数电实验组合逻辑电路

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

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(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

4 组合逻辑电路

1、FPGA是可编程逻辑器件。 （ ? ）

2、PLA实现逻辑函数时，要求产生所有输入变量的最小项。（ X ） 3、PAL器件仅对逻辑宏单元OLMC进行编程。（ X ） 4、GAL是通用阵列逻辑器件，可以进行反复编程。（ ? ） 5、用ROM实现组合逻辑时不对函数作任何简化。（ ? ） 6、超前进位加法器比串行进位加法器慢。 （ X）

7、优先编码器的编码信号是相互排斥的，不允许多个编码信号同时有效。（ ? ） 8、共阴接法发光二极管数码显示器需选用有效输出为高电平的七段显示译码器来驱动。（ ? ）

9、半加器与全加器的主要区别是是否考虑来自低位的进位。（ ?）

10、(简答题)试说明组合逻辑电路和时序逻辑电路的特点。

11、(简答题)试说明编码器和译码器的功能。

12、优先编码器74LS148输入为

～，输出为、、。当使能输入端，

，其余输入端为1时，应为__001___。

13、数据选择器是一种 多 路输入, 单 路输出的逻辑部件。

14、组合逻辑电路任意时刻的输出仅仅取决于A，与电路的B无关；而时序逻辑电路任意时刻的输出除与A有关外，还与B有关。则选