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1、数字设计原理与实践课程设计设计题目：1.下面的七段显示码可以用于显示 09。例如“1” 通过第 2、3 段变亮来显示，“6” 通过第 3、4、5、6、7 段变亮来显示，“9” 通过第 1、2、3、6、7 段变亮来显示“8” 通过七段全亮来显示，当逻辑 1 加到显示模块对应引脚上时就点亮该段。任务: 设计一个驱动七段显示器的 8421BCD 码转换器。输入表示一个 8421BCD 码数字。a. 请仅用 2 输入、3 输入和 4 输入与非门及反相器设计，门和反相器的个数合计不超过 20 个。b. 利用第六章中的 MSI 器件完成。2. 一个简单的双门安保系统由一个读卡器和键盘组成。若某人有一张含有
2、与某个门对应密码的卡，并输入了该卡指定的键盘授权码，就可以打开这道门，读卡器的输出结果如下：AB无卡插入00Door 1的有效密码01Door 2的有效密码11无效密码10为了打开一道门，须先在键盘上输入正确的授权码，然后将卡插入读卡器。Door 1 的授权码为 101 和 110，Door 2 的授权码为 101 和 011。如果卡上的密码无效或者输入的授权码错误，则当卡插入时就会响起警报。若授权码输入正确，当卡插入时，对应的门打开。设计这一系统：输入由卡密码 AB 和键盘授权码 CDE 组成。输出为 XYZ（如果 X=1，Door 1 打开；如果 Y=1，Door2 打开；若 Z=1，产生
3、报警声）。a. 仅用 2 输入、3 输入和 4 输入或非门及反相器设计，门和反相器的个数合计不超过 19 个。b. 利用第六章中的 MSI 器件完成。题目一、我们设定，数字1通过2、3段亮来表示，数字2通过1、2、4、5、7段亮来表示，以此类推，可以得到如图1所示的表格（1表示对应的数码管被点亮）：图1 各数码管对应真值表于是就能对每个数码管画出相对应的卡诺图（如图2）图2 数码管1-7卡诺图因为BCD码只是用了0000-1001，还有六个二进制数没有使用，为了减少与非门的使用数量，我们认为输入不会是非BCD码，将剩余六个二进制数视为无关项，我们可以在卡诺图中找积之和形式圈图的时候能当成0，也
4、可以当成1处理。根据卡诺图找出积之和表达式，并且在圈卡诺图时尽量让相同项尽可能多，以减少与非门的数量。结果如下：1: F=BCD+CD+BD+A=(BCD)(CD)(DD)A;2: F=CD+B+CD=(CD)(CD)B;3: F=(ABCD)4: F=BCD+BD+BC+CD=(BCD)(BD)(BC)(CD)5: F=BD+CD=(BD)(CD)6: F=BCD+BD+CD+A=(BCD)(BD)(CD)A7: F=A+BD+BCD+BC=A(BD)(BCD)(BC)于是需要的中间与非门就有(CD)、(CD)、(BD)、(BC)、(CD)、(BD)、(BCD)七个。再根据总结出来的表达式用
5、7个与非门分别输出对应的7个数码管的逻辑电平，就能够实现将BCD码转换成十进制数显示出来。电路图如图3所示。图3 电路图在此电路中反相器和与非门总共使用18个。 使用MSI器件时，选用2-4译码器实现(CD)、(CD)、(BD)、(BC)、(CD)、(BD)、(BCD)七个逻辑关系，然后用与非门输出。电路如图4所示图4 MSI器件实现数码管显示Verilog程序实现： module Vr7seg(A,B,C,D,EN,SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG); input A,B,C,D,EN; output SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SE
6、GF,SEGG; reg SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG; reg 1:7 SEGS; always (A or B or C or D or EN) begin if(EN) case(D,C,B,A) 0: SEGS=7b1111110; 1: SEGS=7b0110000; 2: SEGS=7b1101101; 3: SEGS=7b1111001; 4: SEGS=7b0110011; 5: SEGS=7b1011011; 6: SEGS=7b0011111; 7: SEGS=7b1110000; 8: SEGS=7b1111111; 9: SEGS
7、=7b1110011; default SEGS=7bx; endcase else SEGS=7b0; SEGA,SEGB,SEGC,SEGD,SEGE,SEGF,SEGG=SEGS; endendmodule题目二、根据问题可以得到下面的真值表：图5 真值表其中Z不仅在A=1,B=0时为1，而是A=0,B=1和A=1,B=1时除了表中列出的C,D,E的取值外都为1。这样，就能分情况列出下面的卡诺图：当A=0时：图6 A=0时真值表当A=1时：图7 A=1时真值表根据真值表可以得到X,Y的表达式：X=A(BCDE)+BCDE) Y=A(BCDE+BCDE)注意到Z的结果与X,Y对称的形式，可以将Z的结果表示为Z=ABX+AY于是根据表达式可以画出电路图如图8所示。图8 电路图用MSI器件实现如图9所示。图9 用MSI器件实现