组合逻辑电路——血型匹配电路

基于Multisim的血型匹配器的设计【摘要】本文以Multisim为软件平台，分别运用基本逻辑门电路和中规模集成电路数据选择器两种方法设计了血型匹配检测器，并将结果进行相互验证，证明两种方式均能够实现血型检测的电路功能，研究表明Multisim可以提高数字电路的设计效率。

【关键词】Multisim;血型匹配器;数据选择器;门电路Multisim是由加拿大IIT公司推出的大型设计工具软件。

它不仅提供了电路原理图输入和硬件描述语言模型输入的接口和比较全面的仿真分析功能，同时还提供了一个庞大的元、器件模型库和一整套虚拟仪表。

与传统的电路设计相比，利用Multisim设计电路可以随时调整元器件参数以达到预期的要求，从而能降低电路设计成本，缩短设计周期，提高设计效率。

本文中作者提出用基本逻辑门电路：与非门、或门和数据选择器两种方法设计血型匹配器，并用Multisim10来进行设计与验证。

1.血型匹配检测血型的逻辑描述本设计任务是设计一个血型匹配检测器。

人的血型有A、B、AB、O四种，输血时输血者的血型与受血者的血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。

图1 血型匹配关系Fig1 Blood matching relations先用AB代表输血者的血型（00为A型血、01为B型血、10为AB型血、11为O型血），CD代表受血者的血型（00为A型血、01为B型血、10为AB 型血、11为O型血），Y为输出（0为不匹配、1为匹配），那么可以列出输血、受血血型是否匹配的真值表，如表2所示：表1 血型匹配真值表Tab.1 The Truth Table of blood matching relations2.运用Multisim进行组合逻辑电路的设计组合逻辑电路设计的一般步骤为：⑴进行逻辑抽象：根据设计要求确定输入与输出逻辑变量的物理意义;（2）写出逻辑真值表，找到输出与输入的全部对应关系;（3）写出逻辑式并化简;（4）画出逻辑图;（5）采用相应的逻辑器件进行布线。

东北大学秦皇岛分校电子信息系电子线路课程设计血型合格鉴定电路专业名称通信工程班级学号XXXXXX学生姓名X X X指导教师XXXX设计时间XXXX课程设计任务书专业：通信工程学号：409xxxx学生姓名（签名）：设计题目：血性合格鉴定电路一、设计实验条件×××××实验室二、设计任务及要求1.通过电路设计熟悉仿真软件的使用，并加深对所学只是的印象；2.掌握常用芯片的使用方法；3.血型合格鉴定电路要符合输血血型匹配原则；4.要求血型合格要有信号提示，如LED灯，喇叭等；5.仿真软件结果演示。

三、设计报告的内容1.设计题目与设计任务（设计任务书）2.前言（绪论）(设计的目的、意义等)3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等）4.结束语（设计的收获、体会等）5.参考资料四、设计时间与安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、收集资料：3 天设计图纸、实验、计算、程序编写调试： 3 天编写课程设计报告：3 天答辩：1 天1．前言（绪论）人的血型有A、B、AB、O四种，每个人都拥有各自不同的血型，但并不是谁都清楚自己能接受哪些血型的人献血，能给哪些人献血。

在献血、受血的时候，如果不清楚而搞错了，就会出很大问题。

例如：如果B型血输给O型血，可引起凝集反应，也就是说血液凝结在一起，堵塞小血管，发生血液循环障碍，从而破坏肾功能，严重时甚至可致人死亡。

输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。

判断输血者与受血者的血型是否符合图1规定，图1 血型匹配关系血型匹配电路能够在操作人按下受血者血型的对应按钮后，通过指示灯显示输入的血的血型是否匹配，这样可以避免一些输血失误，为受血者的安全提供保障。

有了这个血型匹配指示器后，在受血时，就不会出现那些不必要的错误而造成不必要的严重后果。

A、B、AB、O四种血型刚好可以用两个逻辑变量表示，在这里我们不妨设00代表血型A、01代表血型B、10代表血型AB、11代表血型O。

组合逻辑电路——血型匹配电路一、题目：人的血型由A、B、AB、O四种。

输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。

判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。

（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表A、01代表B、10代表AB、11代表O。

）图1二、分析：人的血型由A、B、AB、O四种刚好可以用两个逻辑变量表示，在这里我们不妨设00代表血型A、01代表血型B、10代表血型AB、11代表血型O。

由于我们是要来判断两个血型是否匹配，则我们需要用四个逻辑变量，通过对四个逻辑变量进行逻辑设计，从而得到所需要求电路。

题目要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。

74LS151只有8个数据输入端要来实现四个逻辑变量（16个数据最小项）的数据逻辑组合。

这是必须有一个逻辑变量接到74LS151的数据输入端。

我们不妨把输血者血型用逻辑变量BA表示，受血者血型用逻辑变量DC表示，则由图一所指示的授受关系。

得到能否匹配的卡诺图，其中匹配用1表示，不能用0表示。

做出逻辑变量ABCD的卡诺图如下图所示：DCBA00 0100011110由于用74LS151要把一个变量放到数据输入端，们不妨把D放到数据诺图2m0m1 m3m2m6m7m5m4DABC0000010110101101111011001D0=1D1=D D3=1D2=DD6=0D7=1D5=D4=0由此我们可以的做出仿真电路：5 V三、仿真验证：当BA=00,DC=00时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=01,DC=00时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确5 V当BA=10,DC=00时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确5 V当BA=11,DC=00时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=00,DC=01时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确5 V5 V当BA=01,DC=01时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=10,DC=01时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确当当BA=00,DC=10时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=01,DC=10时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=10,DC=10时：可以看见指示灯亮，输出高电平，输出正确当BA=00,DC=11时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确5 V当BA=01,DC=11时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确5 V当BA=10,DC=11时：可以看见指示灯灭，输出低电平，输出正确四、 总结通过仿真仿真，验证了电路的输出和所要求的一致，说明电路正确，则分析中得到的电路就是我们所需要的电路。

可编辑修改精选全文完整版课程设计课程名称：数字电子技术设计题目：血型遗传分析电路院系：指导教师：专业：学号：姓名：年月日目录No table of contents entries found.第一章设计目的1.本实验设计的研究目的主要是帮助学生掌握组合逻辑电路的分析和计算方法，培养学习专业知识能力。

2.通过血型遗传规律分析电路的设计，使学生在查阅资料、设计方案、参数选择、电路制作、系统调试等方面得到训练，并使学生在电路设计方面具有进一步发挥的余地。

3.根据遗传学中血型遗传规律，设计一种血型遗传规律分析电路。

使用时，只要按钮输入一组父母的血型，仪器能立即显示出子女可能的血型第二章设计要求1、根据电路设计指标的要求，本次设计血型遗传规律分析电路考虑由常用的TTL集成电路设计，由译码电路、按钮控制输入电路、译码显示电路等组成，用探针作为显示指示灯，显示子女的可能的血型。

图1 血型遗传规律分析电路设计方框图方案：血型遗传规律分析电路由两片74LS138译码器，若干与非门完成；方案材料表序号元器件名称规格型号数量备注1 3,8线译码器74LS138D 22、方案要经济实惠，还要更加直观方便的实现电路的功能，元件尽量少，连线布置更简单，维修方便。

第三章总体方案本设计用两片74LS138 线译码器以及逻辑门设计了一种血型遗传分析电路，电路中用单刀双掷开关控制输入端的高低电平来表示父母的血型情况，用灯泡的亮灭代表子女的可能的血型。

实现了输入父母血型就可以实现子女可能血型的设计。

通过用multisim的逻辑电路的仿真成功完成了电路测试。

血型遗传规律分析电路总原理图如图所示：图2 血型遗传电路原理图其主要功能为实现血型遗传规律的电路设计，电路主要由单刀双掷开关、3,8线译码器、与非门、探针组成.其工作原理如下：AB 代表父亲血型，CD代表母亲血型，则一共有16种血型配对的可能，所以本实验采用两片74LS138（译码器）级联，可完成4输入16输出功能血型配对真值表如下：在电路设计上，我们从子女的血型可能性入手，设计输出六组信号，每一组代表在父母的血型影响下孩子可能出现的血型根据设计指标中提供的血型配对表格,可多得到以下结果：实验电路图中对应的 ProdeX1 代表——B型和O型。

数电课程设计课程名称：输血者与受血者血型检测匹配判定电路设计班级：机电学院机械八班姓名：张序海邓力史鹏学号：201108008001620110800800192011080080032课程设计要求：输血者与受血者之间的血型匹配关系如图所示，请设计一个电路完成两个输血者与一个受血者血型匹配检测，并选择合适的输血者。

血型相同的优先选择。

假设两个输血者血型不同。

输血者受血者课程设计目的通过本次设计内容的实训，使学生对于复杂问题的解决方法，把学习的纯理论知识用于实际情况下进行解决实际的问题。

养成认真观察、思考问题、和分解问题的习惯，锻炼科学的逻辑思维能力，使学生的职业道德和职业素质得到提高。

所用元器件：4片74X151，2片7485，以及一些常用的与门非门和反相器。

问题分析与设计本题目要解决的问题包括三个方面：一是确定逻辑函数关系，二是设计实现函数的电路，三是进行电路仿真。

（1）输血和受血的关系要求1. O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；2. AB型血只能输给AB型的人，但AB血型的人能接受所有血型的血；3. A型血能输给A血型与AB血型的人，而A型血的人能接受A型血与O型血；4. B型血能输给B型血与AB血型的人，而B血型的人能接受B型血与O型血；（2）设定：输血者两人中，第一人能与受血者血型符合规定，电路F1输出1，否则为0;第二人能与受血者血型符合规定，电路F2输出1，否则为0.F1和F2中至少有一个1就表示配型成功。

A型血用00表示，B型血用01表示，AB型血用10表示，O型血用11表示。

R1=1表示第一个输血者的血型可以输给受者;P1=1表示第一个输血者的血型完全与受者一致；R2=1表示第二个输血者的血型可以输给受者；P2=1表示第二个输血者的血型完全与受者一致；F1=1表示第一个输血者的血型可用；F2=1表示第二个输血者的血型可用。

按照此方分进行分析和设计，可得真值表：R1 P1 R2 P2 F1 F20 0 0 0 0 00 0 0 1 0 10 0 1 0 0 10 0 1 1 0 10 1 0 0 1 00 1 0 1 1 10 1 1 0 1 00 1 1 1 1 11 0 0 0 1 01 0 0 1 0 11 0 1 0 1 11 0 1 1 0 11 1 0 0 1 01 1 0 1 1 11 1 1 0 1 01 1 1 1 1 1WX 代表第一个输血者的血型，YZ 代表受血者的血型，R=1表示该输血者的血型可用；P=1表示该血型与受者血型完全匹配，享有优先级。

组合逻辑电路——血型匹配电路一、题目:人得血型由Ａ、B、AB、O四种。

输血时输血者得血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示得授受关系。

判断输血者与受血者得血型就是否符合上述规定,要求用八选一数据选择器(７4LS151)及与非门(74LS０0)实现、(提示:用两个逻辑变量得4种取值表示输血者得血型,例如００代表A、0１代表B、10代表AB、1１代表Ｏ。

)图1二、分析:人得血型由Ａ、B、AB、O四种刚好可以用两个逻辑变量表示,在这里我们不妨设０0代表血型A、01代表血型B、１0代表血型AB、11代表血型O。

由于我们就是要来判断两个血型就是否匹配,则我们需要用四个逻辑变量,通过对四个逻辑变量进行逻辑设计,从而得到所需要求电路。

题目要求用八选一数据选择器(74LS151)及与非门(74LS０0)实现。

74LS151只有８个数据输入端要来实现四个逻辑变量(16个数据最小项)得数据逻辑组合。

这就是必须有一个逻辑变量接到74LS151得数据输入端。

我们不妨把输血者血型用逻辑变量BA表示,受血者血型用逻辑变量DＣ表示,则由图一所指示得授受关系。

得到能否匹配得卡诺图,其中匹配用1表示,不能用0表示。

做出逻辑变量ＡＢＣＤ得卡诺图如下图所示:0０011110由于用7４ＬS１,需要把一个变量放到数据输入端,里我们不妨把D放到到卡诺图2m1 ｍ3m 2 m 6 m 7 m 5 m ４D ＡBC 000 ０01 ０11 010 １10 1１1 1０１100０ 1Ｄ0=1 D １＝Ｄﻩ D 3＝1 Ｄ２=D D 6=0 Ｄ７=１ Ｄ5= D ４=0由此我们可以得做出仿真电路:5VU174LS151NG 07MUX~W6D04D13D22D31D415D514D613D712A 11C 9B 10Y 5~G 7X15 VJ1Key = SpaceJ2Key = SpaceJ3Key = SpaceJ4Key = SpaceVCC5VU2A74S00D&三、 仿真验证:当BA=00,D Ｃ＝０0时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确1 ０ 1 0 0 1 1 0 1 1 1 １ 0 1 0 ０当BA ＝01,DC=００时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确5 V当BA=10,DC=00时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确5 V当ＢＡ＝11,DC=0０时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确5 V当BA ＝０0,ＤC=０１时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确5 V当ＢA=0１,ＤC=01时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确当ＢA=１０,DC=01时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确 当,输出正确当BＡ＝00,DＣ=10时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确当BA=0１,DC=１0时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确当ＢＡ＝10,ＤＣ=１0时:可以瞧见指示灯亮,输出高电平,输出正确,输出高电平,输出正确5 V当BA ＝00,DC=１１时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确5 V当BA=0１,ＤC=1１时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确5 V当BA=１０,D Ｃ=１1时:可以瞧见指示灯灭,输出低电平,输出正确 ,输出高电平,输出正确四、总结通过仿真仿真,验证了电路得输出与所要求得一致,说明电路正确,则分析中得到得电路就就是我们所需要得电路。

计算机科学与技术学部《模电与数电》课程设计论文血型匹配指示器指导老师：黄胜目录第1章绪论 (1)1.1课题简介 (1)1.2设计目的 (2)1.3设计内容 (3)第2章血型匹配设计 (4)2.1逻辑真值表的推理工作原理 (4)2.2 根据真值表画出卡诺图 (6)2.3公式的推导 (6)2.4电子实物图 (7)2.5电路的实践与调试 (8)第3章总结 (9)参考文献 (10)第1章绪论1.1课题简介组合逻辑电路由门电路简单组合而成，在结构上没有正反馈回路，在功能上不具有记忆功能。

组合逻辑电路设计，也叫做组合逻辑电路综合，就是根据实际逻辑问题，求出实现所需逻辑功能的最简逻辑图。

这里用组合逻辑电路的设计方法来设计一个简单的4-16线的译码器电路。

用于实现血型匹配的功能。

随着科技的发达，越来越多的科技产品也纷纷产生，其中就有血型配对器。

血型配对器在医疗方面起着广泛的作用。

总所周知人类有四种基本血型：A、B、AB、O型。

输血者与受血者的血型必须符合下述规则：O型血可以输给任何人，但O型血的人只能接受O型血；AB型血的人只能给AB型血的人输血，但他能接受所有血型的血；A型血能输给A型或AB型血，可以接收A型或O型血；B型血能输给B型或AB型血，可以接收B型或O型血。

所以如果有这样一种装置，而且这个装置需要：1、先测两次血型；2、然后把两个血型输入电脑芯片；3、可以输血则绿灯亮否则亮红灯。

如果输血者与受血者血型匹配则绿灯亮，表示可以输血，否则红灯亮。

这个设想挺好的，不过也有几个问题：1、增加了治疗成本，高科技的使用肯定要转移到患者的身上；2、降低了安全性，电脑芯片是否会百分百没问题，现实的医疗上操作是至少两次的血型比较，基本上不会出现血型配对的错误；3、即使设计出来这种产品临床上也不会大量的使用，难以形成批量生产；4、应该还有其他的问题，我暂时还没有想起来。

这种发现问题解决问题的想法很好地，但是需要考虑实用性，希望有机会多交流得以改善本着理论用于实践的宗旨，通过自主动手，去更好的学习组合逻辑电路的(MSI)的功能测试，下面通过对译码器的应用，叙述其实现过程。

东南大学电工电子实验中心实验报告课程名称：计算机结构与逻辑设计实验第一次实验实验名称：组合逻辑电路院（系）：专业：姓名：学号：实验室: 实验组别：同组人员：实验时间：2015年10月29 日评定成绩：审阅教师：一、实验目的①认识数字集成电路，能识别各种类型的数字器件和封装②掌握小规模组合逻辑和逻辑函数的工程设计方法③掌握常用中规模组合逻辑器件的功能和使用方法④学习查找器件资料，通过器件手册了解器件⑤了解面包板的基本结构、掌握面包板连接电路的基本方法和要求⑥了解实验箱的基本结构，掌握实验箱电源、逻辑开关和LED点平指示的用法⑦学习基本的数字电路的故障检查和排除方法⑧学Mulitisim逻辑化简操作和使用方法⑨学习ISE软件操作和使用方法二、实验原理1.组合逻辑电路：组合逻辑电路又称为门网络，它由若干门电路级联（无反馈）而成，其特点是（忽略门电路的延时）:电路某一时刻的输出仅由当时的输入变量取值的组合决定，而与过去的输入取值无关。

其一般手工设计的过程为：①分析其逻辑功能②列出真值表③写出逻辑表达式，并进行化简④画出电路的逻辑图2.使用的器件：1）74HC00（四2输入与非门）：芯片内部有四个二输入一输出的与非门。

2）74HC20（双4输入与非门）：芯片内部有两个四输入一输出的与非门。

注意，四输入不能有输入端悬空。

3）74HC04（六反相器）：芯片内部有六个非门，可以将输入信号反相。

当然，也可以通过2输入与非门来实现，方法是将其一个输入端信号加高电平。

4）74HC151（数据选择器）：其功能犹如一个受编码控制的单刀多掷开关，可用在数据采集系统中，选择所需的信号。

它有8个与门，各受信号A2、A1、A0的一组组合控制，再将这8个与门的输出端经一个或门输出，是一个与—或电路。

5）74HC138（3线-8线译码器）：其有三个使能端E1、E2、E3，可将地址段（A0、A1、A2）的二进制编码在Y0至Y7对应的输出端以低电平译出。