数字逻辑4-2组合逻辑电路设计(案例1)

《数字逻辑》实验组合逻辑电路实验组合逻辑电路实验一一、实验目的1、熟悉半加器、全加器的实验原理，学习电路的连接；2、了解基本74LS系列器件（74LS04、00、32）的性能；3、对实验结果进行分析，得到更为优化的实验方案。

二、实验内容1、按照实验原理图连接电路。

2、实验仪器：74LS系列的芯片、导线。

实验箱内的左侧提供了插放芯片的地方，右侧有控制运行方式的开关KC0、KC1及KC2。

其中KC1用来选择实验序号。

序号为0时，手动进行。

自动运行时按加、减选择所做实验的序号。

试验箱内有分别用于手动和自动实验的输入的控制开关Kn和Sn。

3、三、实验原理实验原理图如下：四、实验结果及分析1、将实验结果填入表1-11-1 表2、实验结果分析由实验结果可得半加和：Hi=Ai⊕Bi 进位：Ci=AiBi则直接可以用异或门和与门来实现半加器，减少门的个数和级数，提高实验效率。

实验二全加器一、实验目的1、掌握全加器的实验原理，用简单的与、或非门来实现全加器的功能。

2、分析实验结果，得到全加器的全加和和进位的逻辑表达式，根据表达式用78LS138和与、或、非门来实现全加器。

二、实验内容同半加器的实验，先采用手动方式，再用自动方式。

用自动方式时选实验序号2。

三、实验原理四、实验结果及其分析表1-2 2、实验结果分析从表1-2中的实验结果可以得到：Si=AiBiCi?1+AiBiCi?1+AiBiCi-1=Ai?Bi?Ci-1Ci=AiBi+AiCi-1+BiCi-1故Si=?m(1,2,4,7) Ci=?m(3,5,6,7)因此可用三—八译码器74LS138和与非门实现全加器，逻辑电路图如下：实验三三—八译码器与八—三编码器一、实验目的1、进一步了解译码器与编码器的工作原理，理解译码和编码是相反的过程。

2、在连接电路时，注意译码器74LS138和编码器74LS148使能端的有效级，知道两者的区别。

3、通过实验理解74LS148是优先权编码器。

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.学会二进制的运算规律。

实验器材二输入四“与非”门组件3片，型号74SL00二输入四“异或”门组件1片，型号74SL86六门反向器门组件1片，型号74SL04二输入四“与”门组件1片，型号74SL08实验内容A：一位全加/全减法器的实现电路做加法还是做减法是由M决定的。

当M=0时做加法运算，输入信号A、B和Cin分别为加数、被加数和低位来的进位，S为和数，Co为向上位的进位；当M=1时做减法运算，输入信号A、B和Cin分别为减数、被减数和低位来的借位，S为差，Co为向上位的借位。

B：舍入与检测电路设计用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。

当电路检测到输入的代码大于或等于(5)10时，电路的输出F1=1；其他情况F1=0。

当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1；其他情况F2=0。

实验前准备▽内容A：一位全加/全减法器的实现①根据全加全减器功能，可得到输入输出表如下：②由以上做出相应的卡诺图：③于是可得其逻辑电路图：▽内容B：舍入与检测电路设计①根据舍入与检测电路功能，可得到输入输出表如下：②由上做出相应的卡诺图：③于是可得其逻辑电路图：实验步骤1.按要求预先设计好逻辑电路图；2.按照所设计的电路图接线；3.接线后拨动开关，观察结果并记录。

实验体会本次是第一次实验，主要了解了实验平台，同时需要我们将自己设计好的电路，用实验台上的芯片来实现。

由于实验所使用的线很多，芯片的接口也多，所以一定要细心，分清楚连接芯片的输入、输出端，以免接错线。

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第四章
组合逻辑电路
4.3.2 设计举例 例1 设计一个三变量“多数表决电路”。
解 分析：“多数表决电路”是按照少数服从多数的原则 对某项决议进行表决，确定是否通过。 令 逻辑变量A、B、C --- 分别代表参加表决的3个成员， 并约定逻辑变量取值为0表示反对，取值为1表示赞成； 逻辑函数 F --- 表示表决结果。F取值为0表示决议被否定， F取值为1表示决议通过。 按照少数服从多数的原则可知，函数和变量的关系是：当3 个变量 A、B、C中有 2 个或 2个以上取值为 1 时，函数F 的值为 1， 其他情况下函数F的值为0。
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第四章
组合逻辑电路
4. 1 基 本 概 念
一．定义 组合逻辑电路：若逻辑电路在任何时刻产生的稳定输出 值仅仅取决于该时刻各输入值的组合，而与过去的输入值无 关，则称为组合逻辑电路。 二．结 构 组合逻辑电路的结构框图如下图所示。
输 X1 入X 2 信 号 Xn
组合 逻辑电路
信 号 Fm
F1 输 F2 出
第四章
组合逻辑电路
第
四
章
组
合
逻
辑
电
路
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第四章
组合逻辑电路
数字系统中的逻辑电路按其结构可分为组合逻辑电路和 时序逻辑电路两大类型。 组合逻辑电路既可完成各种复杂的逻辑功能，又是时序 逻辑电路的组成部分，应用十分广泛。 本章知识要点： 组合逻辑电路分析和设计的基本方法； 组合逻辑电路设计中几个常见的实际问题及其处理； 组合逻辑电路中的竞争与险象问题。
图中， X1,X2 ， … ， Xn 是电路的 n 个输入信号， F1,F2,… ， Fm 是电路的m个输出信号。输出信号是输入信号的函数。

组合逻辑电路的设计举例例1. 某工厂有A、B、C三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机G1和G2。

G1的容量是G2的两倍。

如果一个车间开工，只需G2运行即可满足要求；如果两个车间开工，只需G1运行；如果三个车间同时开工，则G1和 G2均需运行。

试画出控制G1和 G2运行的逻辑图，用与非门实现。

解：（1）根据逻辑要求写出逻辑状态表首先假设逻辑变量取“0”、“1”的含义。

设：A、B、C分别表示三个车间的开工状态：开工为“1”，不开工为“0”；G1和 G2运行为“1”，不运行为“0”。

逻辑状态表ABC G1 G2 0 0 0 00 0 0 1 0 11 0 0 1 0 11 0 1 0 0 01 0 1 1 0 11 0 1 0 1 1 111（2）由逻辑状态表写出逻辑式根据状态表写表达式的一般步骤：①在状态表上找出输出为1的行；②将这一行中所有自变量写成乘积项，当变量的取值为“1”时写为原变量，当变量的取值为“0”时写为原变量的反变量；③将所有乘积项逻辑加，便得到逻辑函数表达式。

这里的乘积项又叫最小项，在最小项里，每个变量都以它的原变量或反变量的形式在乘积项中出现，且仅出现一次。

（3）化简逻辑式（4）用“与非”门构成逻辑电路（5）画出逻辑电路图例2：设计三人表决电路（A、B、C）。

每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。

结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。

要求用与非门实现。

解：（1）根据逻辑要求列状态表首先确定逻辑变量取0、1的含义：A、B、C分别表示三人按键的状态，键按下时为“1”，不按时为“0”。

F表示指示灯的亮灭，灯亮为“1”，不亮为“0”。

逻辑要求：两个人（包括两个人）以上同意，指示灯亮。

ABCF 0 0 0 0 0 01 0 0 1 0 01 1 1 1 0 01 0 1 1 1 111111（2）由状态表写出逻辑式并化简、转换（3）实现电路。