实验二 组合逻辑电路实验

电气与控制工程学院李慧实验名称：组合逻辑电路

一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法；

2、了解组合逻辑电路的冒险现象及消除方法。

二、实验器材

需要与非门CC4011×3，异或门CC4030×1，或门CC4071×1。

CC4011引脚图CC4030引脚图

CC4071引脚图

三、实验内容及实验电路1、分析、测试用与非门CC4011组成的半加器的逻辑功能。列出真值表并画出卡诺图判断是否可以简化。

图1由与非门组成的半加器电路电气与控制工程学院李慧ABSC

2、分析、测试用异或门CC4030与与非门CC4011组成的半加器逻辑电路。

图2由异或门和与非门组成的半加器电路ABSC

3、分析、测试全加器的逻辑电路。写出实验电路的逻辑表达式，根据实验结果列出真值表

与全加器的逻辑功能对比，并画出iS和iC的卡诺图。

图3由与非门组成的全加器电路AB1iCiSiC电气与控制工程学院李慧4、设计、测试用异或门、与非门和或门组成的全加器逻辑电路。

全加和：1iiiiCBAS

进位：iiiiiiBACBAC1

将全加器的逻辑表达式，变换成由两个异或门，四个与非门，一个或门组成；画出全

加器电路图，按所画的原理图选择器件并在实验板上连线；进行功能测试并自拟表格填写

测试结果。电路图：AB1iCiSiC

5、观察冒险现象。按图4接线，当1CB时，A输入矩形波（MHzf1以上），用示波

器观察输出波形，并用添加冗余项的方法消除冒险现象。

图4观察冒险现象实验电路电气与控制工程学院李慧四、实验预习要求1、复习组合逻辑电路的分析方法。

2、复习组合逻辑电路的设计方法。

3、复习用与非门和异或门等构成半加器和全加器的工作原理。

4、复习组合电路冒险现象的种类、产生原因和如何防止。

5、根据试验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。

五、实验报告1、整理实验数据、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与测试方法。

实验二 利用SSI器件设计实用组合逻辑电路

一、实验目的：

1、 学会利用SSI器件进行组合逻辑电路的设计方法

2、 学会利用SSI器件在电路板上搭建实用电路，并用LED灯加以验证

二、元器件清单：

74LS00，74LS02，74LS04，74LS08，74LS20，74LS32，LED指示灯，电源，拨码盘开关

三、实验项目安排：

1、某工厂有三条生产线，耗电分别为1号线10kW，2号线20kW，3号线30kW，生产线的电力由两台发电机提供，其中1号机20kW，2号机40kW。试设计一个供电控制电路，根据生产线的开工情况启动发电机，使电力负荷达到最佳配置。

2、用与非门设计一个举重裁判表决电路。设举重比赛有3个裁判，一个主裁判和两个副裁判。只有当两个或两个以上裁判判明成功，并且其中有一个为主裁判时，表明举重成功。

3、设计一个四人表决电路，四人中一位主裁，三位副裁，主裁认可计两分，副裁认可计一分，只有当分数之和超过两分时表决才通过

要求：1）以上项目可以任选一项

2）完成从真值表—逻辑函数表达式—表达式恒等变形—逻辑电路图的详细报告（40分）

3）实际电路图的搭建与功能测试（60分）

扩展：完成两个项目（20分）

数字电路实验报告

专业:电气工程与自动化

实验一：组合逻辑电路分析

一． 实验目的

1． 熟悉大体逻辑电路的特点。

2． 熟悉各类门的实物元件和元件的利用和线路连接。

3． 学会分析电路功能.

二． 实验原理

1． 利用单刀双掷开关的双接点，别离连接高电平和低电平，开关的掷点不同，门电路输入的电平也不同。

2． 门电路的输出端连接逻辑指示灯，灯亮则输出为高电平，灯灭则输出低电平。

3． 依次通过门电路的输入电平与输出电平，分析门电路的逻辑关系和实现的逻辑功能。

三． 实验元件

1． 74LS00D

2． 74LS20D

四． 实验内容

(1)实验内容一：

a.实验电路图：

由上述实验电路图接线，在开关A B C D选择不同组合的高低电平时，通过对灯X1亮暗的观察，可得出上图的逻辑真值表。

b、逻辑电路真值表：

A B C D Y

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 1

0 1 0 0 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 1

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

实验分析：

由实验逻辑电路图可知：输出X1=ABCD•=AB+CD ，一样，由真值表也能推出此方程，说明此逻辑电路具有与或功能。 (2)实验内容2：密码锁

a.实验电路图：

分析该密码锁电路的逻辑功能可知：灯泡X1端的输出方程为L=AB’C’D

接着通过实验，改变A B C D的电平，观察灯泡亮暗，得出真值表如下：

b.真值表：

A B C D L

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 0 0

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0

1 0 0 1 1 U2A74LS00DU3B74LS00DU4C74LS00DU5A74LS00DU6B74LS00DU7A74LS00DU8B74LS00DU1A74LS20DVCC5VX12.5 V X22.5 V

组合逻辑电路实验（半加器全加器及逻辑运算）

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的功能测试。

2、验证半加器和全加器的逻辑功能。

3、学会二进制数的运算规律。

二、实验原理

数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两类。任意时刻电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号输入前电路所处的状态无关，这种电路叫做组合逻辑电路。

分析一个组合电路，一般从输出开始，逐级写出逻辑表达式，然后利用公式或卡诺图等方法进行化简，得到仅含有输入信号的最简输出逻辑函数表达式，由此得到该电路的逻辑功能。

两个一位二进制数相加，叫做半加，实现半加操作的电路称为半加器。两个一位二进制数相加的真值表见表5-1，表中Si表示半加和，Ci表示向高位的进位，Ai、Bi表示两个加数。

表5-1 半加器真值表

从二进制数加法的角度看，表中只考虑了两个加数本身，没有考虑低位来的进位，这也就是半加一词的由来。由表5-1可直接写出半加器的逻辑表达式：Si=AiBiAiBi、Ci=AiBi由逻辑表达式可知，半加器的半加和Si是Ai、Bi的异或，而进位Ci是Ai、Bi相与，故半加器可用一个集成异或门和一个与门组成。

两个同位的加数和来自低位的进位三者相加，这种加法运算就是全加，实现全加运算的电路叫做全加器。如果用Ai、Bi分别表示A、B两个多位二进制数的第i位，1iC表示低位（第i-1位）来的进位，则根据全加运算的规则可列出真值表如表5-2。

表5-2 全加器的真值表

利用卡诺图可求出Si、Ci的简化函数表达式：

iiii-1iiiiiiS=AB CC=(AB)C+AB

可见，全加器可用两个异或门和一个与或门组成。

如果将数据表达式进行一些变换，半加器还可以用异或门、与非门等元器件组成多种形式的电路（见图5-2，图5-3）。

三、实验仪器及材料

器件：

74LS00 二输入端四与非门 3片