北工大基于邏輯門的七段數(shù)碼管字形發(fā)生器的設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上數(shù)邏大作業(yè)2王禹心 171101132018-11-15一、構(gòu)造74LS138并進行測試1在LogicSim中對Decode器件進行配置，構(gòu)成高有效使能、高有效輸出的3-8譯碼器2添加邏輯，將使能信號擴展成3個（一個高有效，兩個低有效），輸出調(diào)整為低有效，形成74LS138，測試后，編輯邏輯符號（含學(xué)號信息）3添加一個新的電路設(shè)計，使用“74LS138”，構(gòu)造圖示電路，測試并回答問題 （1） 只有A7A6A5A4A3的取值組合為 11101 11011 11111 ，譯碼器才能正常工作。 （2）使能無效時，譯碼器輸出無效狀態(tài)，即邏輯 成高阻狀態(tài) 。 （3）譯碼器正常工

2、作時，填寫表格：74LS138y0y1y2y3y4y5y6y7G1G2AG2Bx2x1x0A2A1A0A7A6A5A4&1A3/Y0/Y1/Y2/Y3/Y4/Y5/Y6/Y7有效輸出端輸入變量A2A1A0取值僅/Y1=0時001僅/Y3=0時011僅/Y6=0時110 4截取word報告用圖二、設(shè)計能完成四種運算的32位ALU 1利用LogicSim中的加法器、減法器、與門、或門以及選擇器，構(gòu)造能完成四種運算的ALU，功能表如下：ALU_selALU_out說明00A+B加法01A-B減法10A&B按位與11A|B按位或2添加運算結(jié)果為零的標志信號zero3算術(shù)運算（補碼）測試：若(A)10

3、= -5，(B)10 = 5，填表ALU_selALU_out（ALU_out）10zero0001011004邏輯運算測試：若(A)16=FFFF0000，(B)16=0000FFFF，填表ALU_selALU_out10117將這個ALU的Verilog HDL描述補充完整（模塊名含學(xué)號） module alu_ (A,B,ALU_sel,ALU_out,zero); input 31：0 A,B; input 1：0 ALU_sel; output ALU_out; output zero; reg 31:0 ALU_out ; assign zero= is (ALU_out=32b0

4、)? 1:0 ; always ( A or B or ALU_sel ) case (ALU_sel) 0: ALU_out=A+B ; 1: ALU_out=A-B ; 2: ALU_out=A&B; 3: ALU_out=A|B; default: ALU_out=32b0 ; endcase endmodule三、立即數(shù)擴展電路的設(shè)計與驗證1按照要求將輸入的16位數(shù)擴展成32位輸出2功能表信號名 位寬 方向 說明 Imm16 16 輸入 來自指令寄存器的16位立即數(shù) Extsel 2 輸入 00：無符號擴展，將16位立即數(shù)進行0擴展至32位立即數(shù)； 01：符號擴展，將16位補碼立即數(shù)擴

5、展成32位補碼立即數(shù)； 10：低位0擴展，將16位立即數(shù)移至32位立即數(shù)的高16位，低16位補0。 ExtImm32 32 輸出 擴展后的32位立即數(shù) 3利用LogicSim中的“分線器”和“選擇器”，構(gòu)造立即數(shù)擴展電路4模擬驗證，填表Imm16ExtselExtImm32000101105編輯邏輯符號（不要忘記學(xué)號信息），備用6截取word報告用圖四、7條MIPS指令的譯碼電路設(shè)計與驗證17條指令說明見相關(guān)ppt，根據(jù)7條MIPS指令的特征碼“opcode”和“funct”，設(shè)計指令譯碼器2指令譯碼器功能表輸入輸出加法減法或立即數(shù)立即數(shù)置高位取字存字相等跳轉(zhuǎn)opcodefunctaddu s

6、ubu ori lui lw sw beq 10000000100000x0010000x0001000x0000100x0000010x00000013. 截取word報告用圖五、相關(guān)選擇信號的編碼器設(shè)計與驗證1當指令被譯碼后，為完成指令功能，應(yīng)對數(shù)據(jù)通路中的選擇信號進行編碼。例如：addu和subu指令完成A、B兩個數(shù)的運算；ori指令完成A與立即數(shù)的“按位或”邏輯運算；lui指令完成高位“置”有符號立即數(shù)；lw和sw指令要通過A+有符號立即數(shù)獲得數(shù)據(jù)存放地址；beq指令通過判斷A-B的結(jié)果是否為零，建立PCsel信號。指令譯碼4編碼器5ALU2立即數(shù)擴展3選擇器muxopcodefunc

7、tImm16ExtImm32AB選擇控制信號ALU_sel、B_sel、Ext_sel、PC_selzerozeroALU_outALU_selB_selExt_sel2編碼器功能表（對照圖1，理解編碼含義）指令A(yù)LU_sel 1:0EXT_sel 1:0B_selPC_seladdu00xx00subu01xx00ori110010lui001010lw000110sw000110beq01xx01( 當zero=1時 )3. 截取word報告用圖六、綜合驗證1在LogicSim中，按照圖1進行電路（邏輯符號）連接2按給定數(shù)據(jù)（注：十進制）進行測試當A=10、B= -5、Imm16=-1時，

8、完成addu測試，截取測試結(jié)果并說明； opcode= funct=時，輸出結(jié)果為5當A=10、B=10、Imm16=-1時，完成subu測試，截取測試結(jié)果并說明； opcode= funct=時，輸出結(jié)果為0當A=10、B=10，Imm16=5時，完成ori測試，截取測試結(jié)果并說明；opcode= funct=x時，輸出結(jié)果為15當A=0、B=10，Imm16=32時，完成lui測試，截取測試結(jié)果并說明；opcode= funct=x時，輸出結(jié)果為2的21次方當A=33、B=33，Imm16=32時，完成beq測試，截取測試結(jié)果并說明；opcode= funct=x時，輸出結(jié)果為0當A=2、B=33，Imm16=32時，完成beq測試，截取測試結(jié)果并說明；opcode= funct=x時，輸出結(jié)果為負的2的4次方當A=10、B=10，Imm16=-5時，完成lw測試，截取測試結(jié)果并說明；opcode= funct=x時，輸出結(jié)果為-0001七、小結(jié)我學(xué)習(xí)了ALU、MIPS、編碼器、立即數(shù)擴展的基本原理，而且能夠運用它們運用實現(xiàn)加法、減法、或立即數(shù)、取字、存字和相等跳轉(zhuǎn)等功能。由于我是一個個做的問題，因此我在調(diào)用封裝圖時需要先將它們添加進來，在project里選擇Load library，之后選擇Logisim Library就