本书是国家级电工电子实验教学示范中心的骨干教师，根据国家教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会电子电气基础课程教学指导分委员会提出的“数字电路与逻辑设计”课程教学基本要求编写而成。本书主要内容包括：数字电路实验基本知识、数字电路与逻辑设计基本实验、电路仿真设计软件Multisim在数字电路实验中的应用、数字电路与逻辑设计综合实验、数字电路的FPGA实现。
本书特点：
●内容完整。本书是国内较为完善的数字电路与逻辑设计实验教程。
●结构科学。本书由基本知识→基本实验→仿真设计→综合实验→FPGA实现，先易后难，由浅入深，便于教学和学习。
●以学为本。本书在内容、结构、语言等方面付出了诸多努力，力求最大限度培养学生的实践创新能力。
无
为了适应教育事业的发展及国家人才培养的需要，作为国家级实验教学示范中心的杭州电子科技大学电工电子实验中心应具有鲜明的开创性及示范作用；为此，该中心的全体教师在不断提升教学理念的同时，进行了卓有成效的教学改革。本实验教程根据国家教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会电子电气基础课程教学指导分委员会提出的“数字电路与逻辑设计”课程教学基本要求以及杭州电子科技大学的教学大纲与实践课程设置情况，结合作者多年的教学与科研经验，并参考诸多相关优秀教材编写而成。
本实验教程内容十分丰富，由浅入深，逐渐加大实验难度和复杂性。本教程既有验证性实验，又有设计性和应用性的综合实验；既有基础实验，又有提高部分实验；既有硬件电路实验，又有软件仿真实验。本教程共分5章，具体安排如下：
第1章为实验基本知识，介绍了数字集成电路的发展、命名规则及使用规则，给出了数字电路中的常见故障及其分析方法，说明了要完成本实验的基本要求。
第2章为数字电路与逻辑设计基本实验，是本书的核心内容之一，本章包括11个基本实验，每个基本实验又分为基础实验和提高部分的设计性及应用性综合实验。基础实验给出了具体的实验方法及实验电路，基础实验是侧重培养学生掌握基本知识、基本技能和常用仪器仪表的使用方法的实验。提高部分实验则要求学生根据提示自己拟定实验方案和设计实验电路，该部分实验着重培养学生对中规模及大规模数字集成电路的应用能力。
第3章为电路仿真设计软件Multisim在数字电路实验中的应用，介绍了电路仿真设计软件Multisim的基本使用方法，详细阐述了如何使用该仿真软件进行组合电路和时序电路设计。
第4章为数字电路与逻辑设计综合实验，是本书的另一个核心内容，本章包括11个综合实验，要求学生在完成前面的基本实验后再选做本章综合性实验，在做这部分实验时要求学生采用软硬件相结合的方法，先进行软件仿真再搭建硬件电路。通过本章的综合实验培养学生独立思考能力与创新能力，利用现代数字系统设计的方法进行数字系统设计的能力，以达到巩固理论教学内容，提高学生工程设计能力和独立工作能力的目的。
第5章为数字电路的FPGA实现，给出了使用Quartus II软件进行电路设计和开发的流程，阐述了采用图形输入法和文本输入法进行组合电路和时序电路设计的方法。
本书最后为附录部分，汇编了常用仪器的使用说明、常用数字集成电路的引脚排列与逻辑符号以及常用文字符号说明等内容，供学生在实验、课程设计和毕业设计中查阅参考。
本教程由张亚君、陈龙编著，其中第1章和第2章由张亚君执笔，第3章、第4章、第5章及附录部分由陈龙执笔；全书的组织和审定工作由张亚君完成。在本书编写过程中，得到了杭州电子科技大学电子信息学院的领导和电工电子实验教学示范中心的领导及全体教师的关心和支持，在此表示衷心的感谢。
限于编者水平，书中难免有欠妥、疏漏和错误之处，恳请读者指正。
编 者
2007年10月
本书是国家级电工电子实验教学示范中心的骨干教师，根据国家教育部高等学校电子信息与电气学科教学指导委员会电子电气基础课程教学指导分委员会提出的“数字电路与逻辑设计”课程教学基本要求编写而成。本书主要内容包括：数字电路实验基本知识、数字电路与逻辑设计基本实验、电路仿真设计软件Multisim在数字电路实验中的应用、数字电路与逻辑设计综合实验、数字电路的FPGA实现。
本书特点：
●内容完整。本书是国内较为完善的数字电路与逻辑设计实验教程。
●结构科学。本书由基本知识→基本实验→仿真设计→综合实验→FPGA实现，先易后难，由浅入深，便于教学和学习。
●以学为本。本书在内容、结构、语言等方面付出了诸多努力，力求最大限度培养学生的实践创新能力。
前言
第1章 实验基本知识 1
1.1 数字集成电路器件简介 1
1.1.1 数字集成电路发展史 1
1.1.2 数字集成电路分类 1
1.2 集成电路的命名规则 6
1.2.1 我国集成电路的型号命名
方法 6
1.2.2 国外部分公司及产品代号 7
1.3 数字集成电路的使用规则 7
1.3.1 CMOS电路的使用规则 7
1.3.2 TTL集成电路使用规则 8
1.4 数字电路中的常见故障及检测 8
1.4.1 数字电路中的常见故障 8
1.4.2 数字电路中的常见故障检测 9
1.5 实验要求 10
1.5.1 课前应做的准备工作 10
1.5.2 实验注意事项 11
1.5.3 实验报告的要求 11
第2章 数字电路与逻辑设计基本实验 12
2.1 TTL和CMOS集成门电路参数
2.1 测试 12
2.1.1 实验目的 12
2.1.2 实验仪器及器件 12
2.1.3 实验原理 12
2.1.4 实验内容 14
2.1.5 思考题 17
2.2 TTL集电极开路门和三态门逻辑
2.2 功能测试及应用 17
2.2.1 实验目的 17
2.2.2 实验仪器与器件 18
2.2.3 实验原理 18
2.2.4 实验内容 20
2.2.5 思考题 22
2.3 编码器、译码器的应用 22
2.3.1 实验目的 22
2.3.2 实验仪器与器件 22
2.3.3 实验原理 23
2.3.4 实验内容 27
2.3.5 思考题 28
2.4 数据选择器的应用 28
2.4.1 实验目的 28
2.4.2 实验仪器与器件 28
2.4.3 实验原理 29
2.4.4 实验内容 33
2.4.5 思考题 35
2.5 全加器的应用 35
2.5.1 实验目的 35
2.5.2 实验仪器与器件 35
2.5.3 实验原理 36
2.5.4 实验内容 42
2.5.5 思考题 44
2.6 组合逻辑电路的设计 44
2.6.1 实验目的 44
2.6.2 实验仪器与器件 44
2.6.3 实验原理 44
2.6.4 实验内容 48
2.6.5 思考题 48
2.7 触发器与计数器的应用 48
2.7.1 实验目的 48
2.7.2 实验仪器与器件 48
2.7.3 实验原理 49
2.7.4 实验内容 56
2.7.5 思考题 57
2.8 移位寄存器的应用 57
2.8.1 实验目的 57
2.8.2 实验仪器与器件 57
2.8.3 实验原理 58
2.8.4 实验内容 62
2.8.5 思考题 63
2.9 时序逻辑电路的设计 64
2.9.1 实验目的 64
2.9.2 实验仪器与器件 64
2.9.3 实验原理 64
2.9.4 实验内容 67
2.9.5 思考题 68
2.10 A/D、D/A转换器的应用 68
2.10.1 实验目的 68
2.10.2 实验仪器与器件 68
2.10.3 实验原理 68
2.10.4 实验内容 70
2.10.5 思考题 72
2.11 脉冲波形的产生与整形 73
2.11.1 实验目的 73
2.11.2 实验仪器与器件 73
2.11.3 实验原理 73
2.11.4 实验内容 77
2.11.5 思考题 78
第3章 电路仿真设计软件Multisim在
第3章 数字电路实验中的应用 79
3.1 Multisim 10简介 79
3.1.1 Multisim 10基本界面简介 79
3.1.2 Multisim菜单栏和工具栏 80
3.1.3 Multisim菜单栏 80
3.2 Multisim工具栏介绍 81
3.2.1 标准工具栏 81
3.2.2 仿真工具栏 81
3.2.3 主要工具栏 82
3.2.4 视图工具栏 83
3.2.5 虚拟（元件）工具栏 83
3.2.6 元件工具栏 84
3.2.7 图表注释工具栏 84
3.2.8 仪器工具栏 85
3.3 Multisim中常用仪器简介 86
3.3.1 数字万用表 86
3.3.2 函数信号发生器 86
3.3.3 示波器 87
3.3.4 逻辑转换仪 87
3.3.5 逻辑分析仪 88
3.4 用Multisim分析和设计数字
3.4 逻辑电路 89
3.4.1 用Multisim分析电路举例 89
3.4.2 用Multisim设计组合电路 91
3.4.3 用Multisim设计时序电路 93
第4章 数字电路与逻辑设计综合实验 96
4.1 小型数字系统设计 96
4.1.1 小型综合数字系统实验介绍 96
4.1.2 系统设计步骤 96
4.1.3 系统设计中应考虑的几个
4.1.3 问题 97
4.2 用Multisim设计小型数字系统 98
4.2.1 设计任务与要求 98
4.2.2 设计说明和提示 98
4.3 数字钟计时系统的Multisim仿真 98
4.3.1 振荡器的设计 98
4.3.2 分频器的设计 99
4.3.3 计数器的设计 99
4.3.4 显示器和译码器的设计 101
4.3.5 数字钟计时系统电路及
4.1.3 附加功能设计 102
4.4 交通灯控制系统设计 103
4.4.1 设计任务与要求 103
4.4.2 设计说明和提示 104
4.5 数字频率计设计 104
4.5.1 设计任务与要求 104
4.5.2 设计说明和提示 105
4.6 直流数字电压表设计 105
4.6.1 设计任务与要求 105
4.6.2 设计说明和提示 105
4.7 智力竞赛抢答器设计 106
4.7.1 设计任务与要求 106
4.7.2 设计说明和提示 106
4.8 电子锁设计 107
4.8.1 设计任务与要求 107
4.8.2 设计说明和提示 107
4.9 两人乒乓游戏机设计 108
4.9.1 设计任务与要求 108
4.9.2 设计说明和提示 108
4.10 直接数字频率合成器设计 108
4.10.1 实验原理 109
4.10.2 设计说明和提示 109
4.11 电子脉搏计设计 110
4.11.1 设计任务与要求 110
4.11.2 设计说明和提示 110
4.12 彩灯变幻控制器设计 110
4.12.1 设计任务与要求 111
4.12.2 设计说明和提示 111
4.13 复印机数显逻辑控制电路设计 111
4.13.1 设计任务与要求 111
4.13.2 设计说明和提示 112
第5章 数字电路的FPGA实现 113
5.1 Quartus Ⅱ简介 113
5.2 用Quartus Ⅱ软件设计组合
5.2 逻辑电路 114
5.2.1 实验目的 114
5.2.2 实验设备及主要器件 114
5.2.3 实验原理 114
5.2.4 实验内容与步骤 114
5.2.5 实验报告要求 117
5.2.6 思考题 117
5.3 用Verilog HDL语言设计门电路及
5.3 加法器 117
5.3.1 实验目的 117
5.3.2 实验设备及主要器件 117
5.3.3 实验原理 117
5.3.4 实验内容及步骤 119
5.3.5 实验报告要求 120
5.3.6 思考题 120
5.4 用Verilog HDL语言设计编码器和
5.4 译码器 120
5.4.1 实验目的 120
5.4.2 实验设备及主要器件 120
5.4.3 实验原理 120
5.4.4 实验内容与步骤 124
5.4.5 实验报告要求 125
5.4.6 思考题 125
5.5 用Verilog HDL语言设计触发器和
5.4 寄存器 126
5.5.1 实验目的 126
5.5.2 实验设备及主要器件 126
5.5.3 实验原理 126
5.5.4 实验内容及步骤 131
5.5.5 实验报告要求 132
5.5.6 思考题 132
5.6 用Verilog HDL语言设计同步
5.4 计数器和分频器 132
5.6.1 实验目的 132
5.6.2 实验设备及主要器件 132
5.6.3 实验原理 132
5.6.4 实验内容与步骤 135
5.6.5 实验报告要求 136
5.6.6 思考题 136
附录A SBL型数字系统实验仪简介 137
附录B 示波器使用简介 139
附录C MODEL 500HA万用电表
附录C 使用说明书 146
附录D 常用数字集成电路引脚排列
附录D 及逻辑符号 150
附录E 常用文字符号说明 153
参考文献 157
