企业网站策划应该怎么做品牌推广策划方案案例
目录
一、实验内容
二、实验步骤
2.1 复用器的设计
2.2 七段数码管的设计
三、调试过程
3.1 复用器调试过程
3.2 七段数码管的调试过程
四、实验使用环境
五、实验小结和思考
一、实验内容
a) 介绍
在这次实验中，你将熟悉 Logisim 的操作流程，并且学习如何通过画图的方法 设计出计算机当中的核心运算器件——ALU。 然后，我们将使用七段数码管进一 步地人性化地显示出 ALU 的计算结果。
b) 复用器设计
算术逻辑单元(ALU)往往使用多个复用器，在多个功能之间进行切换，如下图所示：
在这部分实验中，你只需保留加法器和减法器的功能，即下图当中的红框部分：
设计一个 2:1 复用器，使得用户能够在 A+B 和 A-B 之间进行功能切换（操作数 A 和
B 均为 2 比特补码数）。
c）使用七段数码管显示二比特加法器对无符号数的计算结果
如下图所示，一个七段数码管中含有 7 个发光二极管，每一个发光二极管是一
个“段”，并分别被标注从 a 到 g 七个字母：
如下图所示，十六进制数当中的 0 至 F 可以使用一个七段数码管表示出来
比如，如果要显示数字 0，只需要点亮除 g 之外的所有段。
七段数码管需要搭配一个译码器才能正常使用。通常，一个七段数码管译码器
具有 4 比特输入 D3:0（可以表示一个从 0 至 F 的 16 进制数）和 7 比特输出 Sa:g（可
以驱动数码管）。它的原理图如下图所示：
为了设计这个七段译码器，你需要首先完成它对应的真值表。下表展示了 7 段数码
管的真值表
比如，当输入 D3:0 = 0000，除了 g 之外的所有段会被点亮。由于我们的七段数码
管是用高电平点亮，因此对应的 Sa:g = 1111110。当你完成真值表后，你可以推导
出相应的逻辑表达式并完成其数字电路实现。从 Sa 到 Sg 一共对应 7 个逻辑表达式，
课本已经为我们完成了其中两个（利用了无关项）：
有了逻辑表达式之后，你将可以实现一个显示译码器，并利用 Logisim 提供的七段数码管显示加法器对两个无符号数的加法结果。
二、实验步骤
2.1 复用器的设计
（1）电路原理图:
（2）步骤
① 先利用复用器的真值表推断出复用器的逻辑表达式：Y=NOT(F)C0+FC1。
连接电路设计出一个复用器，如下图所示：
② 将此复用器封装好。
③ 利用c）中设计的2bit加法器，在A0、A1处连入A的值，在B0、B1处连入B的值。在
S0、S1、Cout分别连入输出。Cin处连入选择功能F（F=0为加法，F=1为减法)。利用上面设计
的复用器在C0处连入B0和B1的值，C1处连入NOT(B0)和NOT(B1)的值。用来实现减法功能。
④ 当F=0时，是实现加法功能，则B的值是B1B0,实现A+B.
⑤ 当F=1时，是实现减法功能，则选择B的值为NOT(B1)NOT(B0),实现A-B=A+NOT(B)+1。
2.2 七段数码管的设计
（1）电路原理图
（2）步骤
（1）利用真值表推导出Sa到Sg的逻辑表达式(无利用无关项）：
Sa = ~D[2]⋅~D[0]+~D[3]⋅D[1]+~D[3]⋅D[2]⋅D[0]+D[3]⋅~D[2]⋅~D[1]+D[2]⋅D[1]
Sb = ~D[3]⋅~D[1]⋅~D[0]+~D[3]⋅D[1]⋅D[0]+~D[2]⋅~D[0]+D[3]⋅~D[1]⋅D[0]+~D[3]⋅~D[2]
Sc = ~D[3]⋅D[2]+D[3]⋅~D[2]+~D[1]⋅D[0]+~D[3]⋅~D[1]+~D[3]⋅D[0]
Sd = D[2]⋅~D[1]⋅D[0]+~D[2]⋅D[1]⋅D[0]+~D[3]⋅~D[2]⋅~D[0]+~D[3]⋅D[1]⋅~D[0]+~D[2]⋅~D[1]⋅~D[0]+D[3]⋅~D[1]⋅~D[0]+D[2]⋅D[1]⋅~D[0]
Se = ~D[2]⋅~D[0]+D[1]⋅~D[0]+D[3]⋅D[1]+D[3]⋅D[2]
Sf = ~D[3]⋅D[2]⋅~D[1]+D[3]⋅~D[2]+D[3]⋅D[1]+~D[3]⋅~D[1]⋅~D[0]+~D[3]⋅D[2]⋅~D[0]
Sg = ~D[2]⋅D[1]+D[2]⋅~D[1]+D[3]+D[1]⋅~D[0]
（2）利用“组合分析”输入正确的真值表，设计出七段译码管。
（3）利用七段译码管设计出七段数码管。如下图：
（4）利用c）中设计的2bit全加器和七段数码管来实现显示两个无符号数的加法结果。在加法器的结果输出时，要用一个分离器将1bit的结果转化为4bit的结果，传到七段译码管的输入端口。整体的电路设计图如下：
三、调试过程
3.1 复用器调试过程
eg.1 实现1+1（A：01，B：01，F：0）
如图所示，结果为2（010），答案正确。
eg.2 实现1+2（A：01，B：10，F：0）
如图所示，结果为2（010），答案正确。
eg.3 实现1+2（A：01，B：10，F：0）
如图所示，结果为3（011），答案正确。
eg.4 实现3+2（A：11，B：10，F：0）
如图所示，结果为5（101），答案正确。
eg.5 实现2-1（A：10，B：01，F：1）
如图所示，结果为1（01（舍去Cout位）），答案正确。
eg..6 实现1-2（A：01，B：10，F：1）
如图所示，结果为-1（补码011变成原码101），答案正确。
eg.7 实现1-3（A：01，B：11，F：1）
如图所示，结果为-2（补码010变成原码110），答案正确。
3.2 七段数码管的调试过程
eg.1 实现1+1（A：01，B：01）
如图所示，结果为2，答案正确。
eg.2 实现2+2（A：10，B：10）
如图所示，结果为4，答案正确。
eg.3 实现3+3（A：11，B：11）
如图所示，结果为6，答案正确。
四、实验使用环境
本实验采用 Logisim 电路仿真平台。在使用 Logisim 设计本实验要求的数字电路的时候，
必须使用基本的逻辑门完成设计，而不允许使用 Logisim 提供的运算器（如封装好的加法
器、复用器或带译码器的七段数码管）
五、实验小结和思考
（1）收获
①掌握了复用器（MUX）的设计方法，实现加减法功能切换（F=0加法，F=1减法）。
②通过补码转换（A-B = A + ~B + 1）将减法统一为加法运算，简化了硬件设计。
③完成七段数码管译码器，能将4位二进制数转换为对应的段选信号，直观显示无符号数结果。
（2）关键问题与解决
①复用器逻辑混淆：初期误将功能选择信号F直接输入加法器，修正后通过MUX切换B和~B的输入。
②补码范围错误：误认为2bit补码范围为-1~2，经调试确认实际为-2~1（10为-2，01为1）。
③数码管显示异常：未处理进位输出（Cout），导致显示溢出值错误，后增加分离器分离有效位。