实验二组合逻辑电路实验报告

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

学生实验报告

D A B C Z

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 0 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 0

1 1 0 1 1

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

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