数电实验二组合逻辑电路的设计与测试答案

学生实验报告

D A B C Z

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1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

表2 DA BC 00 01 11 10 由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式 Z=ABC+BCD+ACD+ABD = ABC BCD ACD ABD 根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图 2 所示。 1 1 1 1 1 00 01 11 10

图 2 表决电路逻辑图 用实验验证逻辑功能 在实验装置适当位置选定三个 14P 插座，按照集成块定位标记插好集成块 CC4012。 按图 2 接线，输入端 A、B、C、D 接至逻辑开关输出插口，输出端 Z 接逻辑电平显示输入插口，按 真值表(自拟)要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与表 1 进行比较，验 证所设计的逻辑电路是否符合要求。

三、实验设备与器件 1、 +5V 直流电源 3、 逻辑电平显示器 3、 CC4011×2(7

一．实验目的

1．掌握小规模（SSI）组合逻辑电路的分析与设计方法。 2．熟悉常用中规模（MSI）组合逻辑部件的功能及其应用。

*3．观察组合电路的竞争-冒险现象，了解消除冒险现象的方法。 二．实验设备与器件

双踪示波器：DS1062C 函数信号发生器：SG1651 数字实验箱：THD-4 数字万用表：MS8222D

实验器件： 74LS00、74LS02、74LS20、74LS54、74LS83、 74LS86、74LS138、74LS151 三．实验内容

(一) 组合逻辑电路的分析

1．分析图16-1所示“一位数值比较器”电路的逻辑功能，说明其逻辑关系与实际意义，并将验证测试结果填入表16-1。

表16-1 输 入 A B 0 0 0 1 1 0

输 出 F 1 F 2

F 3

1 1

*2．分析图16-2所示“四位二进制原码／反码转换”电路的逻辑功能，按照表16-2选取其中一位作出分析，并记录测试结果。

表16-2

控制

输入

输出

K 0 1

A i 0 1 0 1

Y i

3．分析图16-3采用MSI芯片（3-8译码器）构成的组合逻辑电路，正确连

实验二 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。

二、实验仪器及材料

a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。

三、预习要求及思考题

1．预习要求：

1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法.

4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题

在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？

四、实验原理

1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：

1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图；

4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。

五、实验内容

1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值

实验二 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。

二、实验仪器及材料

a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。

三、预习要求及思考题

1．预习要求：

1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法.

4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题

在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？

四、实验原理

1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：

1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图；

4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。

五、实验内容

1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值

数字逻辑电路与系统

上机实验报告

实验一 组合逻辑电路的设计与仿真

学校： 哈尔滨工业大学 院系： 电信学院通信工程系 班级： 学号： 姓名：

哈尔滨工业大学

实验一 组合逻辑电路的设计与仿真

2.1 实验要求

本实验练习在Maxplus II环境下组合逻辑电路的设计与仿真，共包括5个子实验，要求如下：

节序 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 实验内容 三人表决电路实验 译码器实验 数据选择器实验 ‘101’序列检测电路实验 ‘1’的个数计算电路实验 要求 必做 必做 必做 必做 选做

1

2.2三人表决电路实验 2.2.1 实验目的

1. 熟悉MAXPLUS II原理图设计、波形仿真流程 2. 练习用门电路实现给定的组合逻辑函数

2.2.2 实验预习要求

1. 预习教材《第四章 组合逻辑电路》 2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

2.2.3 实验原理

设计

实验一组合逻辑电路设计

一、实验目的

1、熟悉应用中小规模数字集成电路的工程技术；

2、掌握组合逻辑电路的设计方法。

二、设计步骤

对于某些对象的启动／停止或者打开／闭合等一类二值控制问题（电气工程称之为乒乓控制），往往可以抽象归纳成为逻辑问题。使用数字逻辑电路实现解决这一逻辑问题的电路系统，即可实现逻辑控制。使用小规模（SSI）数字集成电路进行组合逻辑电路设计的步骤是：

1、分析实际问题进行逻辑抽象：定义输入或输出变量并进行逻辑赋值，即确定True (1)或False (0)表示的含义。在此基础上列出逻辑真值表。

2、由真值表写出逻辑函数表达式并化简为最简式。

3、按照化简后的表达式画出逻辑函数原理图。

为了降低电路成本、便于系统安装和未来维修，有经验的工程师常常设法用尽可能少的数字集成电路种类和芯片数目来实现设计。因此2，3两步骤应统筹考虑。

4、查阅集成电路手册确定电路中所使用的芯片型号和具体的引脚连

接关系。

5、正确地焊接（连接）电路，在确认无误后上电试验，测试电路的逻辑关系是否实现真值表（解决逻辑问题）。当然，这需要解决全部有关逻辑变量的状态设定和输出逻辑状态的测试问题。值得说明，一种专门测试逻辑电平的常用工具是“逻辑笔”。

三、设计要求

请设计组合逻辑电路

实验六 组合逻辑电路设计

一、实验目的：

1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。 2、掌握SSI集成门电路的应用。

3、掌握MSI集成电路译码器与数据选择器的应用。

二、预习要求：

复习课本中相关内容。

1、根据题意列出输入、输出真值表。

2、利用卡诺图化简，写出最简或最合适的逻辑函数表达式。

3、利用指定门电路实现逻辑功能。

4、画出已设计完成的逻辑电路及实验用的接线图。

三、实验内容：

1、设计三变量表决电路：

要求：画出逻辑电路图，设计相应表格。自拟实验方案，测试电路

的逻辑功能是否与设计功能一致。

（1）用与非门74LS00实现。

（2）用译码器（74LS138、74LS20）实现。 （3）用数据选择器（74LS151及74LS153）实现。 2、用异或门74LS86和与非门74LS00实现全加器电路：

要求：画出逻辑电路图，设计相应表格。自拟实验方案，测试电路

的逻辑功能是否与设计功能一致。

四、实验仪器及元器件

数字实验箱、万用表、74LS00、74LS20，74LS86、74LS138、74LS151、74LS153、74LS32等。

五、实验报告：

画出各部分逻辑电路图、真值表、

实验一 组合逻辑电路的设计与测试

一、实验原理

根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表；然后用逻辑电路代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。 最后，验证设计的正确性。

二、实验目的

掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

三、实验设备与器件

1、+5V直流电源 2、逻辑开关 3、逻辑电平显示器 4、直流数字电压表

5、CC4011×2(74LS00) CC4012×3(74LS20) CC4030(74LS86)

CC4081(74LS08) 74LS54×2(CC4085) CC4001(74LS02)

四、实验内容

1、设计用与非门及异或门、与门组成的半加器电路。 （1）真值表如下表 A B S 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 C 0 0

2.3 组合逻辑电路的竞争与冒险

本次重点内容： 组合逻辑电路的竞争 组合逻辑电路的冒险

教学过程

一、组合逻辑电路中的竞争冒险 （一） 竞争冒险现象及其产生的原因 1．理想情况：

输入与输出为稳定状态或没有考虑信号通过导线和逻辑门的传输延迟时间。 2．实际情况：

信号通过导线和门电路时，都存在时间延迟tpd。信号发生变化时也有一定的上升时间tr 或下降时间tf 。 3．竞争：

同一个门的一组输入信号，由于它们在此前通过不同数目的门，经过不同长度导线的传输，到达门输入端的时间会有先有后,这一现象称为竞争。 4．冒险：

逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲（又称过渡干扰脉冲）的现象。如下图所示电路中，输出Y=A+?：

G1AAYY1YA1tpd1A 1 G2

A>=1 理想情况下的工作波形如图12－6（b）所示。如考虑到G1门的平均传输延迟时间tpd.时，则工作波形如图12－6（c）所示。可见，G2门的两个输入信号A、?由于传输路径不同，到达G2门的输入端时，?信号比A延迟了tpd.。因此，使G2门输出端出现了很窄的负

2.3 组合逻辑电路的竞争与冒险

本次重点内容： 组合逻辑电路的竞争 组合逻辑电路的冒险

教学过程

一、组合逻辑电路中的竞争冒险 （一） 竞争冒险现象及其产生的原因 1．理想情况：

输入与输出为稳定状态或没有考虑信号通过导线和逻辑门的传输延迟时间。 2．实际情况：

信号通过导线和门电路时，都存在时间延迟tpd。信号发生变化时也有一定的上升时间tr 或下降时间tf 。 3．竞争：

同一个门的一组输入信号，由于它们在此前通过不同数目的门，经过不同长度导线的传输，到达门输入端的时间会有先有后,这一现象称为竞争。 4．冒险：

逻辑门因输入端的竞争而导致输出产生不应有的尖峰干扰脉冲（又称过渡干扰脉冲）的现象。如下图所示电路中，输出Y=A+?：

G1AAYY1YA1tpd1A 1 G2

A>=1 理想情况下的工作波形如图12－6（b）所示。如考虑到G1门的平均传输延迟时间tpd.时，则工作波形如图12－6（c）所示。可见，G2门的两个输入信号A、?由于传输路径不同，到达G2门的输入端时，?信号比A延迟了tpd.。因此，使G2门输出端出现了很窄的负