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(jì)

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(jìn)行測(cè)試1在LogicSim中對(duì)Decode器件進(jìn)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(hào)擴(kuò)展成3個(gè)（一個(gè)高有效，兩個(gè)低有效），輸出調(diào)整為低有效，形成74LS138，測(cè)試后，編輯邏輯符號(hào)（含學(xué)號(hào)信息）3添加一個(gè)新的電路設(shè)計(jì)，使用“74LS138”，構(gòu)造圖示電路，測(cè)試并回答問(wèn)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(wú)效時(shí)，譯碼器輸出無(wú)效狀態(tài)，即邏輯 成高阻狀態(tài) 。 （3）譯碼器正常工

2、作時(shí)，填寫(xiě)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(shí)001僅/Y3=0時(shí)011僅/Y6=0時(shí)110 4截取word報(bào)告用圖二、設(shè)計(jì)能完成四種運(yùn)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(yùn)算的ALU，功能表如下：ALU_selALU_out說(shuō)明00A+B加法01A-B減法10A&B按位與11A|B按位或2添加運(yùn)算結(jié)果為零的標(biāo)志信號(hào)zero3算術(shù)運(yùn)算（補(bǔ)碼）測(cè)試：若(A)10

3、= -5，(B)10 = 5，填表ALU_selALU_out（ALU_out）10zero0001011004邏輯運(yùn)算測(cè)試：若(A)16=FFFF0000，(B)16=0000FFFF，填表ALU_selALU_out10117將這個(gè)ALU的Verilog HDL描述補(bǔ)充完整（模塊名含學(xué)號(hào)） 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(kuò)展電路的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證1按照要求將輸入的16位數(shù)擴(kuò)展成32位輸出2功能表信號(hào)名 位寬 方向 說(shuō)明 Imm16 16 輸入 來(lái)自指令寄存器的16位立即數(shù) Extsel 2 輸入 00：無(wú)符號(hào)擴(kuò)展，將16位立即數(shù)進(jìn)行0擴(kuò)展至32位立即數(shù)； 01：符號(hào)擴(kuò)展，將16位補(bǔ)碼立即數(shù)擴(kuò)

5、展成32位補(bǔ)碼立即數(shù)； 10：低位0擴(kuò)展，將16位立即數(shù)移至32位立即數(shù)的高16位，低16位補(bǔ)0。 ExtImm32 32 輸出 擴(kuò)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(kuò)展電路4模擬驗(yàn)證，填表Imm16ExtselExtImm32000101105編輯邏輯符號(hào)（不要忘記學(xué)號(hào)信息），備用6截取word報(bào)告用圖四、7條MIPS指令的譯碼電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證17條指令說(shuō)明見(jiàn)相關(guān)ppt，根據(jù)7條MIPS指令的特征碼“opcode”和“funct”，設(shè)計(jì)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(bào)告用圖五、相關(guān)選擇信號(hào)的編碼器設(shè)計(jì)與驗(yàn)證1當(dāng)指令被譯碼后，為完成指令功能，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)通路中的選擇信號(hào)進(jìn)行編碼。例如：addu和subu指令完成A、B兩個(gè)數(shù)的運(yùn)算；ori指令完成A與立即數(shù)的“按位或”邏輯運(yùn)算；lui指令完成高位“置”有符號(hào)立即數(shù)；lw和sw指令要通過(guò)A+有符號(hào)立即數(shù)獲得數(shù)據(jù)存放地址；beq指令通過(guò)判斷A-B的結(jié)果是否為零，建立PCsel信號(hào)。指令譯碼4編碼器5ALU2立即數(shù)擴(kuò)展3選擇器muxopcodefunc

7、tImm16ExtImm32AB選擇控制信號(hào)ALU_sel、B_sel、Ext_sel、PC_selzerozeroALU_outALU_selB_selExt_sel2編碼器功能表（對(duì)照?qǐng)D1，理解編碼含義）指令A(yù)LU_sel 1:0EXT_sel 1:0B_selPC_seladdu00xx00subu01xx00ori110010lui001010lw000110sw000110beq01xx01( 當(dāng)zero=1時(shí) )3. 截取word報(bào)告用圖六、綜合驗(yàn)證1在LogicSim中，按照?qǐng)D1進(jìn)行電路（邏輯符號(hào)）連接2按給定數(shù)據(jù)（注：十進(jìn)制）進(jìn)行測(cè)試當(dāng)A=10、B= -5、Imm16=-1時(shí)，

8、完成addu測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明； opcode= funct=時(shí)，輸出結(jié)果為5當(dāng)A=10、B=10、Imm16=-1時(shí)，完成subu測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明； opcode= funct=時(shí)，輸出結(jié)果為0當(dāng)A=10、B=10，Imm16=5時(shí)，完成ori測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明；opcode= funct=x時(shí)，輸出結(jié)果為15當(dāng)A=0、B=10，Imm16=32時(shí)，完成lui測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明；opcode= funct=x時(shí)，輸出結(jié)果為2的21次方當(dāng)A=33、B=33，Imm16=32時(shí)，完成beq測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明；opcode= funct=x時(shí)，輸出結(jié)果為0當(dāng)A=2、B=33，Imm16=32時(shí)，完成beq測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明；opcode= funct=x時(shí)，輸出結(jié)果為負(fù)的2的4次方當(dāng)A=10、B=10，Imm16=-5時(shí)，完成lw測(cè)試，截取測(cè)試結(jié)果并說(shuō)明；opcode= funct=x時(shí)，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(kuò)展的基本原理，而且能夠運(yùn)用它們運(yùn)用實(shí)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(gè)個(gè)做的問(wèn)題，因此我在調(diào)用封裝圖時(shí)需要先將它們添加進(jìn)來(lái)，在project里選擇Load library，之后選擇Logisim Library就