实验六  组合逻辑电路

一、 实验目的

学习组合逻辑电路的设计方法。

二、实验仪器

1． 1台编号为 RTSD－4 的数字电路实验箱

2． 1块编号为 UT70A 的数字万用表

3． 1片编号为 74LS86 的异或门集成块

三、实验内容

1． 设计一个奇偶校验电路： 要求当输入的四个变量 I₁、I₂  、I₃  、I₄ 中有奇数个1 时，输出为1，否则为0。

2． 设计一个交通管理灯报警电路系统： 某十字路口的交通管理灯分红、黄、绿三种，它们之间应符合以下逻辑关系：红、黄、绿三种灯单独工作，或黄绿灯同时工作均为正常状态，否则为不正常状态应报警，发出报警信号。

3． 设计一个保险箱的数字代码锁 ：  该锁有规定的4位代码A、B、C、D的输入端和一个开箱钥匙孔信号E的输入端，锁的代码由实验者自编（例如1001）。当用钥匙开箱时（E = 1），如果输入代码符合该锁设定的代码，保险箱被打开（X = 1），如不符合，电路将发生报警信号（Y = 1）。

4． 某汽车驾驶培训班结业考试，共有三名评判员A、B、C。其中A为主评判员，B和C为副评判员。评判按照少数服从多数的原则：多数评判员认为合格即可通过。但主评判员认为合格，亦可通过。试设计此评判电路。

5． 甲乙两校举行联欢，入场券分为红黄两种。甲校学生持红票入场，乙校学生持黄票入场，会场入口处设有一个自动检票机，符合条件者放行，否则不准入场。试设计此检票机放行逻辑电路。

6． 某决议由A、B、C三个人投票来决定，投票结果用指示灯F来显示。只有当多数人同意时，该决议才能通过生效，指示灯F发亮。试设计该投票表决电路。

7． 某车间有A、B、C、D 四台电机，现要求：（1）A机必须开； （2）B、C、D三台电机中必须至少有两台开。 如果不满足上述两个条件，则报警，指示灯F 亮。试设计报警电路，并用“与非门”来实现该电路。

      

上面给出了 7 个组合逻辑电路的设计题目，可任选一个题目做实验。下面，针对第一个实验题目进行介绍，以供参考。

四、奇偶校验电路实验的原理图

 

  

图12－1  四位输入奇偶校验电路原理图

在上面的原理图中，I₁、I₂  、I₃  、I₄ 为输入端，分别连接实验箱电平开关，O为输出端，连接实验箱电平显示灯。

五、奇偶校验电路实验的操作过程

1.  实验准备

(a)      熟悉74LS86 的集成块： 74LS86内含有4个2输入异或门，其管脚定义如图12－2所示，第14号管脚U_CC 是电源管脚，第7 号管脚需要接地。   

 图12－2  74LS86 的管脚排列图

(b)      为了方便电路连线，在原理图12－1中，对每个信号均进行管脚编号。例如：第（3）个异或门的输出端为输出信号O，它的编号为8，表示输出信号O对应集成块74LS86的第8号管脚。

(c)      打开数字电路实验箱的盖子，接好实验箱的电源线，断开电源开关，在实验箱上配好1片74LS86 。

2.  按照图12－1连线

(a)      图中用到了3个异或门， 需要1片编号为74LS86的集成块。   用导线将74LS86的第14号管脚连接到实验箱 + 5 V 电源、第7 号管脚连接实验箱上 + 5 V电源的地线。

(b)      第1个异或门的输入端I₁  和I₂、第2个异或门的输入端I₃ 、第3个异或门的输入端I₄ 均连接实验箱中的电平开关，即分别用导线将这片74LS86集成块的第1号管脚、第2号管脚、第5号管脚、第10号管脚，按照顺序连接到实验箱的4个电平开关K₁、K₂ 、K₃ 、K₄ 上，电平开关拨到下面表示0 ，电平指示灯不亮，拨到上面表示1，电平指示灯亮

(c)      第1个异或门的输出端1 Y 连接第2个异或门的输入端 2 A，即用导线将这个74LS86的第3号管脚和第4号管脚相连。

(d)      第2个异或门的输出端2 Y连接第3个异或门的输入端3 A，即用导线将这个74LS86的第6号管脚和第9号管脚相连。

(e)      第3个异或门的输出端O连接电平显示灯，即用导线将74LS86 集成块的第8号管脚连接到电平显示灯。

(f)       74LS86其余的管脚不用连接，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。

3.  实验操作

 (a)  接通实验箱的电源开关。

(b)  按照表12－1的顺序进行实验，当输入端I₁、I₂、I₃、I₄ 为0000时，即将开关K₁、K₂ 、K₃ 、K₄ 全部拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，如果亮，表示输出端O=1；如果不亮，表示输出端O=0。在表12－1中记录输出端O的值。

(c)  当输入端I₁、I₂、I₃、I₄为0001时，即将开关K₁、K₂ 、K₃ 全部拨到下面，K₄ 拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表12－1中记录输出端O的值。

(d)  应用相同的实验方法，当输入端I₁、I₂、I₃、I₄ 为其余的14种情况时，可分别在表12－1中记录输出端O 的值。

六、注意事项                                  表12－1   实验数据表

 (1)  实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实验室做实验。

(2)  放置集成块74LS86时，应将它的半圆形缺口标志与集成块插座的半圆形缺口标志对齐。 插拔集成块应在断电状态下进行。

(3)  74LS86集成块的电源与地线不能接反或者接错。

(4)  在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断实验箱的电源，在断电状态下操作。

(5)  实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。

七、实验预习要求

(1)  复习组合逻辑电路的有关内容，了解如何设计组合逻辑电路。

(2)  选定设计题目，进行组合逻辑电路的设计，要求电路尽量简单。

(3)  确定所需的集成电路芯片及各种元器件，并画出逻辑电路图，做好实验准备工作。

八、实验报告要求

(1)  写出实验的设计过程。

 (2)  画出实验原理图、集成块的管脚图与实验电路的接线图。

(3)  记录实验现象及实验数据，并对实验结果进行分析。

(4)  实验的收获、体会。

 

第二篇：组合逻辑电路

组合逻辑电路

一．实验目的

1.加深理解全加器和奇偶位判断电路等典型组合逻辑电路的工作原理。 2.熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。 3.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。

4.掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。

二、主要仪器设备

74LS00（与非门）74LS55（与或非门）74LS11（与门）导线电源数电综合实验箱

三、实验内容和原理及结果 (一) 一位全加器

1.1 实验原理：全加器实现一位二进制数的加法，输入有被加数、加数和来自相邻低位的进位；输出有全

加和与向高位的进位。

1.2 实验内容：用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计一个一位全加器电路，并进行功能测试。 1.3 设计过程：首先列出真值表，画卡诺图，然后写出全加器的逻辑函数，函数如下：

Si = Ai ?Bi?Ci-1 ；Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C

i-1

异或门可通过Ai ?Bi?AB?AB,即一个与非门；

（74LS00），一个与或非门（74LS55）来实现。

Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C再取非，即一个非门（

i-1

?Ai Bi +(Ai?Bi)C

i-1

，通过一个与或非门Ai Bi +(Ai?Bi)C

i-1

，

用与非门）实现。

1.4 仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图 1 所示。

1

实验名称：组合逻辑实验姓名：学号：

(二)

奇偶位判断器

2.1 实验原理：数码奇偶位判断电路是用来判别一组代码中含 1 的位数是奇数还是偶数的一种组合电路。 2.2 实验内容：用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计四位数奇偶位判断电路，并进行功能测试。 2.3 设计过程：首先列出真值表，画卡诺图，然后写出电路的逻辑函数，即Z=A?B?C?D ，当代码中

含1的位数为奇时，输出为1，二极管发光。然后根据所提供的元件（两个 74LS00与非门、三个 74LS55与或非门），对该逻辑函数进行转化，使得能在现有元件的基础上实现该逻辑函数。Z=((A?B)?(C?D)),可用设计三个异或门来实现，即两个 74LS00与非门（实际用到了6个独立的与非门）、三个 74LS55与或非门来实现。

2.4 仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图 2 所示。

图2

2

实验名称：组合逻辑实验姓名： 学号：

(三)

数据选择器

3.1 实验原理：设计一个2选1数据选择器。2个数据输入端和1个输出端Y和1个选择输入端A。设A取值分别0、1时，分别选择数据D1、D0输出。

3.2 实验内容：用 74LS00与非门设计数据选择器，并进行功能测试。 3.3 设计过程：输出的逻辑表达式为

Y?AD

?AD1?AD

?AD1，使用4个与非门即一块

74LS00芯片即可。

3.4 仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图3所示。

3.5

图3

(四)

密码锁

4.1 实验原理：设计一个密码锁。密码锁上有三个按钮A、B、C。要求当三个按钮同时按下，或 A、B 两

个同时按下且C不按下，或A、B 中任一个单独按下且C不按下时，锁就能打开（L＝1）；而当按键不符合上述组合状态时，将使报警灯亮（E＝1）。 输出逻辑表达式L?AB?BC?AC?ABBCAC，E=!L使用四片与非门和一个与门来实现。 4.2 实验内容：用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计代码转换电路电路，并进行功能测试。

4.3仿真与实验电路图：仿真与实验电路图如图4所示。

3

实验名称：组合逻辑实验姓名：学号：

图

4

4.5

以下为只仿真但没操作的实验

第七题：四舍五入电路，用于判别8421码表示的十进制数是否大于等于5。设输入变量为ABCD，输出函

数为L，当ABCD表示的十进制数大于等于5时，输出L为1，否则L为0。

输出逻辑表达式为L?AB?ACD，实验原理图

第四题：设计一个报警电路。某一机械装置有四个传感器A、B、C、D，如果传感器A的输出为1，且B、

C、D三个中至少有两个输出也为1，整个装置处于正常工作状态，否则装置工作异常，报警灯L亮，即输出L＝1

输出逻辑表达式为L?ABD?ABC?ACD?ABD?ABC?ACD，即使用二片与或非门来实现。原理图：

4

实验名称：组合逻辑实验姓名：

学号：

第六题:设计一个判别电路:有两组代码A2A1A0和B2B1B0，判别两码组是否相等。如果相等则输出1信号；

否则，输出0信号。

A2与B2进行同或比较，同样对A1、B1和A0、B0进行同或，最后把结果求余。

Y=(A2?B2)(A1?B1)(A0?B0),其中?表示同或

第十题：设计一个组合逻辑电路，要求有三个输入A2A1A0,二个输出Y1Y0表示一个二进制数，其值等于

输入“1”的数目。例如A2A1A0=110时，Y1Y0=10。

Y1=A0A1+A1A2+A2A0?A0A1?A1A2?A2A0;，实验原理图：

Y0=A0?A1?A2,?代表同或，可通过两片与或非门实现。

实验原理图：

5

实验名称：组合逻辑实验姓名：学号：

第十三题路灯控制电路设计一个路灯控制电路，要求实现的功能是：当总电源开关闭合时，安装在三

个不同地方的三个开关都能独立地将灯打开或熄灭；当总电源开关断开时，路灯不亮。

Y?((B?C)D?(B?C)D)A?((B?C)D?(B?C)D)A,即通过2个与或非门，3个与非门得到

四、实验总结与收获

第一次做数电实验，总体感觉工作量很大。

1 前期用multisin仿真，关键是准确、简洁的写出输出的逻辑表达式，用最少的门电路实现功能，多做几个典型例题后，其他题的化简就不用一步步从真值表入手，容易凭经验写出。

2 接线十分繁杂，可能连了好多，一个环节出了问题，便陷入困境，得重新来过，所以不要紧张，要小心确保导线与实验电路板接触良好，不要在一个插孔上连三个以上电线。发生错误时要从后往前找问题，仔细分析，可能是芯片管脚没插对位置，也可能是接触不良。

3第一次做时间上也没把握好，会抽空去实验室做未操作的例题。

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