实验二 组合逻辑电路的分析与设计

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。

2、加深对基本门电路使用的理解。

二、实验设备与器件

1、数字逻辑实验箱

2、器件

   74LS00    2片

   74LS20    1片

三、实验原理

1、组合逻辑电路是最常用的数字电路，在电路结构上基本是由逻辑门电路组成。常见的典型电路有编码器、译码器、数据选择器、比较器、全加器等。组合逻辑电路的分析，就是找出给定逻辑电路输出和输入之间的关系，从而了解其逻辑功能。一般分析方法如下：

(1)  由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；

(2)  化简和变换各逻辑表达式；

(3)  列出真值表；

(4)  根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。

2、组合逻辑电路的设计就是按照具体逻辑命题设计出最简单的组合电路。设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，方法如下：

(1)      分析给定的实际逻辑问题的因果关系，确定输入和输出变量，进行逻辑状态赋值；

(2)      根据给定的因果关系，列出真值表；

(3)      用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式；

(4)      根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；

(5)      最后，用实验来验证设计的正确性。

四、实验室操作实验内容

1、组合逻辑电路的分析。

（1）测试图4.1所示电路逻辑功能。A、B、C为输入变量，F为输出变量。

1）由图写出输出端F的逻辑表达式：F=_________________________。

2）对逻辑表达式进行化简：F=_________________________。

3）按F的最简表达式列出真值表。填入表4.1中。

4）根据真值表确定此电路的功能为：_____________________________。

5）按图4.1在实验箱上连接电路，A、B、C接实验箱的逻辑电平开关，F接发光二极管。按表4.1改变输入端的逻辑状态，将实测结果填入表4.1中。比较实测值和理论值是否一致。

      图4.1 组合逻辑电路

表4.1 真值表

2、组合逻辑电路的设计

（1）设计一交通报警控制系统

用与非门设计一个交通报警控制电路。交通信号灯有红、绿、黄3种，当3种灯分别单独工作或黄、绿灯同时工作时属正常情况，其他情况均属故障，出现故障时输出报警信号。分析过程如下：

1）分析问题，确定输入输出变量。

设红、绿、黄灯为控制电路的输入，分别用A、B、C表示，灯亮时其值为1，灯灭时其值为0；输出报警信号用F表示，灯正常工作时其值为0，灯出现故障时其值为1。F即为控制电路的输出信号。

2）根据以上分析可列出真值表。

 

3）由真值表写出函数表达式：F=________________________________________。

4）化简后得到最简表达式：F=___________________________。

5）根据表达式画出电路图。

6）按电路图在实验箱连线，测试其逻辑功能。

（2）设计一个火灾报警控制系统

     要求该系统设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾报警器。为防止误报，只有当其中两种或两种以上类型的探测器发出火灾信号时，报警系统才产生报警控制信号。分析过程如下：

1）  由于各探测器发生的探测信号只有两种情况：一种是高电平，表示有火灾；一种是低电平，表示无火灾。报警控制信号也只有两种可能：一种是高电平，表示有火灾报警；一种是低电平，表示无火灾报警。我们可将烟感、温感和紫外光感三种探测器发出的信号，做为报警电路的输入，分别用A、B、C表示；将报警控制信号作为报警电路的输出，用F表示。

2）  根据以上分析列出真值表。

 

3）由真值表写出函数表达式：F=________________________________________。

4）化简后得到最简表达式：F=___________________________。

5）根据表达式画出电路图。

6）按电路图在实验箱连线，测试逻辑功能。

五、实验报告要求

1.写出各实验的设计过程，画出电路图。

2.分析实验中出现的问题。

3.总结组合逻辑电路分析和设计体会。