实验二组合逻辑电路—加法器的验证
一、实验目的
1、掌握一般组合电路的分析与设计方法；
2、用实验验证所设计电路的逻辑功能；
3、掌握半加器和全加器的逻辑功能及测试方法；
4、掌握门电路逻辑功能的测试方法；
二、实验预习要求
1、复习门电路的工作原理，写出相应的符号、逻辑表达式和真值表；
2、写出半加器和全加器的真值表、卡诺图及逻辑表达式；
3、掌握组合逻辑电路的分析方法和设计步骤；
4、根据表2.1设计半加器电路；
5、根据表2.2设计全加器电路；
三、实验原理
组合逻辑电路的逻辑功能上的特点是：这种电路任何时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入信号，而与这一时刻输入信号作用前电路原来的状态没有任何关系；在电路结构上基本上由逻辑门电路组成；这种电路没有记忆功能。
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逻辑关系，从而了解给定逻辑电路的逻辑功能。
组合逻辑电路的分析方法按下列步骤进行：
(1)根据给定组合逻辑电路的逻辑图，从输入端开始，根据器件的基本功能逐级推导出输
出端的逻辑函数表达式；
(2)由已写出的输出函数表达式，列出它的真值表；
(3)从逻辑函数表达式或真值表，概括出给定组合逻辑电路的逻辑功能。
组合逻辑电路的设计。就是如何根据逻辑功能的要求及器件资源情况，设计出实现该功能的最佳电路。
半加器和全加器都是常用的、也是最简单的数字电路。
1、半加器
表2.1 半加器的真值表
其中n A 和n B 表示两个加数，n S 表示和数，n C 表示进位。有以下逻辑关系：
n n n B A S ⊕=
n n n B A C =
2、全加器
表2.2 全加器的真值表
其中n A 和n B 表示两个加数，1-n C 表示来自低位的进位，n S 表示相加后的和数，n C 表示进位。有以下逻辑关系：
1-⊕⊕=n n n n C B A S
n n n n n n B A C B A C +⊕=-1)(
四、实验内容和步骤
1、半加器
A 、开启数字实验箱；
B 、根据集成块的逻辑功能检查各个集成块是否良好；
C 、按照半加器的电路要求进行电路连线；(这里所给出的仅仅是半加器的一种电路实现方式，同学们也可以采用其它的电路方式来实现)。
图2.1 半加器电路示意图
D 、书写出逻辑表达式，并验证其逻辑关系；
E 、列出真值表，并进行化简；用简化的电路再次验证其逻辑功能；
F 、依次将n A 和n B 按照表1的状态输入，将n S 和n C 端分别接到指示灯，观察指示灯的状态，与表2.1进行比较。
2、全加器
A 、开启数字实验箱；
B 、根据集成块的逻辑功能检查各个集成块是否良好；
C 、按照全加器的电路要求进行电路连线；
图2.2 全加器电路示意图
D 、书写出逻辑表达式，并验证其逻辑关系；
E 、列出真值表，验证其逻辑功能；
五、选作内容(至少选两项)
1、设计一个全减器，设i A 、i B 和1-i C 分别为某位的被减数、减数和低位来的借位，i S 和i C 分别为该位的差和向高一位的借位，列出真值表，试用最少的器件来实现，并用实验验证其逻辑功能。
2、设计一个两位数码比较器，比较01A A A =及01B B B =的大小，列表表示出实验结果，如图2.3所示。
图2.3 数码比较器电路示意图
3、设计一个字长为四位的输入字奇偶校验电路，要求当输入字有奇数个“1”时候，校验电路输出P=0；当输入字有偶数个“1”时候，则输出P=1(此为奇校验，偶校验则相反)，如图2.4所示，E 为控制端，E=0，控制该电路进行奇校验；E=1，则进行偶校验。
图2.4 奇偶校验电路示意图
六、实验报告要求
1、整理实验结果、图表，并对实验结果进行分析讨论；
2、总结组合逻辑电路的分析和设计方法；
3、记录实验中出现的问题(如竞争冒险)，尝试消除此现象方法；
4、如有不同的方案实现同一要求，试比较各自优缺点。
七、主要实验设备
直流稳压电源
万用表
数字实验箱
集成门逻辑块若干
八、思考题
1、试设计一个一位减法器电路。
2、试设计一个奇偶发生器电路。
九、实验属性
该实验属于验证性实验。