组合逻辑电路的设计实验报告.doc

中国石油大学现代远程教育电工电子学课程实验报告所属教学站：青岛直属学习中心姓 名：杜广志学 号：16633104003年级专业层次：网络16秋专升本学 期：实验时间：2016-11-05实验名称：组合逻辑电路的设计小组合作： 是 否小组成员：杜广志1、实验目的：学习用门电路实现组合逻辑电路的设计和调试方法。2、实验设备及材料：仪器：实验箱元件：74LS00 74LS103、实验原理：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的组合逻辑电路。 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的基本方法之一。 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式。 （2）化简。 （3）列出真值表。 （4）文字说明 上述四个步骤不是一成不变的。除第一步外，其它三步根据实际情况的要求而采用。 3组合逻辑电路的设计方法 设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。 设计的步骤； （1）通过对给定问题的分析，获得真值表。 在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个输出变量之间的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而获得真值表或简化真值表。 （2）通过化简得出最简与或式。 （3）必要时进行逻辑式的变更，最后画出逻辑图。 在步骤（1）中，通过对实际问题的分析，往往可以直接获得具有一定简化程序的逻辑函数表达式，后面的步骤不变。4、实验内容及数据：1、用与非门74LS00实现以下逻辑：化简： FABC F=列真值表： 输入 输出 ABCFABC F=0000100101010010110110001101011100111110对于FABC F=我们可以通过一个电路来实现，其原理图如下 实验记录结果如下表： 输入 输出 ABCF1F2000灭 亮 001灭 亮 010灭 亮 011灭 亮 100灭 亮 101灭 亮 110灭 亮 111亮 灭 从试验记录看出，试验结果满足F1ABC；F2=。 对于F3AB，我们可划出表达式F3AB。电路如下： 实验记录： 输入 输出 ABF300灭 01亮 10亮 11亮 所以试验结果满足F3AB。2. 用门电路实现三变量表决电路。当三个输入A、B、C中有两个或三个输入为高电平时，输出F为高电平，否则为低电平。根据题目要求列写真值表如下： A BCF00000010010001111000101111011111再根据所列写的真值表，写出逻辑表达式并化简。 所以FACABBC 最后将所设计的电路在试验箱上调试所得结果与上面的真值表完全相符合，所该电路切实可行。3. 数据范围指示器的设计与实验。设A、B、C、D是4位二进制码（A为高位），可用来表示16个十进制数。设计一个组合逻辑电路，使之能区分下列三种情况： 0X4;5X9;10X15; （用74LS00、74LS10实现）。 设三个输出变量F1、F2、F3分别与上面所给的范围相对应，既是当0X4时F11、F20、F30；当5X9时F10、F21、F30；当10X15时F10、F20、F31。 写出表达式：F1=(+)F2ABDBCF3ABAC由于F2的表达式比较复杂，而F1、F3的表达式相对简单，再从它们的逻辑关系我们可以看出：当F21时，F1、F3都为0，所以可以用F1、F3来实现F2，既是F2.=。所以我们可以通过一个电路来同时实现F1、F2、F3。其原理图如下：实验结果记录如下表： 输入 输出 ABCDF1F2F30000亮 灭 灭 0001亮 灭 灭 0010亮 灭 灭 0011亮 灭 灭 0100亮 灭 灭 0101灭 亮 灭 0110灭 亮 灭 0111灭 亮 灭 1000灭 亮 灭 1001灭 亮 灭 1010灭 灭 亮 1011灭 灭 亮 1100灭 灭 亮 1101灭 灭 亮 1110灭 灭 亮 1111灭 灭 亮 由实验记录可知：实验结果与要求完全相符合，所设计的电路切实可行。5实验数据处理过程：用与非门74LS00实现逻辑功能： FABC F=第一步：列真值表 输入 输出 ABCFABC F=0000100101010010110110001101011100111110第二步：画原理图。对于FABC F=我们可以通过一个电路来实现，其原理图如下 第三步：选择实验芯片：74LS00四二输入与非门 第四步：连接实验电路 第五步：测试对应真值表的内容A、B、C为0 表示 将“高低电平控制端”打到低电平0上；A、B、C为1 表示 将“高低电平控制端” 打到高低电平1上。输出看F端 1 表示二极管灯亮，0 表示二极管灯灭。6问题讨论：1. 如何用最简单的方法验