胡说八道(24.6.12)——数字电子技术以及Modelsim

        上回书说到数电中的最常用的表达式——逻辑表达式(由布尔代数组成)以及常用的两种图表——真值表(真值表表示的是所有的输入可能的线性组合以及输出)和卡诺图(卡诺图则是一种化简工具，排除冗余项，合并可合并项)。

        今天，先来看看昨天说的基本逻辑电路功能图的Modelsim的Verilog仿真,代码较为丑陋，请多包涵。

        首先是主要的程序文件sign.v。

module sign(
    input wire a,b,                //输入
    output wire p0,p1,p2,p3,p4        //输出
);

    assign p0 = b&a;            //与门
    assign p1 = a|b;            //或门
    assign p2 = ~a;                //非门
    assign p3 = a^b;            //异或门
    assign p4 = ~(a^b);            //同或门
endmodule

        其次是测试文件sign_tb.v。

`timescale 1ns/1ns
module sign_tb;
wire p0,p1,p2,p3,p4;
reg a,b;

sign U(.p0(p0),.p1(p1),.p2(p2),.p3(p3),.p4(p4),.a(a),.b(b));

initial // initializes the register variable to a definite value of one 

begin 
    #20 a=0;b=0;  
    #20 a=0;b=1;
    #20 a=1;b=0;
    #20 a=1;b=1;
    #20 $stop;
end
endmodule

        这是Verilog文件在Modelsim中运行的两个必要的文件，看看仿真图，大家可以对比真值表记忆理解。

         此外，大家除了使用这软件编程的程序呢，也可以通过Multisim来模拟硬件的仿真。在Mutisim里面只需要点击放置其他数字，找到TTL，就能够看见各种门电路，当然还有一些能够起到门电路功能的芯片，也包含在里面，大家可以去探索。后续也会出一点Modelsim以及Multisim的一些仿真实例。

        好了，完成昨天遗留的部分，咱们继续记笔记，本次咱们看的是组合逻辑电路的分析与设计。组合逻辑电路是数字电路的一种类型。组合逻辑电路在任何时刻的输出仅仅取决于当时的输入信号，而与电路原来的状态无关，这里就要注意了，因为在后面的时序电路中，它的输出是次态和现态有关。组合逻辑电路呢，它里面最重要的部分就是门电路，把这些门组合起来，就能够构成组合逻辑电路了。

        接着，就是它的两个考点，一个是组合逻辑电路的分析，步骤如下：1、确定逻辑电路的输入和输出：根据题目，明确有哪些输入变量以及对应的输出变量。2、写出逻辑表达式：根据电路中逻辑门的连接关系，从输入到输出逐步推导，写出每个输出变量与输入变量之间的逻辑表达式。3、化简逻辑表达式：使用逻辑代数的定律和公式，对表达式进行化简，以得到最简形式。4、列出真值表：将输入变量的所有可能取值组合逐一列出，并计算出对应的输出值。5、分析逻辑功能：根据真值表，总结和描述电路的逻辑功能，即说明在不同输入组合下输出的情况。另外一个则是组合逻辑电路的设计，步骤如下：1、明确设计要求：根据题目，确定电路的输入和输出变量，以及它们之间需要实现的逻辑关系。例如，设计一个判断两个一位二进制数是否相等的电路。2、列出真值表：根据设计要求，列出输入变量的所有可能组合以及对应的输出值。3、写出逻辑表达式：根据真值表，通过逻辑函数的化简方法（如卡诺图、公式法等）写出最简的逻辑表达式。4、画出逻辑电路图：根据化简后的逻辑表达式，使用逻辑门电路画出相应的逻辑电路图。但是，这里它有时候会恶心你，非得用与非门，或者是或非门去画电路图，这就要去转换式子了。我也是无语了。有那么多的门不用，非得选唯一的一种门电路。个人看法：不要为了用一个考点，而去出题目，多一点创新不好吗？

        最后，来看组合逻辑电路的应用——半加器和全加器，半加器是一种实现两个一位二进制数相加的组合逻辑电路。它能产生本位和（Sum）以及向高位的进位（Carry），但不考虑低位来的进位。半加器由一个异或门和一个与门构成。异或门用于产生本位和，与门用于产生向高位的进位。全加器是能够计算三个一位二进制数相加的组合逻辑电路。它不仅考虑两个加数，还考虑来自低位的进位，并产生本位和以及向高位的进位。全加器通常由两个半加器和一个或门构成。其中一个半加器用于计算两个加数的和，另一个半加器用于计算这个和与低位进位的和，或门用于产生向高位的进位。

        今天，就讲到这里，大家想想怎么去仿真。明天再告诉大家。

        欲知后事如何，且听下回分解。OVO.......