Logisim实验
中国地质大学信息工程学院
2010-3-26

修订历史记录
日期
版本号
修改说明
修改人
核准人
2009-4-2
初稿
陈亮
2009-4-20
增加fsm部分
陈亮
2010-4-27
修改fsm部分
陈亮
2011-3-26
补充部分中文缺失的地方，增加中文翻译
陈亮
2011-3-31
补充子电路和分解器的说明
陈亮
2012-10-21
删减部分实验（触发器）
陈亮
2013-9-21
修改部分ALU的内容（不自己做这个部件）
陈亮

1 熟悉环境
学习使用logisim，熟悉基本功能。
1.1 基本功能：
✧ connect to和connect with的区别学会使用toolbar上的功能。
✧ 学会增加子电路，并能够将子电路放到main电路中或者其他电路中使用
✧ 学会使用时钟
✧ 学会使用splitter，理解带宽的含义。这部分需要实现一个8位带宽的输入，其中2位输入到一个与门，中间3位输入到一个3输入的或门，剩下三位输入到其他已有的门电路。
1.2 练习二(ToolBar主要功能)
我们将通过创建一个非常简单的电路来感受一下如何放置门和电线。
1、 首先，单击“AND gate”按钮。这时鼠标附近会出现一个与门的图标，在主电路图窗口任意位置单击鼠标以放置与门。
2、 单击“Input Pin”按钮。在你的与门左侧放置两个输入(input pin)。
3、 单击“Onput Pin”按钮。在你的与门右侧放置一个输出(output pin)。这时你的电路图看上去可能如下图所示：
4、 单击“Wire tool”按钮。单击并拖动它，以便将输入端和与门的左边相连。如果你只画垂直电线和水平电线的话，这一步可以分成几步。首先画一条水平电线，放开鼠标，单击并拖动电线的末端画一条垂直电线。你可以把电线连接到与门左边的任意一条腿上。重复这一过程，把与门的输出和LED相连。这时你的电路图看上去可能如下图所示：
5、 最后，单击“Poke”按钮，试着单击电路图中的输入，看看会发生什么。这和你想象中的与门的功能相符么？
1.3 练习子电路
正如C程序可以包含帮助函数一样，一个电路图中也可以含有子电路。在这部分中，我们会创建几个子电路，并示范一下他们的使用。
1、 新建一个电路图（File New）。
2、 新建一个子电路（Project Add Circuit），并命名为NAND。
3、 在新电路图窗口中，你可以看见你刚创建的含有两个输入一个输出NAND电路。
4、 在屏幕左侧电路选择板中双击“main”以返回主电路图。这时，最初的空白电路图会显示出来，而NAND电路图则被保存。
5、 单击列表中的“NAND”，告诉Logisim你想吧“NAND”电路添加到主电路中。
6、 试着把“NAND”电路放到主电路图中。如果你正确地做到了，你会看到一个左边含两个输入右边含一个输出的门。试着把输入输出相连，看看它是否和想象中一样工作。
7、 重复这些步骤，创建其他几个子电路：NOR，XOR，2 to 1 MUX，和 4 to 1 MUX。除了AND，OR和NOT外，不要使用其他内置门。但是，一旦你创建了一个子电路，你可以使用它来创建其他电路。
提示：不熟练者可以查看讲义学习如何创建。你可能需要使用一些你定制的电路来设计其他电路。
1.4 练习分解器Splitter
它是你这次课上需要使用的最基本的工具之一。为了示范如何使用它，你需要创建一个当最高有效位和最低有效位为1时输出1的电路。
1、 创建一个名为“Exer2”的子电路。
2、 在该电路中添加一个8位输入。
3、 在该电路中添加一个1位输入。
4、 选择“Splitter”电路，这个电路可以将一根电线分解成几根小电线。
5、 在放置“Splitter”电路前，将“Bit Width In”属性改为8，“Fan Out”属性改为3。这时如果将鼠标移到电路图上，光标看上去就像
6、 现在，选择哪些位输出到输入的哪一部分。最低有效位为第0位，最高有效位为第7位。改变第1、2、6位输出到输入1。或者，选择“None”，使得第1、2、6位不输出到任一个输入。
7、 配置完分解器后就可以把它放置在电路中。
再添加一个与门，该电路就完成了。
1.5 选择器（可不做）
实现一个二路的复用器的子电路。
问题：如果信号是一位，而备选的两个输入时32bit，电路怎么做？
1.6 练习锁存器（可不做）
实现如上子电路。
1.7 练习触发器（可不做）
实现一个一位的触发器，注意要用时钟。
用logisim的时钟实验一下结果，看看Q是否存储值。
用这个子电路实现一个32位的寄存器。
1.8 练习（可不做）
实现一个3-8译码器。
2 FSM
2.1 基础：根据真值表设计电路
上课时，你只是看到了真值表。在这次实验中，通过Logisim，你有足够的工具来实现真值表。假定真值表如下图所示，完成以下任务。

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