数电实验二.ppt

1、实验2 组合逻辑电路设计（一）,一、实验目的,1、掌握用基本逻辑门设计组合逻辑电路的方法； 2、熟悉各种逻辑门电路的应用及其应用电路功能的测试方法。,二、用SSI设计组合电路的一般方法,根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简逻辑电路。用SSI设计组合逻辑电路的一般步骤如图2-1所示。,图2-1 用SSI设计组合电路的一般步骤,用小规模集成门电路设计组合逻辑电路时，通常要先根据具体设计任务的要求列出逻辑真值表，将真值表转化为对应的逻辑函数式，再根据所选器件的类型（如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”等），将函数式化简，最后根据化简的逻辑函数式，画出逻辑电路的连接图。至此，原理性

2、设计基本完成。实际上，工程设计还必须考虑带载能力和抗干扰问题等，这些已超出了本实验要求范围，故不予以讨论。,三、设计举例,1、题目 设计一个监视交通灯工作状态的逻辑电路。交通灯每组 信号由红、黄、绿三盏灯组成。正常工作情况下，任何时刻 必有一盏灯亮，而且只允许有一盏灯亮。若某一时刻无一盏 灯亮或两盏以上同时点灯亮，则表示电路发生了故障。监视 交通灯工作状态的逻辑电路的功能就是要求能检测出这一故 障信号。 2、设计步骤 1）逻辑抽象。取红、黄、绿三盏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”，不亮时为“0”。 取故障信号为输出变量，以F表示，并规定正常工作状态下F 为“0”

3、，发生故障时F为“1”。在作出以上规定后，根据题意 可列出真值表如表2-1所示。 2）写出逻辑表达式。由真值表可求得：,表2-1 真值表,3）选定器件类型。用小规模数字集成逻辑门电路：74LS00、74LS20实现。 4）化简逻辑函数。用卡诺图方法将函数化为最简“与-或”形式，并变换成“与非-与非”形式。,5）根据最简“与非-与非”表达式画出逻辑电路图，如图 2-3所示。 6）实验验证。前面几步完成了基本的逻辑设计任务，但 是否正确、稳定可靠，需要进行静态测试，也就是按真值表 改变输入变量，测量相应的输出值，验证其逻辑功能。动态 测试已超出了本实验要求，故不再赘述。,图2-3 逻辑电路图,四、

4、实验内容,1、完成上述实验举例的实验验证。 2、设计一个三变量多数表决电路。如举重比赛有三个裁判，运动员试举是否成功的裁决，由每个裁判按下自己面前的按钮来决定。只有两个以上裁判裁定成功，表示“成功”的灯才亮。试用与非门设计并实现该组合逻辑电路。 3、试用与非门和三态门设计一个频率选择电路。频率选择电路的框图如图4所示。图中虚线框内为三态门74LS126，其中数字为74LS126的引脚示意。各三态门控制端分别受2-4译码器输出B3、B2、B1、B0控制，各三态门的输入端分别接不同频率的输入信号，输出端均接在同一总线上。将总线接到示波器输入端。若译码器B0=1，TS0三态门选通，1KHz频率信号传

5、送到总线上，而此时B3、B2、B1均为0，TS3、TS2、TS1三态门输出均为高阻态，所以示波器上只观察到1KHz频率信号，依次类推，总线实现了频率信号的选择。,设计要求：先用与非门设计2-4译码器，然后按图2-4连接， 通过实验台上的逻辑电平改变译码器的输入A0和A1组合观察 示波器的显示波形，并填入（如1KHZ）自制的数据表中。,图2-4 频率选择电路框图,五、选做实验,1、设计一个四位原码/反码转换器电路。要求用异或门实现。 2、设计一个全加器电路。要求用与非门实现。 3、某工厂有三个车间A、B、C和一个自备电站，站内有两台发电机F1、F2。F1的额定输出功率为800KW，F2的额定输出

6、功率为500KW。A车间单独生产时需要用电550KW，B车间单独生产需要用电350KW，C车间单独生产时需要用电200KW。试用与非门和反相器设计一个控制电路控制电机的起停。要求只需启动一台电机时，不同时启动两台，只需启动功率小的电机时，不启动功率大的。,六、预习要求及思考题 复习基本逻辑门电路及组合电路设计等相关内容； 仔细阅读设计举例及设计题目，着实弄懂其原理与要求； 根据题目要求实验前作好理论设计，即对要求设计的题 目要列出真值表、写出逻辑表达式、画出逻辑图及芯片连接 图等。 七、实验报告要求 根据各题的题意，列出相应真值表，写出化简过程及电 路实现的最简逻辑表达式和画出逻辑电路图。 将各测试结果填入自画的表格中。 分析、讨论得出相应结论。,八、实验仪器与器材,1、仪器：数字