实验五　　组合逻辑电路的设计

一、实验目的

学习组合逻辑电路的设计与测试方法。

二、实验用仪器、仪表

   数字电路实验箱、万用表、74LS00

三、设计任务

设计一个四人无弃权表决电路（多数赞成则提案通过），本设计要求采用4-2输入与非门实现。

设计步骤：（1）根据题意列出真值表如表1所示，再填入卡诺表2中。

表1

　　表2

（2）由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式

①　Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD（8个与非门）

     ＝AB（C＋D）＋CD（A＋B）      或BD（A＋C）＋AC（B＋D）

     ＝AB（BC＋AD）＋CD（BC＋AD)  或BD（AD＋BC）＋AC（BC＋AD）

     ＝（BC＋AD）（AB＋CD）         或（BC＋AD）（AC＋BD）

     ＝                   或      

②  Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD（8个与非门）

   ＝AB（C＋D）＋CD（A＋B） ＝AB（AC＋BD）＋CD（AC＋BD)

     ＝（AC＋BD）（AB＋CD）＝

     

③　Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD（8个与非门）

＝A（BC＋BD）＋C（AD＋BD）＝

或＝A（BC＋CD）＋B（CD＋AD）＝

  或＝A（BC＋CD）＋D（AC＋AD）＝

　 或＝B（AC＋AD）＋D（AC＋BC）＝

　　　

④　Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD（13个与非门）

    ＝AB（C＋D）＋CD（A＋B）

    ＝ 

　　　＝

　　　＝　　　

 

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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