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组合逻辑电路的设计实验报告

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基本知识 数字电路根据逻辑功能的不同特点,可以分成两大类,一类叫组合逻辑电路(简 称组合电路),另一类叫做时序逻辑电路(简称时序电路)。

组合逻辑电路在逻 辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入, 与电路原来的状态 无关。

而时序逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的 输入信号,而且还取决于电路原来的状态,或者说,还与以前的输入有关。

【实验目的】 学习组合逻辑电路的设计与测试方法。

【设计任务】 用四-二输入与非门设计一个 4 人无弃权表决电路(多数赞成则提案通过)。

要求:采用四-二输入与非门 74LS00 实现;使用的集成电路芯片种类尽可能 的少。

【实验用仪器、仪表】 数字电路实验箱、万用表、74LS00。

【设计过程】 设输入为 A、B、C、D,输出为 L,根据要求列出真值表如下 真值表 A 0 0 0 0 0 0 0 B 0 0 0 0 1 1 1 C 0 0 1 1 0 0 1 D 0 1 0 1 0 1 0 L 0 0 0 0 0 0 0 1

图1

0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 根据真值表画卡若图如下 L AB C CD 00 00 01 11 10 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 B A 01 11 1 0 10 D 由卡若图得逻辑表达式 2

图2

L  ABC  ABD  BCD  ACD  ABC  A  ABD  B  ACD  C  BCD  D  AB ( AC  BD )  CD ( AC  BD )  ( AB  CD )( AC  BD )  AB  CD  AC  BD  AB  CD  AC  BD 用四二输入与非门实现 A & & & & B C L & L & & & 实验逻辑电路图 D 3

图3

D C B A 5V 5V Y 实验线路图 4

图4

【实验步骤】 1. 打开数字电路实验箱,按下总电源开关按钮。

2. 观察实验箱,看本实验所用的芯片、电压接口、接地接口的位置。

3. 检查芯片是否正常。

芯片内的每个与非门都必须一个个地测试,以保证芯片 能正常工作。

4. 检查所需导线是否正常。

将单根导线一端接发光二极管,另一端接高电平。

若发光二极管亮,说明导线是正常的;若发光二极管不亮时,说明导线不导 通。

不导通的导线不应用于实验。

5. 按实验线路图所示线路接线。

6. 接好线后,按真值表的输入依次输入 A、B、C、D 四个信号,“1”代表输入 高电平,“0”代表输入低电平。

输出端接发光二极管,若输出端发光二极管 亮则说明输出高电平,对应记录输出结果为“1” ;发光二极管不亮则说明 输出低电平,对应记录输出结果为“0” 。

本实验有四个输入端则对应的组 合情况有 16 种,将每种情况测得的实验结果记录在实验数据表格中。

测量结果见下表: 实验数据表格 输入端 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 5 输出端 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 L 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

图5

1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 【分析实验结果】 1. 实验记录的数据表格得出的真值表与设计过程中的真值表完全一致,实验结 果与理论设计及其要求一致。

说明实验成功的用 74LS00 设计出了一个 4 人无 弃权表决电路并实现其功能:多数赞成则提案通过。

2. 由实验结果可知:只有 A、B、C、D 中三个或三个以上输入高电平“1”时, 发光二极管才发光,即输出“1” 。

说明本设计符合理论设计要求。

【实验总结】 1. 做实验设计时,应该按步骤设计:列真值表→根据真值画卡若图列出逻辑函 数表达式并化简→根据化简了的逻辑表达式画出逻辑电路图→选择适当的电 路芯片合理布线设计实验线路。

2. 实验设计选择电路芯片时,应该先了解芯片的构造,原理,主要用途。

熟悉 芯片各引脚对应的输入或输出内容。

本实验要求使用用 74LS00 芯片,74LS00 芯片是由 4 个二输入与非门构成的。

3. 通过设计了解到 74LS00 芯片是 4 个二输入的与非门的集成, 以后的实验若要 用到与非门即可利用 74LS00 芯片实现。

4. 做实验时需要用到很多的连接导线,在连接导线时一定要小心、耐心,根据 逻辑表达式可以直接接线,但是容易接错。

最快捷的接法是将芯片引脚对应 逻辑电路图的输入输出端分别编号,接线时就可以直接按编号接。

5. 我在设计实验时的实现方案中没有将逻辑表达式化到最简,形式非常复杂, 最后导致实验逻辑图也是非常复杂。

化简过程如下: 6

图6

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