电子技术实验-实验十五

实验名称实验十五逻辑组合电路的分析和设计系别电子科学系班号11级电子科学系实验日期2013年10月29日实验报告完成日期2013年10月31日实验十五组合逻辑电路的分析和设计一、实验目的1、掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的设计方法；2、掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法；3、通过实验，论证设计的正确性；4、观察组合电路中的竞争冒险现象。二、实验原理1、组合逻辑电路的分析所谓组合逻辑电路分析，即通过分析电路，说明电路的逻辑功能。通常采用的分析方法是从电路的输入到输出，根据逻辑符号的功能逐级写出逻辑函数表达式，最后得到表示输入与输出之间的逻辑函数式。然后利用公式简化法或者卡诺图法将逻辑函数式化简或变换，以使逻辑关系简明。为使电路的逻辑功能更加直观，有时还把逻辑函数式转化为真值表。2、组合逻辑电路设计根据实际的逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简逻辑电路，成为组合逻辑电路设计。1SSI设计逻辑抽象分析事件的因果关系，确定输入输出变量。一般把引起事件的起因定位输入，把事件的结果定为输出。定义逻辑状态的含义乙二值逻辑的，状态分别表示输入输出变量的两种不同状态；根据给定的因果关系列出逻辑真值表；写出逻辑表达式，利用化简方法化简，并根据选定器件进行适当地转换；根据化简、变换后的逻辑表达式，画出逻辑电路的连接图；实验仿真，结果验证。2MSI设计、步骤同SSI设计步骤一致。写出逻辑表达式。根据表达式寻找合适的MSI器件。通过比较表达式或真值表，利用适当的设计实现所需功能。画出逻辑电路的连接图。实验仿真，验证结果。三、实验仪器1、多功能电路实验箱1台2、数字万用表1台四、实验内容1、连锁器电路分析并用中规模集成电路设计实现其功能所谓联锁电路如下图1所示，其输入为S1，S2，S3开关，报警和解锁输出分别为F1，F2其中S1，S2，S3为单刀双掷开关，根据拨动可分别置为1或0。当F11，表示不报警，否则报警。当F21，表示解锁，否则安锁。现要求1当联锁电路处于始态，（S1S2S31），则L51，L60，即安锁不报警。2利用所学知识分析电路，找出解锁并不报警的开关拨动顺序；解答画出电路真值表如下S3S2S1F1F20001100100010000110010010101001101011110由真值表可得解锁不报警的开关波动顺序是S1S2S30。3试用74LS138设计代替该电路；74LS138（三线八线译码器）其惯用符号及管脚图如图2所示，表2为其功能表表274LS138功能表输入输出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110解答用74LS138设计电路报警电路如图3及结果如图4；解锁电路如图5及结果如图6。U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU2A74AS08NU3B74AS08MU4C74AS08MU5A74AS04N图374LS138报警电路图4报警电路的输入输出逻辑关系U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU4C74AS08MU5A74AS04N图574LS138解锁电路图6解锁电路的输入输出逻辑关系2、制转换器用基本逻辑门电路SSI设计1设计一个5421BCD码8421BCD码转换器写出原函数的最简与或表达式解答AADCDBBDCCDDD写出用与非门实现的最简逻辑表达式解答AADCDBBDCCDDD画出用输入与非门组成的逻辑图；解答逻辑图如图7图7与非门组成的逻辑图2用7400双输入端四与非门搭建电路用逻辑开关S4S1作5421BCD码的DCBA的输入，将8421BCD码的输出DCBA接实验箱的二十进制译码器显示器Y8Y4Y2Y1按表1顺序输入5421码，观察数码转换的结果，检验所设计电路的正确性。表15421BCD、8421BCD码表；十进制数5421码8421码DCBADCBA000000000100010001200100010300110011401000100501010101601100110701110111810111000911001001解答用7400双输入端四与非门设计码制转换器如下图8图87400双输入四与非门码制转换器3、电路的竞争冒险按下图9所示，用7400和7476搭接的电路，信号源用TTL方波作为A端输入信号，F1MHZ，用示波器观察并记录A、Q、Y端的工作波形。并与下图的理想波形作比较，注意观察竞争冒险现象。若在Q端接上一个几百PF的电容，则竞争冒险现象更加明显。解答实验观察的竞争冒险现象如图10（出现毛刺现象）图10竞争冒险现象五、实验心得通过本次实验我掌握了一些用逻辑门电路进行组合逻辑电路的