实验2 组合逻辑电路功能分析

数字电子技术实验指导书

第1页 实验(shíyàn)一 逻辑(luó jí)门电路与组合(zǔhé)逻辑电路功能测试

一、实验(shíyàn)目的

1．熟悉电子(diànzǐ)实验箱的功能及使用方法。

2．学习集成电路型号及引脚排列识别，使用电子实验箱完成逻辑门电路逻辑功能测试。

3．复习利用摩根定律实现五种逻辑函数表达式的转换。

4．学习如何写简单逻辑电路图的逻辑关系表达式及最简式。

二、实验用元器件

1．四2输入“与非”门7400×2

2．二4输入“与非”门7420×1

3．四“异或”门7486×1

实验中使用7400四2输入“与非”门和7420二4输入“与非”门。引脚图如图1—1和图1—2，7400内部有四个独立的2输入“与非”门，7420内有二个4输入“与非”门。

图1—1 7400集成电路 图1—2 7420集成电路 数字电子技术实验指导书

第2页 实验中提供(tígōng)的集成电路(diànlù)有74LS系列(xìliè)的低功耗肖特基TTL电路和74HC系列的高速CMOS电路。它们在逻辑上兼容，但具体物理(wùlǐ)参数不同。

CMOS电路(diànlù)输出高电平≈Vcc，输出低电平≈0V（规定输入高电平电压≥0.7Vcc，输入低电平电压≤0.3 Vcc），在我们的实验中Vcc＝＋5V。

TTL电路的输出高电平为2.4～3.6V，输入开门电平1.4～1.8V。输出低电平为0～0.5V， 输入关门电平0.8～1V。

在实验中采用同一电源，经实际测定可以直接联接，但有些条件下须要通过接口转接，用74LS门电路驱动74HC门电路时，输出高电平电压应大于3.5V。而74HC门电路驱动74LS门电路时要加下拉电阻，扇出系数应小于10。

第1页，共6页 组合逻辑电路实验报告

组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路的设计与分析过程相反，其步骤大致如下：

（1）根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表；

（2）由真值表写出逻辑表达式；

（3）简化和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图。

组合逻辑电路的设计，通常以电路简单，所用器件最少为目标。在前面所介绍的用代数法和卡诺图法来化简逻辑函数，就是为了获得最简的形式，以便能用最少的门电路来组成逻辑电路。但是，由于在设计中普遍采用中、小规模集成电路（一片包括数个门至数十个门）产品，因此应根据具体情况，尽可能减少所用的器件数目和种类，这样可以使组装好的电路结构紧凑，达到工作可靠而且经济的目的。

下面举例说明设计组合逻辑电路的方法和步骤。

例1：试用2输入与非门和反相器设计一个３输入（I0、I1、I2）

、３输出（L0、L1、L2）的信号排队电路 。它的功能是：当输入I0为１时，无论I1和I2为１还是０，输出L0为１，L1和L2为１；当I0为０且I1为１，无论I2为１还是０，输出L1为１,其余两个输出为０；当I2为１且另外两个均为０时，输出 L2为１，其余两个输出为０。如I0、I1

、I2均为０，则L0、L1、L2也均为０。

解：

（1）根据题意列出真值表如下：

（2）根据真值表写出各输出逻辑表达式：

（3）根据要求将上式变换为与非形式： 第2页，共6页

由此可画出逻辑图，如下图所示。该逻辑电路可用一片内含四个２输人端的与非门（图中蓝灰色部分）（比如74LS00）和另一片内含六个反相器（74LS04）的集成电路组成。原逻辑表达式虽然是最简形

式，但它需一片反相器和一片３输入端的与门才能实现（见下图），器件数和种类都不能节省，而且三输入端的与门器件不如二输入端的与非门常见。由此可见，最简的逻辑表达式用一定规格的集成器件实现时,其电路结构不一定是最简单和最经济的。设计逻辑电路时应以集成器件为基本单元，而不应以单个门为单元，这是工程设计与理论分析的不同之处。

实验一 常用电子仪器的使用

一、 实验目的

1．熟悉示波器，低频信号发生器和频率计等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。

2．学习使用低频信号发生器和频率计。

3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。

二、实验原理

在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。

实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。

图1—1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图

1． 低频信号发生器

低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。

低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。

2．交流毫伏表

交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。

3．示波器

示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器的种类很多，通常可分通用、多踪多线、记忆存贮、逻辑专用等类。

双踪示波器可同时观测两个电信号，需要对两个信号的波形同时进行观察或比较时，选用双踪示波器比较合适。

本实验要测量正弦波和方波脉冲电压的波形参数，正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T和脉宽TP。幅值Um、峰峰值UP-P和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器测UP-P较方便(用万用表交流电压档测得的是正弦量的有效值U=2mU)。由于频率f=T1,所以测出周期T，即可算得频率。矩形脉冲电压，可用周期T，脉宽TP和幅值Um三个参数来描述。TP与T之比称为占空比。 三、 实验内容和步骤

组合逻辑电路的设计与测试实验报告总结

一、组合逻辑电路的设计与测试实验报告总结

1.组合逻辑电路的设计

组合逻辑电路是一种由数字电路组成的电路，可以使用计算机自动设计出一种实现特定功能的组合逻辑电路。在设计组合逻辑电路时，应该先对要设计出的电路的功能特点作出简要分析，根据系统功能的需要，确定设计电路的输入、输出及简要功能，然后选择一种合适的建模语言，画出要实现的电路框架，并根据设计的功能特点，确定电路的功能逻辑关系，绘制出电路原理图，然后进行简单的仿真和验证，最后将电路接线调试完毕，实现功能。

2.测试实验报告总结

在组合逻辑电路测试实验中，我们根据给定需求，使用TTL逻辑

IC、电阻、电容等元器件设计出一种实现开关抖动过滤的组合逻辑电路，最终实现了其功能。在实验中，我们发现，使用合适的逻辑IC及元器件，结合灵活恰当的电路设计，可以实现特定功能的电路设计。

从实验的结果来看，我们设计的组合逻辑电路，实现了基本的开关抖动过滤功能，并通过实验的验证，证明了设计有效。实验表明，组合逻辑电路的设计与测试是能够有效地实现特定功能的电路设计的关键，是建立数字电路的基础。