数字电路实验指导书.doc

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1、实验二组合逻辑电路（一）一、实验目的加深理解用SSI(小规模数字集成电路)构成的组合逻辑电路的分析与设计方法。二、预习要求1．按设计步骤，根据所给器件设计实验内容1、2的逻辑电路图。2，弄懂图5.16.3的工作原理与设计思想。3．在附录C中查出74LS00和74LS10的外引线排列图。三、实验说明组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一，其特点是在任一时刻的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路原来所处的状态无关。组合逻辑电路的设计步骤如图5.16.1所示，先根据实际的逻辑问题进行逻辑抽象，定义逻辑状态的含意，再按照给定事件因果关

2、系列出逻辑真值表。然后用卡诺图或代数法化简，求出最简逻辑表达式。用给定的逻辑门电路实现简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。值得注意的是，这里所说的“最简”，是指电路所用的器件数最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少。若已知逻辑电路，要分析电路功能，则分析步骤为：由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；列出真值表；根据真值表进行分析；确定电路功能。四、实验内容1．设计一个能判断一位二进制数A与B大小的比较电路。画出逻辑图(用L1、L2、L3分别表示三种状态，即L1(A>B)，L2(A

3、、L2、L3接至逻辑显示器(灯)，将实验结果记入表5.16.1中。表5.16.12．设A、B为数据选择控制端，Dl、D2、D3为数据输入端，L为输出端，试设计一具有表5.16.2所示功能的数据选择器。设A、B接至数据开关，D1接至高电平，D2、D3分别接至50Hz方波和正弦波(或其它可区别又便于观测的信号电压)，试用手拨动数据开关，改变A、B状态，用示波器观测并记录输出端L的波形。3.设有一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路如图5.16.3(a)所示(图5.16.3(b)为四输人与非门74LS20外引线排列图)。图中用R、Y、G分别表示红

4、、黄、绿三个灯(即一组灯)的状态，并规定灯亮时为1，不亮时为0。用L表示故障信号，正常工作时L为0，发生故障时L为1。试分析R、G、Y出现哪五种状态时，要求逻辑电路发出故障信号(L为1)。按图5.16.3(a)接线(若无四输入与非门，请用其它与非门适当组合代替)，验证理论分析结果，并记入表5.16.3中。图5.16.3监视交通信号灯工作状态的逻辑电路及74LS20管脚图(a)逻辑电路(b)74LS20外引线排列图五、实验报告要求1．列出实验内容l、2、3记录的数据和波形，并加以总结。2．总结数据选择器的作用及设计方法。六、思考题有同学用完

5、好的7412(OC门)代替74LSl0组装实验电路，发现无输出，试分析原因：7412外引线排列与74LSl0相同。七、注意事项TTL与非门多余的输入端可接高电平，以防引入干扰。八、实验元、器件集成块74LS002片74LS102片74LS201片实验三组合逻辑电路（二）一、实验目的1．了解编码器、译码器、数据选择器等中规模数字集成电路(MSI)的性能及使用方法；2．用集成译码器和数据选择器设计简单的逻辑函数产生器。二、预习要求I．在附录C中查出74LSl48、74LS04、74LS48及74LS283的外引线排列图和功能表。2．按实验内容

6、2、3的要求，设计并画出逻辑电路图。3．弄懂图5.16.4的工作原理。三、实验原理1．编码、译码、显示原理电路如图5.16.4所示。该电路由8线—3线优先编码器74LSl48、4线—七段译码器/驱动器74LS48、反相器74LS04和共阴极七段显示器等组成。表5.16.4：74LS151功能表图5.16.4编码、泽码、显示电路原理图2．数据选择器的典型应用之一——逻辑函数产生器八选一数据选择器74LS151的外引线排列图和功能表分别如图5.16.5和表5.16.4所示。由表5.16.4可以看出，当选通输入端ST=0时，Y是A2、A1、A0

7、和输人数据D0～D7的与或函数，它的表达式为(5.16.1)式中mi是A2、A1、A0构成的最小项，显然当Di=1时，其对应的最小项mi在与或表达式中出现。当Di=0时，对应的最小项就不出现。利用这一点，可以实现组合逻辑函数。将数据选择器的地址选择输入信号A2、A1、A0作为函数的输入变量，数据输入D0～D7作为控制信号，控制各最小项在输出逻辑函数中是否出现，选通输入端ST始终保持低电平，这样，八选一数据选择器就成为一个三变量的函数产生器。例如，利用八选一数据选择器产生逻辑函数L=ABC+ABC+ABC+ABC+ABC，可以将此函数改成下

8、列形式L=m0D0+m2D2+m5D5+m6D6+m7D7(5.16.2)式(5.16.2)符合式(5.16.1)的标准形式。考虑到式中没有出现最小项m1、m3、m4，因而只有D0=D2=D5