数子电子技术实验二 20110515(简化版)

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1、实验二组合逻辑器件应用研究(2学时)简化版一、实验目的1.熟悉常见组合逻辑芯片的逻辑功能。2.掌握中、小规模的组合逻辑芯片的使用方法。3.体会逻辑函数化简的意义。4.学习组合逻辑电路的设计与调试方法。二、实验设备及芯片数电实验箱一个;CD4011(含4个两输入与非门);CD4030(含4个两输入异或门);CD4012(含2个四输入与非门);CD4069(含6个非门);74HC138(3/8译码器)、74HC153或CD4539(双4选1数据选择器)。其它所需各种组合逻辑门和MSI的组合逻辑芯片。三、实验任务1.验证74HC138、74HC153(CD4539)

2、、CD4012等所用芯片的逻辑功能。(预先完成)2.用小规模集成芯片设计一个组合逻辑电路(四路输入,一路输出)实现“四舍五入”的功能,即当输入的四位8421BCD码不大于5时,输出0;否则输出1。要求尽可能利用无关项,使电路最简。限用与非门实现之(一片CD4011+一片CD4012)。3.设计一个四输入、三输出的组合逻辑电路,实现“大、小、二月判别”,当输入端输入的数是1~12月份所对应的大月时,仅X输出端为1;输入的数对应是小月时,仅Y输出端为1;否则仅Z输出为1(代表是2月)。一种最佳组合:CD4012+CD4030,2个芯片实现上述功能。4.设计一个组合

3、逻辑电路,控制实验箱上的二组CD4511及LED数码管,对应输入的4位二进制数,完整显示出0-15数字,从而解决CD4511译码芯片不能显示9以上数据的问题。设计提示:高位数码管只有两种情况:要么显示1,要么不显示;CD4511只能完成“0~9”的显示译码,除此之外,一概无显示。巧妙利用之,电路可大大简化!D3CD4511高位D2组合逻辑D1电路低位CD4511D0方案一0~9时,高位0显示方案二0~9时,高位0不显示输入显示输入显示输入显示输入显示00001000000010000001100100011001001010100010101000111011

4、001110110100110001001100010111010101110101101110011011100111111101111111D7D7高位高位DAD6高位A6高位CD4511DCD4511D55B组合D4B组合D4逻辑逻辑电路电路DD3C3CD2低位D2低位低位D1CD4511低位D1CD4511DDD0D0一种最佳组合:74HC138+CD4012X2一种最佳组合:74HC153X2+CD4069或74HC138+CD4012+CD4011四、注意事项1.所有芯片必须首先提供电源,且使能端必须提供合适的电平信号,否则芯片不能正常工作。2.最

5、简的评判标准:芯片最少、芯片种类最少、芯片之间连线最少。3.有无关项时,宜用卡诺图法化简。4.所有设计必须预先完成,实验报告中要有“真值表或卡诺图化简”等步骤。5.74153与CD4539两者逻辑功能、管脚排列完全相同。仿真设计时,若有需要,可用前者代替后者;6.真实的CD4511对超过“0~9”之外的输入的译码效果是无任何显示,这与仿真软件中理想的译码元件可能有出入。仿真设计时,需考虑两者之间的差异。7.除非三态门、OC门,一般的逻辑门输出端不允许直接联在一起!五、附加说明1.本实验为自主设计实验,每个同学必须事前完成仿真设计,并画出接线图,标注管脚。2.实

6、行分层次教学,根据个人情况,在完成芯片功能验证的基础上,可选择A、B、C三种任务套餐:A、(得分:60分~75分)“四舍五入”和“大小月判别”任选一个完成。B、(得分:76分~89分)同时完成“四舍五入”和“大小月判别”的电路设计。C、(得分:90分~100分)分别用方案一、方案二完成“显示扩展”。为避免输出短接,最左边2个数码管用方案一、中间2个数码管用方案二。3.合理分配芯片资源,一次把线全部接好(所有项目,可共用4个扭子开关提供输入条件)。六、拓展问题1.无关项在硬件实现逻辑关系时有何作用?2.什么是最佳电路设计?逻辑函数化简的意义是什么?附、接线图的举

7、例一位全加器231451/2CD40129131011121/2CD4012中规模芯片画法逻辑门画法为方便检查,请按下图统一安排输出显示:方案一显示“四舍五入”输出小月输出方案二显示大月输出二月输出“四舍五入”、“大小月份”、“显示改进”等所有输入条件统一用下列方式输入:4位输入代码最高位4位输入代码次高位4位输入代码次低位4位输入代码最低位

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