实验六 组合逻辑电路的分析和设计及开关电路设计
一、实验目的:
1.掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的分析、设计方法;
2.通过实验,论证设计的正确性;
3.掌握使用双极性三极管、单极性三极管开关电路的设计;
4.掌握组合逻辑电路故障排除方法。
二、实验原理:
1、组合逻辑电路的分析:
所谓组合逻辑电路分析,即通过分析电路,说明电路的逻辑功能。
通常采用的分析方法是从电路的输入到输出,根据逻辑符号的功能逐级写出逻辑函数表达式,最后得到表示输出和输入之间关系的函数逻辑式。然后利用公式化简法或卡诺图化简法将得到的函数式化简或变换,已使逻辑关系简单明了。为了使电路的逻辑功能更加直观,有时还可以把逻辑函数式转换为真值表的形式。
2、组合逻辑电路的设计:
根据给出的实际逻辑问题,求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路,称为组合逻辑电路的设计。其通常分为SSI设计和MSI设计。
(1)SSI设计:SSI设计通常采用如下步骤:
1>逻辑抽象:分析事件的因果关系,确定输入和输出变量。一般把引起事件的原因定位输入变量,而把事件的结果作为输出变量。
2>定义逻辑状态的含义:以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。
3>根据给出的因果关系列出逻辑真值表。
4>写出逻辑表达式,利用化简方法进行化简,并根据选定器件进行适当转换;
5>根据化简、变换后的逻辑表达式,画出逻辑电路的连接图;
6>实验仿真,结果验证。
(2)MSI设计:MSI设计通常采用如下步骤:
1> 2> 3>步骤同SSI设计步骤;
4>写出逻辑表达式;
5>根据表达式查找合适的MSI器件;
6>通过比较表达式或真值表,利用适当的设计实现所需功能;
7>画出逻辑电路的连接图;
8>实验仿真,结果验证。
三、实验仪器:
1、多功能实验箱 1台
2、数字万用表 1台
四、实验内容:
1、码制转换器分析
下图为一个BCD码转换组合逻辑电路,按图搭接电路,求出真值表及逻辑表达式,说明电路功能;
2、联锁器电路[用基本逻辑门电路(SSI用双输入端与非门7400)设计]
所谓联锁器即为密码锁,其输入为K1、K2、K3开关,报警和解锁输出分别为F1、F2。
其中K1、K2、K3为单刀双掷开关,根据拨动可分别置‘1’或‘0’。当F1=‘1’,表示不报警,否则报警。当F2=‘1’,表示解锁,否则安锁。现要求:
(1)当联锁器处于始态(K1=K2=K3=‘1’),则F1=‘1’、F2=‘0’即:安锁且不报警。
(2)试利用所学知识分析电路,设计密码锁电路,使其只有按K1->K2->K3顺序拨动开关时,才能解锁且不报警,否则不能开锁并报警。
(3)若报警信号F1要求频率1KHZ声音(8Ω喇叭)、光(高亮LED最大电流350mA,导通电压3V)方式报警,如何设计驱动电路(采用N沟道MOS管设计);若解锁采用继电器(12V)驱动,如何设计驱动电路(双极性三极管)。
实验仿真:
仿真真值表:
联锁器电路
真值表:
表达式:
F1=((K1’K2’)’(K2K3)’)’
F2=F1K3’
仿真电路:
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