～50分）

d：分析与设计题（40～50分）

c）内容结构

a：信号与系统（75分）

c：数字逻辑电路（75分）

四、参考书目

a：王宝祥，信号与系统，哈尔滨工业大学出版社

b：郑君里等，信号与系统，高等教育出版社

c：龚之春，数字电路，电子科技大学出版社

kaoyan.com