实验二组合逻辑电路分析和设计.doc

实验二 组合逻辑电路分析与设计 一、 实验目的 1.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法； 2.掌握组合逻辑电路的设计方法。 二、实验预习要求 1.熟悉门电路工作原理及相应的逻辑表达式； 2.熟悉数字集成电路的引脚位置及引脚用途； 3.预习组合逻辑电路的分析与设计步骤。 三、实验原理 通常，逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。电路在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与先前的状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。 1．组合逻辑电路的分析过程，一般分为如下三步进行： ?? （1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式； ????（2）画出真值表； ????（3）根据对真值表进行分析，确定电路功能。 2．组合逻辑电路的一般设计过程为图实验2.1所示。 实际 逻辑 问题 真值表 卡诺 图 化简 最简 逻辑 表达式 逻辑 电 路图 逻辑 代数 化简 逻辑 抽象 图实验2.1 组合逻辑电路设计方框图 设计过程中，“最简”是指电路所用器件最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少. 四、实验仪器设备 1．TPE－ADⅡ实验箱（+5V电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED显示，面包板数码管等）1台； 2． 四两输入集成与非门74LS00 2片； 3. 四两输入集成异或门74LS86 1片； 4. 两四输入集成与非门74LS20 3片。 五、实验内容及方法 1．分析、测试74LS00组成的半加器的逻辑功能。 ????（1）用74LS00组成半加器，如图实验2.2所示电路，写出逻辑表达式并化简，验证逻辑关系。 Z1=AB； Z2= Z1A = ABA; Z3= Z1B = ABB; Si= Z2Z3 = ABA ABB = ABA+ABB = AB+ AB = A + B; Ci = Z1A = AB; ????（2）列出真值表。 ABSiCi0000011010101101 ????（3）分析、测试用异或门74LS86与74LS00组成的半加器的逻辑功能，自己画出电路，将测试结果填入自拟表格中，并验证逻辑关系。 对上面实验数据的分析：当A，B输入相同时，Si的值为0，输入不同时Si的值为1，即就是说Si是检测A，B的输入是否不同的——异或；而Ci的值是A，B输入值得和。 自己???计的用来测试半加器的逻辑功能的电路图： ○ ○ Gi Si B A =1 1 ＆ ＆  设计的异或门和与非门组成的半加器的测试结果如下列的真值表所示： ABSiCi0000011010101101评价：通过这种方法获得测试结果和上述电路完全相同，并且在有异或门的情况下实现较为简单，所以我们应当在设计的时候在条件允许的情况实现最简。 图实验2.2 由与非门组成的半加器电路 3．设计：用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有3个或4个“1”时输出为“1”其步骤如下。 （1） 写出真值表。 表实验2.1 真值表 输入输出输入输出ABCDZABCDZ00000100000001010010001001010000110101110100011000010101101101100111010111111111 ????（2） 用卡诺图化简。 0000001001110010 CD 00 01 11 10 ????AB 00 01 11 10 （3） 写出逻辑表达式，Z=ABC+BCD+ACD+ABD。 （4） 用“与非门”构成的逻辑电路图。 图实验2.4 表决电路逻辑图（4）、设计一个对两个两位无符号二进制数进行比较的电路，根据第一个数是否大于、等于、小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为“1”。 分析：该电路有四个输入变量ABCD，三个输出分别表示这两个无符号二位数的小关系，分别用X，Y，Z表示前一个大于、等于、小于第二个。 列真值表： 输 入输 出ABCDXYZ000001000010010010001001100101001000101010011000101110011000100100