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数字电子技术实验 实验3.2 组合逻辑电路设计1 1.学习数字电路的集成芯片的使用方法。 一、实验目的 2.熟悉组合逻辑电路设计过程。 1.要求利用一片74LS00芯片(含有4个“与非”门)设计实现一个“异或”功能的电路。 二、实验任务 3.初步掌握利用小规模集成逻辑芯片设计组合逻辑电路的一般方法。 2.实现自备电站中发电机启停控制电路设计,电路功能为:某工厂有三个车间和一个自备电站,站内有两台发电机X和Y,Y的发电量是X的两倍,如果一个车间开工,启动X就可满足要求;如果两个车间同时开工,启动Y就可满足要求;若三个车间同时开工,则X和Y都应启动,试设计一个用“异或”门(74LS86)控制X 、“与或非”门(74LS54)及“非”门(74LS04)芯片控制Y的启停电路。 数字电路实验箱( 74LS00、74LS86、74LS54、74LS04数字集成芯片、脉冲源 )、数字万用表、示波器、导线。 三、实验设备 (a)外封装图 左边一个半圆小缺口,管脚顺序是从左下脚逆时针数起。输入一般用A、B、C… …表示,输出用Y、F表示 NC(管脚3和11)是空脚,表示该引出线没有使用。 (b)双4输入“与非”门引脚图 74LS20 四、实验原理及步骤 “与或非”门(74LS54)芯片管脚图介绍 因为是“与或非”门,根据“或非”门的特点:有“1”出“0”、全“0”出“1”,所以对于74LS54多余的“或”门管脚必须接地处理,不能悬空,以防门被“关闭”。 对于小规模集成电路的芯片的多余输入端的处理,根据逻辑门的逻辑特点在门不被关闭时允许悬空,悬空相当于逻辑“1”。 24P管脚插座 实验箱介绍 接线以芯片管脚为准,注意插座序号与实际芯片管脚序号的区别. AB F =1 相同出“0” 不同出“1” Y=A?B “异或”门 有“0”出“1” 全“1”出“0” Y=A·B “与非”门 有“1”出“0” 全“0”出“1” Y=A+B “或非”门 有“0”出“1” 有“1”出“0” Y= “非”门 特点 逻辑符号 表达式 名称 常用集成门电路的特点 输出发光二极管公共端接地共阴极回路,高电平有效 输入电路 输入:16路白色钮子开关置“H”表示逻辑“1”,置“L”表示逻辑“0” 输出:16路发光二极管亮表示逻辑“1” ,二极管灭表示逻辑“0” 输出电路 输入(白色钮子开关) “0”: UiL=0.0V~0.02V “1”: UiH ≈5V 逻辑电位 “0”: UOL=0.0V~0.4V “1”: UOH=2.4V~3.6V TTL: CMOS: “0”: UOL=0.0V~0.25V “1”: UOH≈5V(接5V电源时) 输出 TTL:74LSXX ,74XX ,74HXX ,74SXX 电源 Vcc: 接5V GND: 接地 CMOS: 74HC , CCXXXX VDD: 3~18V(可接5V) VSS: 接地 电源 型号 根据题目输入和输出要求及相互关系,进行逻辑抽象,即说明逻辑变量; 组合逻辑电路1的设计步骤: 列出真值表; 用公式法或卡诺图化简,写出满足给定的芯片的逻辑表达式; 用逻辑符号画出该逻辑表达式的逻辑电路图。 组合逻辑电路1的特点: 由小规模集成电路逻辑门芯片构成; 电路的输出只与电路当前输入有关。 逻辑抽象 ★输入变量:分别用A、B、C等表示 ★输出变量:用F、Y或题目指定符号表示 根据题意 “1”:表示高电平报警,则“0”表示不报警 “0”:表示低电平报警,则“1”表示不报警 假设 “1”:表示…… “0”:表示…… “1”:表示…… 可用实验箱发光二极管作报警信号指示 任务一:一片74LS00芯片实现“异或”功能 查管脚图,一片74LS00芯片,含有4个独立的“与非”门,要实现“异或”功能必须化简成≤4个“与非”门的组合来实现。 A B F 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 真值表 化简过程和逻辑表达式 逻辑电路 输入变量:A、B、C(分别表示三盏灯) 假设 “0”:表示不亮灯 “1”:表示亮灯 列真值表 逻辑抽象 举例:设计一个照明工作状态的逻辑电路 电路由 红、黄、绿三盏灯组成。正常工作时,只允许有一盏灯点亮;在其它的点亮状态时要求发出故障信号。(用“与或非”门74LS54和“非”门74LS04实现) 输出变量:用F表示 “1”:表示报警 “0”:表示正常 假设 写出输出 F 的最小项的表达式,用公式法或卡诺图化简成满足给定的芯片的逻辑表达式。 用卡诺图化简 化简过程和逻辑表达式 用“与或非”门(74LS54) 实
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