实验三组合逻辑电路的设计

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1、实验三组合逻辑电路的设计221487412.doc实验三组合逻辑电路的设计一、实验冃的(1)掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。(2)掌握半加器、全加器的设计及连接调试电路的全过程。(3)通过前面的举例学习解决实际问题的能力。二、预习要求1、阅读数字电子基础教材第五章的内容。2、查阅集成电路器件(见附图)74LS32、74LS86、74LS08、74LS54的电路功能以及引脚结构图。3、阅读本实验的实验原理和测试方法。三、实验内容1、半加器和一位全加器的设计和验证。2、用门电路设计组合逻辑电路的应用举例。3、自行设计题目。四、实验原理与测试方法组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式

2、的一种。特点：电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号(变量)的组合，而与电路的历史状态无关。组合逻辑电路的设计是在给定问题(逻辑命题)情况下，通过逻辑设计过程，选择合适的标准器件，搭接成实验给定问题(逻辑命题)功能的逻辑电路。通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行。如图3.1所示：(1)列真值表。设计的要求一般是用文字来描述的。设计者首先对命题的因果关系进行分析，“因”为输入，“果”为输出，即“因”为逻辑变量，“果”为逻辑函数。其次，对-25-221487412.doc逻辑变量赋值，即用逻辑0和逻辑1分别表示两种不同状态。最后，对命题的逻辑关系进行图3.1组合逻辑电路设计流程

3、图分析，确定有几个输入，几个输出，由于真值表在四种逻辑函数表示方法中，表示逻辑功能最为直观，所以设计的第一步为按逻辑关系列出真值表。(2)由真值表写出逻辑函数表达式。(3)对逻辑函数进行化简。若由真值表写岀的逻辑函数表达式不是最简，应利用公式法或卡诺图法进行逻辑函数化简，得出最简式。如果对所用器件有要求，还需将最简式转换成相应的形式。(4)按最简式画出逻辑电路图。(5)按照逻辑电路图连接电路(并注意器件的使用规则)，进行测试达到其要求。1、利用异或门74LS86、与门74LS08、或门74LS32设计半加器、一位全加器。半加器：只考虑被加数和加数的相应位相加，而不考虑相邻低位的进

4、位。全加器：实现一位二进制的加法，它由被加数、加数和来自相邻低位的进位数相加，输出有全加和与向高位的进位。设计过程如下：(1)根据半加器、全加器的逻辑功能列出其真值表，见表3-1、表3-2;(2)由真值表表3-1、表3-2写出半加器、全加器逻辑表达式半加器遷辑表达式：Sn?AnBn?AnBnCn?AnB-26-221487412.doc全加器逻辑表达式:Sn?AnBnCn-l?AnBnCn?l?AnBnCn?l?AnBnCn-l?(An?Bn)Cn?l?(An?Bn)Cn?l?(An?Bn)?Cn?lCn?AnBnCn?l?AnBnCn?l?AnBnCn?l?AnBnCn??(A

5、nBn?AnBn)Cn?l?AnBn(Cn?l?Cn?l)?(An?Bn)Cn?l?AnBn表3-2全加器真值表表3-1半加器真值表(3)根据半加器、全加器的逻辑表达式画出逻辑电路图，如图3.2、3.3所示。AnBnCn?lAnBnSnSnCnCn-27-221487412.doc3.2全加器逻辑电路图图3.3半加器逻辑电路图(4)在数字电子综合实验箱上用74LS08、74LS32、74LS86搭接半加器、全加器实验电路，在输入端An、Bn、Cn-1接电平开关，输出端Sn、Cn接状态灯，验证其逻辑功能。2、实际应用举例：某工厂有A、B、C三个车间，各需电力10千瓦，由变电所的X、

6、Y两台变压器供电。其中X变压器的功率为13千伏安，Y变压器的功率为25千伏安。为合理供电，需设计一个送电控制电路。使控制电路的输出接继电器线圈。送电时线圈通电；不送电时线圈不通电提供异或门(74LS86)、与非门(74LS00)、与或非门(74LS54)各一片。完成设计电路，并标出集成电路型号及相应的管脚号解：根据命题确定A、B、C为输入变量，X、Y为输出逻辑函数。现赋值如下:工作用1表示，不工作用0表示；送电用1表示，不送电用0表示。三个车间的工作情况及变压器是否供电，列入表3-3中。经公式变换和化简得：X????ABC?????A??BC??A?B?CY?AB?BC?AC?A

7、B?BC?AC根据逻辑表达式画出接线图，如图3.4所示。在输入端A、B、C分別接三个电平开关，输出端X和Y接输出状态灯。将测试结果与真值表3-3对照验证。表3-3控制电路真值表ABCXY-28-221487412.doc图3.4逻辑电路图3、自行设计题目。(1)试用2输入与非门和反相器设计一个4位的奇偶校验器，即当4位数屮有奇数个1时输出为0;否则输出为1。要求：写出真值表和逻辑表达式，画出逻辑电路图，搭接电路并验证其功能。(2)某大楼走廊中的一只电灯L，有三处控制开关分别为A、