第3章组合电路设计.doc

东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称： 数字逻辑设计实践 第3次实验实验名称： 组合函数设计 院 （系）： 电工电子实验中心专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间：2010年11月11日评定成绩： 审阅教师： 一、 实验目的1. 掌握常用中规模组合逻辑器件的功能和使用方法；2. 掌握逻辑函数工程设计方法；3. 掌握存储器实现复杂逻辑函数的原理和存储器的使用过程。二、 实验原理思考题：1. 使用图3.1.1给出的值固定、传递和取反的符号画出基本向量函数 的实现图。 答：2. 试用两片74148接成16线-4线优先编码器，用三片74148和门电路构成24线-5线优先编码器。答： 两片74148接成16线-4线优先编码器：三片74148和门电路构成24线-5线优先编码器：3. 用一片 74LS138 加若干与非门实现如下三输出函数的电路图：答： 画出卡诺图，将最简表达式转化为标准表达式。ABC000111100010010110ABC000111100100111111 ABC000111100011111111根据以上表达式，用译码器进行设计如下：4. 分别用8选1数据选择器74LS151芯片、双4选1数据选择器74LS253芯片、一个4选1数据选择器实现如下逻辑函数：。答：卡诺图DCBA00011110001101010100111100101001降一维:DBA00011110010110于是用8选1数据选择器74LS151芯片实现逻辑函数如下：双4选1数据选择器扩展为8选1数据选择器实现函数功能：再降一维，得将维卡诺图：BA000111100用一个4选1数据选择器实现逻辑函数:5. 完成两个3位二进制数相乘，需用几片74283？试画出逻辑电路图。答：需要两片74283芯片，具体电路连接如下：6. 用ROM设计1位全减器答：首先，列真值表注：A为被减数，B为减数，CI为低位来的借位，CO为向高位的借位，S为结果。ABCICOS0000000111010110111010001101001100011111根据真值表列出ROM数据表：A3A2A1A0I/OI/O7-I/Oo765432102位十六进制表示0000000000000000010000001103001000000011030011000000100201000000000101010100000000000110000000000001110000001103利用软件superpro进行编程，即在数据缓冲区的 0000H 地址依次写入数据：00、03、03、02、01、00、00、03。之后将数据缓冲区的内容下载到器件中，搭接电路进行测试三、 实验内容必做实验：1. 用多种方案设计1一位全减器电路。答：a) 列真值表注：A为被减数，B为减数，CI为低位来的借位，CO为向高位的借位，S为结果。ABCICOS0000000111010110111010001101001100011111b) 设计方案：（1） 最小化设计： 画卡诺图： CO SAB CI000111100010011110AB CI000111100010111010 写逻辑表达式： 用门电路实现 （2） 标准化设计根据真值表写出标准表达式：l 用74LS138 3线-8线译码器实现：l 用74LS153双4选1数据选择器实现： 首先通过降维得到关于A、B的卡诺图：A B010CI110CIA B010CI1CICO S于是可用如下连接方式实现功能： c) 测试并记录结果：最终选用译码器的方案进行测试，并用逻辑分析仪记录结果如下表：由上表知测试结果与理论分析一致，能够实现题目要求的功能。2. 人类有4种血型：A、B、AB和O型。输血时，输血者与受血者必须符合图3.3.1的规定，否则有生命危险，利用一个4选1数据选择器和最少数量的与非门，完成血型配对任务。答：a) 定义变量：用二进制数A1A0、B1B0分别代表输血者和受血者的血型，Y表示血型是否匹配（Y=1表示匹配，Y=0表示不匹配）输血者：A1A0代表血型受血者：B1B0代表血型00A型00A型01B型01B型10AB型10AB型11O型11O型b) 列真值表A1A0B1B0Y00001000100010100110010000101101101011101000010010101011011011001110111110111111c) 设计方案画出卡诺图： A1B1A0B000011110 001010 011001 111011 100011 降维卡诺图： A1A001011根据降维卡诺图使用4选1数据选择器及与非门设计逻辑图如下d) 测试：利用逻辑分析仪进行测试，结果如下：由上表知测试结果与理论分析一致，能够实现题目要求的功能。3. 用 ROM 设计一个 8421BCD 码 7 段显示译码电路，其真值表见下表所示。要求：1) 使用编程器将组合电路下载到 ROM 中。2) 自己在面包板上搭接测试电路，检查 ROM 中是否为设计的组合电路。abcdefg显示000000000010000110011111001000100102001100001103010010011004010101001005011001000006011100011117100000000008100100001009答：a) 实验步骤：1) 选择器件AT28C64，连接硬件电路；2) 利用软件superpro进行编程，即在数据缓冲区的 0000H 地址依次写入数据：01、4F、12、06、4C、24、20、0F、00、04。之后将数据缓冲区的内容下载到器件中；3) 在面包板上搭接测试电路，检查 ROM 中数据是否满足要求；测试步骤：搭好电路后，变换四个逻辑开关的状态，数码管对应输出显示数字0-9，与设计要求一致，验证正确；4) 利用逻辑分析仪输出测试结果：选做实验：1. 设有三台用电设备A、B、C 和两台发电机组 X、Y。X 机组功率为 10kW，Y 机组功率为20kW。用电设备 A 用电量为 15kW，设备 B 用电量为 10kW，设备 C 用电量为 5kW，三台用电设备有时同时工作，有时只有其中部分设备工作，甚至均不工作。试设计一个供电控制电路控制发电机组，以达到节电的目的。答： a) 变量逻辑说明：对于A、B、C，等于1表示处于工作状态，等于0表示未处于工作状态；对于X、Y，等于1表示开，等于0表示不开。b) 以节能为目的列出真值表如下：ABCXY0000000110010100110110001101011101111111c) 由真值表，利用74LS138 3线-8线译码器实现该功能：d) 测试：将X、Y的输出接到LED灯测试，发光表示开，不发光表示不开。测试与理论分析一致，能实现题目要求的功能。四、思考题1.根据ROM实验内容，是选择共阴极数码管还是共阳极数码管？答：选择共阳极数码管。在本实验中，输出高电平