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第一部分 基本数字集成电路实验 1

第1章 基本数字集成电路及其测量技术 3

1.1 器件的电气参数测量 3

1.1.1 TTL和CMOS数字集成电路使用规则 3

1.1.2 集成门电路外特性的测试 6

1.2 组合电路及显示电路 10

1.2.1 门电路 10

1.2.2 数码显示器件 11

1.2.3 MSI组合逻辑电路 13

1.2.4 用PLD器件设计组合电路 15

1.3 时序电路 15

1.3.1 触发器 15

1.3.2 MSI计数器 18

1.3.3 MSI移位寄存器 19

1.3.4 用PLD设计时序电路 21

1.4 时钟产生电路和定时电路 21

1.4.1 555定时器 21

1.4.2 集成式施密特触发器 23

1.4.3 多谐振荡器 23

1.4.4 数字锁相环 28

1.4.5 单稳态触发器 36

1.5 模／数、数／模转换及应用 39

1.5.1 集成模／数转换器 39

1.5.2 集成数／模转换器 40

1.6 半导体存储器 42

1.6.1 存储器的分类 42

1.6.2 半导体存储器的技术指标 43

1.7 数字电路的测量信号 43

1.7.1 二进制测量信号 43

1.7.2 数字电路同步波形的测量 44

1.7.3 黑盒子电路的测量 45

1.8 实验基本技能 46

1.8.1 实验手段 46

1.8.2 实验中应用较广的几种数字逻辑电路 47

1.8.3 实验中应注意的问题 47

1.9 数字电路常见故障的分析与排除 49

1.9.1 数字电路常见故障 49

1.9.2 检查电路的一般方法 50

第2章 EWB软件的应用 51

2.1 电路仿真工具EWB简介 51

2.1.1 EWB的特点 51

2.1.2 EWB的结构和界面 51

2.2 数字电路仿真的基本步骤和注意事项 52

2.2.1 电路输入 52

2.2.2 激励源的加入 54

2.2.3 显示、测试与输出单元的使用 56

2.2.4 运行仿真 61

第3章 基本实验 62

3.1 实验要求 62

3.1.1 概述 62

3.1.2 实验报告的撰写 62

3.2 实验板 64

3.2.1 面包板与实验板 64

3.2.2 电路安装 65

3.2.3 布线原则 65

3.2.4 故障排除 66

实验0 数字电路常用仪表使用 68

实验1 集成电路外特性测量（仿真） 69

实验2 集成电路外特性测量 71

实验3 组合逻辑电路实验 72

实验4 比较器的研究 73

实验5 集成计数器74LS90的测试及分频 75

实验6 计数、译码、显示电路 76

实验7 可预置的CC4526减计数器的应用 77

实验8 集成门组成多谐振荡器 78

实验9 集成定时器555的研究 80

实验10 集成双单稳CD4528的应用 81

实验11 锁相环倍频器 82

实验12 抢答电路实验 84

实验13 数字式脉冲占空系数测定仪 86

第二部分 可编程逻辑器件实验 89

第4章 可编程逻辑器件 91

4.1 XC9500系列器件 91

4.1.1 Xilinx系列器件简介 91

4.1.2 XC9500系列CPLD器件的主要特点 91

4.1.3 XC9500系列器件的结构 93

第5章 Verilog HDL简介 99

5.1 引言 99

5.2 Verilog HDL的基本结构 99

5.2.1 简单的Verilog HDL例子 99

5.2.2 Verilog HDL模块的结构 100

5.2.3 逻辑功能定义 101

5.3 数据类型及常量、变量 102

5.3.1 常量 103

5.3.2 变量 104

5.4 运算符及表达式 106

5.4.1 算术运算符（Arithmetic operators） 106

5.4.2 逻辑运算符（Logica1 operators） 106

5.4.3 位运算符（Bitwise operators） 107

5.4.4 关系运算符（Relational operators） 107

5.4.5 等式运算符（Equality operators） 107

5.4.6 缩减运算符（Recluction operators） 108

5.4.7 移位运算符（Shift operators） 108

5.4.8 条件运算符（Conditional operators） 108

5.4.9 位拼接运算符（Concatenation operators） 108

5.4.10 运算符的优先级 109

5.5 语句 109

5.6 赋值语句 110

5.6.1 常用的赋值语句 110

5.6.2 阻塞赋值和非阻塞赋值的区别 110

5.7 条件语句 111

5.7.1 if-else语句 112

5.7.2 case语句 113

5.7.3 使用条件语句的注意事项 114

5.8 循环语句 115

5.8.1 for语句 115

5.8.2 repeat语句 116

5.8.3 while和forever语句 117

5.9 结构说明语句 118

5.9.1 always块语句 118

5.9.2 initial语句 119

5.9.3 task和funtion语句 120

5.10 编译预处理语句 122

5.10.1 define语句 122

5.10.2 include语句 123

5.10.3 timescale语句 124

5.11 语句的顺序执行与并行执行 124

5.12 不同抽象级别的Verilog HDL模型 126

5.12.1 Vorilog HDL门级描述 126

5.12.2 Vorilog HDL的行为级描述 127

第6章 Xilinx ISE软件系统及应用 129

6.1 概述 129

6.2 设计流程 129

6.2.1 设计输入阶段 129

6.2.2 实现阶段 129

6.2.3 调试和仿真 129

6.2.4 设计完成和下载 130

6.3 软件的使用 130

6.3.1 设计输入 130

6.3.2 仿真行为模型（ModelSim） 132

6.3.3 设计输入（ESC） 133

6.3.4 引脚编辑器（PACE） 134

6.3.5 编程与配置工具（iMPACT） 135

6.3.6 有限状态机设计（StateCAD） 136

第7章 基本实验 144

7.1 Xilinx实验电路 144

7.1.1 硬件结构 144

7.1.2 主要器件 144

7.1.3 I/O口分配图 145

实验1 CPLD中组合逻辑电路的实现 146

实验2 CPLD中时序电路的实现 147

实验3 CPLD中抢答器电路的实现 149

实验4 三层电梯控制器 150

实验5 交通灯控制器 151

实验6 乒乓游戏机 152

实验7 数字锁 153

实验8 数字钟 154

第三部分 单片机实验 155

第8章 单片机 157

8.1 概述 157

8.2 MCS-51单片机结构 157

8.3 MCS-51单片机引脚 159

8.4 MCS-51单片机时序 160

8.5 MCS-51单片机I/O口 161

8.6 MCS-51单片机存储器结构 162

8.7 MCS-51定时／计数器 165

8.8 MCS-51的中断系统 166

8.9 MSC-51指令系统 168

8.9.1 MSC-51寻址方式 168

8.9.2 数据传送指令 170

8.9.3 算术运算指令 171

8.9.4 逻辑运算及移位指令 173

8.9.5 转移指令 174

8.9.6 布尔指令 175

8.10 汇编语言设计 176

8.10.1 MCS-51伪指令 176

8.10.2 汇编语言程序的格式 177

第9章 单片机开发工具软件的使用 178

9.1 Keil-C51的使用 178

9.2 SUPERPRO 280U编程器的使用 182

9.2.1 应用软件的用户界面 182

9.2.2 烧录器件的步骤 183

第10章 基本实验 185

实验1 单片机按键程序设计 185

实验2 LED数码管动态显示实验 188

实验3 模数转换实验 190

实验4 用DAC0832产生正弦波 193

第四部分 综合实验 195

第11章 数字系统与开放实验 197

实验1 混响器设计 197

实验2 简易数字频率计 201

实验3 简易数字存储示波器 210

实验4 简易逻辑分析仪 211

第五部分 附录 213

74LS00器件手册 215

74LS90器件手册 220

其他部分常用集成器件简介 226

参考资料 253