用MSI构成组合逻辑电路实验的实验原理

实验五 MSI组合逻辑电路设计

一、实验目的

1、熟悉编码器、译码器、数字显示器等集成电路的性能及使用方法。 2、学会用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。

二、仪器设备与器件

（1）数电实验箱；（2）74148、7404、CD4511(或74LS48)、74151、7420、BS201共阴七段数码管各1片。

三、实验概述 （1）编码

编码是指赋予选定的一系列二进制代码以固定的含义。74LS148（8-3编码器）为8-3线优先编码器，8个输入端为D0-D7,8种状态，与之对应的输出为A0、A1、A2，共三位二进制数。 （2）译码

译码是编码的逆过程，即将某二进制翻译成电路的某种状态。在数字电路中译码器是一种应用广泛的多输入、多输出的组合逻辑电路。它是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相

应的一路有信号输出。 通常译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器。 （3）数码显示译码器 LED

数码管是目前最常用的数字显示器，下图为共阴管和共阳管的电路及两种不同出现形式的引出脚功能图。 共阴数码管连接

电路 共阳数码管连接电路

实验三 组合逻辑电路

一、实验目的

1. 通过简单的组合逻辑电路设计与调试，掌握采用小规模（SSI）集成电路设计组合逻辑电路的方法。

2. 用实验验证所设计电路的逻辑功能。 3. 熟悉、掌握各种逻辑门的应用。

二、实验原理

组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一，可以用一些常用的门电路来组合成具有其他功能的门电路。组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路过去的状态无关。在电路结构上的特点是只包含门电路，而没有存储（记忆）单元。在使用中、小规模集成电路来设计组合电路时，一般步骤如图3-1所示： 1. 进行逻辑抽象，首先根据设计任务的要求建立输入、输出变量，列出其真值表。

2. 用卡诺图或代数法化简，求出最简逻辑表达式。

3. 根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。 若已知逻辑电路，欲分析组合电路的逻辑功能，则分析步骤为：

1. 由逻辑电路图写出各输出端的逻辑表达式。 2. 由逻辑表达式列出真值表。

3. 根据真值表进行分析，从而确定电路功能。 组合电路的设计过程是在理想情况下进行的，

逻辑电路图最简逻辑表达式逻辑表达式代数法化减卡诺图卡诺图法化减设计要求逻辑抽象真值表即假设一切器件均没有延迟效应。

实验三 组合逻辑电路

一、 实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法 2．熟悉常用组合逻辑器件的使用方法

3．熟悉用逻辑门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、 试验设备和器件 设备：数字电子技术试验箱

器件：74LS00，74LS20，74LS86，74LS138，74LS151 三、 实验内容 1. 实现一位全加器

(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00，74LS86）实现一位全加器；

(2) 用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。

2. 设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成，仅有红灯R亮、仅有绿灯G亮、黄灯Y和绿灯G同时亮为正常工作状态，其余为故障状态。故障状态时要发出报警信号。要求用74LS151实现。 (1) 逻辑抽象。红黄绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为1，灭时为0；故障信号为输出变量，用Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1； (2) 列真值表于表3-1；

R 0 0 0 0 1 1 1 1 Y 0 0 1 1 0 0 1 1 G 0 1 0 1 0 1 0 1 Z

实验三 组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法

2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法 3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法

4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、实验原理及实验资料 （一）组合电路的一般设计方法

1．设计步骤

根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。组合逻辑电路的一般设计步骤如图3.1所示。

逻辑问题抽象逻 辑真值表选定器件类型将函数式化简逻 辑电路图

图3.1 组合逻辑电路的一般设计步骤

设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。

2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）

（二）常用组合逻辑器件

1．四二输入与非门74LS00

74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.2所示。它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。

14VCC1312&11109&8&&GND1234567

图3.2

实验二 组合逻辑电路

一、实验目的

1．掌握数据选择器的功能和应用方法； 2．掌握显示译码器的功能和使用方法； 3．掌握组合数字电路的设计和实现方法。

二、预习要求

1．复习译码器和数据选择器的工作原理； 2．复习有关组合电路设计方法的知识；

3．阅读74LS138和74LS151的引脚排列图及功能表； 4. 设计实验内容所要求的数据记录表格。

三、理论准备

1．概述

组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路过去状态无关。因此，组合电路的特点是无“记忆性”。在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。所以各种功能的门电路就是简单组合逻辑电路。

组合逻辑电路的输入信号和输出信号往往不止一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等几种。

组合逻辑电路的分析与设计方法，是立足于小规模集成电路分析和设计基本方法之一。 2．组合逻辑电路的分析方法

分析的任务是：对给定的电路求解其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的逻辑关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。

分析的步骤：

（1）逐级写出逻辑表达式，最后得到输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的逻辑函数

实验三 组合逻辑电路

一、 实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法 2．熟悉常用组合逻辑器件的使用方法

3．熟悉用逻辑门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、 试验设备和器件 设备：数字电子技术试验箱

器件：74LS00，74LS20，74LS86，74LS138，74LS151 三、 实验内容 1. 实现一位全加器

(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00，74LS86）实现一位全加器；

(2) 用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。

2. 设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成，仅有红灯R亮、仅有绿灯G亮、黄灯Y和绿灯G同时亮为正常工作状态，其余为故障状态。故障状态时要发出报警信号。要求用74LS151实现。 (1) 逻辑抽象。红黄绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为1，灭时为0；故障信号为输出变量，用Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1； (2) 列真值表于表3-1；

R 0 0 0 0 1 1 1 1 Y 0 0 1 1 0 0 1 1 G 0 1 0 1 0 1 0 1 Z

实验三 组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法

2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法 3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法

4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、实验原理及实验资料 （一）组合电路的一般设计方法

1．设计步骤

根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。组合逻辑电路的一般设计步骤如图3.1所示。

逻辑问题抽象逻 辑真值表选定器件类型将函数式化简逻 辑电路图

图3.1 组合逻辑电路的一般设计步骤

设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。

2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）

（二）常用组合逻辑器件

1．四二输入与非门74LS00

74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.2所示。它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。

14VCC1312&11109&8&&GND1234567

图3.2

实验三 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

（1）掌握采用小规模集成器件设计的方法。

（2）学会用真值表设计组合逻辑电路，用实验验证其逻辑功能。

（3）通过实验观察组合逻辑电路中的竞争-冒险现象，并研究消除竞争-冒险的方法。

二、实验器材

（1）实验仪器：数字电路实验箱、脉冲示波器、万用表；

（2）实验器件：74LS00、74LS08、74LS10、74LS20、74LS32、74LS86；

三、实验原理

数字系统中常用的各种数字部件，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路的输出状态只与输入变量的状态有关。而时序逻辑电路的输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关。用基本的逻辑门电路可以设计出组合逻辑电路。 1. 组合逻辑电路的设计步骤

（1）分析设计要求中的因果关系，确定输入变量与输出变量的逻辑关系。

通常把引起事件的原因作为输入变量，把事件的结果作为输出变量。 （2）定义逻辑状态。

以逻辑0、1分别表示输入变量和输出变量各自的两种不同状态。且0和1的具体含义完全是人为规定的。

（3）根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表。

如果设计的要求是以波形的形式给出，只需将波形中的逻辑关系直接

221487412.doc

实验三 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

（1）掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

（2）掌握半加器、全加器的设计及连接调试电路的全过程。 （3）通过前面的举例学习解决实际问题的能力。

二、预习要求

1、 阅读数字电子基础教材第五章的内容。

2、 查阅集成电路器件（见附图）74LS32、74LS86、74LS08、74LS54的电路功能以及引脚结构图。

3、 阅读本实验的实验原理和测试方法。

三、实验内容

1、半加器和一位全加器的设计和验证。 2、用门电路设计组合逻辑电路的应用举例。 3、自行设计题目。

四、实验原理与测试方法

组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式的一种。

特点：电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号（变量）的组合，而与电路的历史状态无关。

组合逻辑电路的设计是在给定问题（逻辑命题）情况下，通过逻辑设计过程，选择合适的标准器件，搭接成实验给定问题（逻辑命题）功能的逻辑电路。

通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行。如图3.1 所示：

（1）列真值表。设计的要求一般是用文字来描述的。设计者首先对命题的因果关系进行分析，“因”为输入，“果”为输出，即“因”为逻辑变量，“果”

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实验三 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

（1）掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

（2）掌握半加器、全加器的设计及连接调试电路的全过程。 （3）通过前面的举例学习解决实际问题的能力。

二、预习要求

1、 阅读数字电子基础教材第五章的内容。

2、 查阅集成电路器件（见附图）74LS32、74LS86、74LS08、74LS54的电路功能以及引脚结构图。

3、 阅读本实验的实验原理和测试方法。

三、实验内容

1、半加器和一位全加器的设计和验证。 2、用门电路设计组合逻辑电路的应用举例。 3、自行设计题目。

四、实验原理与测试方法

组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式的一种。

特点：电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号（变量）的组合，而与电路的历史状态无关。

组合逻辑电路的设计是在给定问题（逻辑命题）情况下，通过逻辑设计过程，选择合适的标准器件，搭接成实验给定问题（逻辑命题）功能的逻辑电路。

通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行。如图3.1 所示：

（1）列真值表。设计的要求一般是用文字来描述的。设计者首先对命题的因果关系进行分析，“因”为输入，“果”为输出，即“因”为逻辑变量，“果”