中山大学数电实验二 组合逻辑电路分析与设计.doc

数电实验二 组合逻辑电路分析与设计 预习报告1、 复习组合逻辑电路的分析方法，对实验中所选的组合电路写出函数式。设计一个代码转换电路，输入为4位8421码，输出为4位循环码。对应的各位码如下表所示。B3B2B1B0G3G2G1G000000000000100010010001100110010010001100101011101100101011101001000110010011101101011111011111011001010110110111110100111111000由真值表可以得出：G3=B3；G2=B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0+ B3B2B1B0G2的卡诺图如下：B3B2B1B0000111100001111111101111化简得G2= B3B2+ B3B2（即B2和B3取异或）G1的卡诺图如下：B3B2B1B0000111100011011111111011化简得G1= B2B1+ B2B1（即B1和B2取异或）G0的卡诺图如下：B3B2B1B0000111100011011111111011化简得G0=B1B0+B1B0（即B0和B1取异或）2、 复习组合逻辑电路的设计方法，对实验中要求设计的电路，列出真值表，写出函数式，画出逻辑图，并在图上标明集成块引脚号。此步借助软件proteus 7.4来完成。根据逻辑表达式模拟连接电路如下：模拟示波器显示如下：自上而下分别是G0、G1、G2、G3的波形。数电实验二 组合逻辑电路分析与设计 实验报告一、 实验目的1、 掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能。2、 掌握组合逻辑电路的设计方法，并能用最少的逻辑门实现之。3、 熟悉示波器的使用。二、 实验仪器及器件1、 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。2、 器件：74LS00X2，74LS86X1，74LS197X1。其中74LS00X2是四2输入与非门，74LS86X1是四2输入异或门，74LS197X1是异步计数器，它的内部由一个8进制计数器和一个2进制计数器组成，它们可以独立工作，也可以串连组成一个16进制计数器。Cr和LD两个低电平有效的控制信号是两个计数器共用的，当Cr为低电平时，输出QA、QB、QC、QD清零，LD为低电平时，把来自输入端ABCD的电平送入QA、QB、QC、QD，因LD容易受到外来干扰，在使用时需常接高电平。74LS197的组成如下图所示。三、 实验内容与步骤1、设计一个代码转换电路，输入为4位8421码，输出为4位循环码。此步已在实验预习中完成。2、将B3与B2、B2与B1、B1与B0分别接到74LS86输入端，输出为取异或，并把B3及三位输出接到实验箱右上角的灯区。用逻辑开关模拟二进制代码输入，观察闪灯情况，看电路是否正常工作。3、 用集成异步下降沿触发的异步计数器74LS197构成十六进制计数器作为代码转换电路的输入信号源。74LS197的CPA作为时钟输入，QA与CPB连接，则QD、QC、QB、QA就是十六进制计数器的输出。将QD、QC、QB、QA接实验箱右上角的灯区，CPA接手动单步脉冲。十六进制计数器工作正常后，断开原来作为8421码输入的逻辑开关，将QD、QC、QB、QA连接到代码转换的输入端，作为8421码输入，检查电路是否正常工作。4、 用10KHz的方波作为计数器的脉冲，用示波器观察并记录CP、QD、QC、QB、QA和G3、G2、G1、G0的波形。波形图及其分析如下所示。时钟信号与B0对比图由图中可以看出：B0在时钟信号的下降沿发生跳变，时钟信号的频率是B0频率的两倍。时钟信号引起B0的改变，即时钟信号为因，B0为果。B0与B1对比图由图可以看出，B1在B0的下降沿发生跳变，且B0的频率是B1的两倍。B2与B1对比图由图可以看出，B2在B1的下降沿发生跳变，且B1的频率是B2的两倍。B3与B2对比图由图可以看出，B3在B2的下降沿发生跳变，且B2的频率是B3的两倍。时钟与G0对比图由图可以看出G0在时钟信号的下降沿发生跳变，且时钟信号的频率是G0的四倍。时钟信号引起G0的改变，即时钟信号为因，G0为果。G1与G0对比图由图可以看出，G1在G0为高频时的一半处发生跳变，且G0信号是G1频率的2倍。 G1与G2对比图由图可以看出，G2在G1的为高频时的一半处发生跳变，且G1信号是G2频率的2倍。 G3与G2对比图由图可以看出G3与G2频率一样，但两者是交错变化的。即G3在G2为1或为0的一半处发生跳变总图由以上8张图绘制出总的时序图如下：由实验结果的总图可以看出，最初的代码转换电路的函数是正确的。四、 实验心得与体会1、 这次实验的思路和所用器材相对简单，只用了异或门74LS86和异步计数器74LS197.分析组合逻辑电路时，要先由给定的组合逻辑电路写函数式，然后对函数式进行化简或变换，再根据最简式列真值表，最后确认逻辑功能。设计组合逻辑电路时，则应先根据给定事件的因果关系列出真值表，然后由真值表写函数式，再对函数式进行化简或变换，最后画出逻辑图，并测试逻辑功能。2、 在检测异步计数器的输出时，最高位的灯总是不亮，经同学指点发现，是因为没有把LD接到5V高电平。因LD容易受到外来干扰，在使用时需常接高电平。3、 对示波器的操作仍不够熟悉，在将示波器连接到实验箱的测试端时总