目录

【实验要求】 

【实验软件工具】

【实验一】设计一个8-3线优先编码器（74LS148）

1. 实验内容与原理说明

 2. 实验模块程序代码和激励代码

(1)设计模块代码

(2)激励模块代码

3. 波形仿真图

4.门级电路图

【实验二】设计一个3-8线译码器（74LS138）

1. 实验内容与原理说明

 2. 实验模块程序代码和激励代码

(1)设计模块代码

(2)激励模块代码

3. 波形仿真图

4.门级电路图

【实验结果分析及思考】

---

【实验要求】 

1. 实验内容与原理说明（包括框图、逻辑表达式和真值表）。
2. 实验模块程序代码（设计模块Design Block）和激励代码（激励模块Test Bench）。
3. 仿真波形图。
4. 综合得到的门级电路图。
5. 实验结果分析及思考。
6. 每一次报告用Word文档提交，文件名：姓名_班级_第几次实验_学号。

【实验软件工具】

1. QuartusII;
2. ModelSim SE.

【实验一】设计一个8-3线优先编码器（74LS148）

1. 实验内容与原理说明

实验一为设计一个8-3线优先编码器，即可以将八个输入的编码，通过对于输入信号的分析，输出第几个信号是低电平。8线-3线优先编码器有8个输入端I0'~I7'，低电平为输入有效电平；有3个输出端Y0'~Y2’,低电平为输出有效电平。此外，为了便于电路的扩展和使用的灵活，还设置有使能端S'、选通输出端Ys'和扩展端Yex'.

其所对应的情况如下：

IN	OUT
01111111	111
10111111	110
11011111	101
11101111	100
11110111	011
11111011	010
11111101	001
11111110	000
Else	000

该设计模块的实验框图如下：

根据8-3线优先编码器可以列出其真值表如下：

 2. 实验模块程序代码和激励代码

(1)设计模块代码

module Encoder83(IN, EI, GS, EO, OUT);  
      input [7:0] IN;    
      input EI;   
      output [2:0] OUT;   
      output GS;    
      output EO;   
      reg [2:0] OUT;  
      reg GS, EO;  
      always @(IN or EI)  
          if(EI) begin OUT <= 3'b111; GS <= 1; EO <= 1; end   
         else if (IN[7] == 0) begin OUT <= 3'b000; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[6] == 0) begin OUT <= 3'b001; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[5] == 0) begin OUT <= 3'b010; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[4] == 0) begin OUT <= 3'b011; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[3] == 0) begin OUT <= 3'b100; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[2] == 0) begin OUT <= 3'b101; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[1] == 0) begin OUT <= 3'b110; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN[0] == 0) begin OUT <= 3'b111; GS <= 0; EO <= 1; end  
         else if (IN == 8'b11111111) begin OUT <= 3'b111; GS <= 1; EO <= 0; end  
         else begin OUT <= 3'b111; GS <= 1; EO <= 1; end    
 endmodule

(2)激励模块代码

// Verilog Test Bench template for design : Encoder83  
//   
// Simulation tool : ModelSim (Verilog)  
//   
  
  
`timescale 1 ps/ 1 ps  
  module Encoder83_vlg_tst();  
      reg EI;  
      reg [7:0] IN;  
      wire EO;  
      wire GS;  
      wire [2:0] OUT;  
      Encoder83  i1 (.EI(EI), .EO(EO), .GS(GS), .IN(IN), .OUT(OUT));  
      initial                                                  
         begin                                                    
             EI = 1;  
             IN = 8'b11111111;  
             #10 EI = 0;  
             #10 IN = 8'b01010101;  
             #10 IN = 8'b10101010;   
             #10 IN = 8'b11010101;  
             #10 IN = 8'b11101010;  
             #10 IN = 8'b11110101;  
             #10 IN = 8'b11111010;  
             #10 IN = 8'b11111101;  
             #10 IN = 8'b11111110;  
             #10 IN = 8'b11111111;            
         end                        
 endmodule 

3. 波形仿真图

4.门级电路图

【实验二】设计一个3-8线译码器（74LS138）

1. 实验内容与原理说明

实验二为设计一个3-8线译码器。74LS138译码器的逻辑电路图和真值表如下所示，输出为低电平有效。从74LS138译码器的逻辑电路图可以看出，它具有三个附加的控制端G1、G2A、和G2B。当G1=1、G2A+G2B=0的时候，译码器将处在译码工作状态；否则译码器将被禁止，所有的输出端将被封锁在高电平，如真值表所示。实际上，这三个输出端也可叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片74LS138译码器连接起来以扩展译码器的功能，例如用两片74LS138可以连接成一个四线—十六线译码器。即将输入的三位二进制数根据一定的准则进行译码，输出八位二进制数，所代表的一位输出是高电平，其他的输出为低电平。

其封装后的实验框图如下所示：

  对应74LS138译码器的真值表如下所示：

 2. 实验模块程序代码和激励代码

(1)设计模块代码

module Decoder38(OUT,IN);  
input [2:0]IN;  
output reg [7:0]OUT;  
always@(IN)  
begin  
case(IN)  
3'b000:OUT=8'b1111_1110;  
3'b001:OUT=8'b1111_1101;  
3'b010:OUT=8'b1111_1011;  
3'b011:OUT=8'b1111_0111;  
3'b100:OUT=8'b1110_1111;  
3'b101:OUT=8'b1101_1111;  
3'b110:OUT=8'b1011_1111;  
3'b111:OUT=8'b0111_1111;  
default:OUT=8'b1111_1111;  
endcase  
end  
endmodule 

(2)激励模块代码

// Verilog Test Bench template for design : Decoder38  
//   
// Simulation tool : ModelSim (Verilog)  
//   
  
`timescale 1 ps/ 1 ps  
module Decoder38_vlg_tst();  
reg eachvec;  
reg [2:0] IN;  
wire [7:0]  OUT;  
                         
Decoder38 i1 (  
// port map - connection between master ports and signals/registers     
    .IN(IN),  
    .OUT(OUT)  
);  
initial                                                  
begin                                                                                                   
   IN=3'b000;    
#5 IN=3'b001;   
#5 IN=3'b010;   
#5 IN=3'b011;   
#5 IN=3'b100;   
#5 IN=3'b101;    
#5 IN=3'b110;                 
#5 IN=3'b111;                                      
end  
endmodule

3. 波形仿真图

4.门级电路图

【实验结果分析及思考】

本次实验主要设计8-3线优先编码器与3-8线译码器，这让我复习到了数电中所学过的相关知识，对于优先编码器74LS148是带有扩展功能的8-3线优先编码器，它有8个信号输入端，3个二进制码输出端，一个输入使能端，一个选通输出端和一个扩展端。使能端为“0”时，该芯片被选中，否则不被选中。选通输出端和扩展端主要用于功能扩展。，普通的二进制编码器要求在任意时刻仅能由一个输入端有效，当同时有两个或更多输入信号有效时，输出将会变得混乱，因此普通的编码器会收到一定的限制，为了克服这种限制提出了优先编码器。优先编码器允许多个输入信号同时有效，但它只对其中优先级别最高的有效输入信号编码，对级别低的输入信号则无视。3-8线译码器则是当一个选通端（S0）为高电平，另两个选通端（(/S1))和(/S2)）为低电平时，可将地址端（A0、A1、A2）的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。(即输出为 Y0 至 Y7 的非)比如：A2A1A0=110 时，则 Y6 输出端输出低电平信号。

综上，本次实验在参考部分书上讲解之后，自己采用行为描述的方法，不同于书上的casez和for的实现，我采用了if和else的进行了编码尝试，最终效果良好，此次实验相较于上次实验，我对于软件的使用较为熟练，在编写激励模块代码时考虑的也更为周到，但是设计的细节还需要进一步地练习与精进。

相关参考资源已上传：

山东大学FPGA实验参考与实验报告报告二组合逻辑实验编码器和译码器设计-嵌入式文档类资源-CSDN下载山东大学FPGA实验参考与实验报告报告二组合逻辑实验编码器和译码器设计更多下载资源、学习资料请访问CSDN下载频道.https://download.csdn.net/download/m0_52316372/85900894