实验一组合逻辑电路设计

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。

z实验内容：实验一 基于小规模（SSI）基本门电路的组合逻辑电路设计一、实验目的（1）掌握基于小规模（SSI）基本门电路的组合逻辑电路设计的基本方法；（2）用实验验证所设计电路的逻辑功能。

二、实验内容（1）设计一个裁判电路，如举重比赛有三个裁判，一个主裁判，两个副裁判。

试举是否成功的判决，由每个裁判按下一个自己面前的按钮来决定，只要两个以上的裁判（其中必需包含主裁判）判明成功，表示成功的灯才亮，请设计这个电路。

（2）设计一个优先电路，它有A、B和C三个输入信号，且分别由PA、PB和PC输出，同一时间内只能有一信号通过，其优先顺序：A最先，B其次，C最后。

（3）设计一个2线至4线译码电路。

当A0=0，A1=0时，则B0端输出为1，其余B1、B2、B3各端输出为0；当A0=1，A1=0，则B1端输出为1，其余各端为0；其它状态依此类推，其输出控制三态门，以构成一个频率选择电路。

（4）是设计用两只开关同时控制一只楼梯中电灯的逻辑电路。

（5）试用异或门设计一个四位B/G（二进制码转换格雷码）或G/B的变换。

（6）设计一个实现四舍五入的组合电路。

（7）试设计两个一位二进制数A=B、A>B和A<B的比较电路。

（8）设计一个加减器，即在附加变量M控制下，既能做加法运算又能做减法运算的电路。

三、实验仪器与器材（1）仪器：数字电子技术实验箱、三用表、直流稳压电源、双踪示波器；（2）器材：74LS00 （四—2输入与非门）74LS04 （六非门）74LS20 （二—4输入与非门）74LS32 （四—2输入或门）74LS86 （四—2输入与非门）74LS126 （三态门）等等。

实验二 中规模（MSI）常用组合电路及其应用一、实验目的（1）验证几种常用组合逻辑电路的逻辑功能；（2）掌握各种逻辑门的应用。

二、实验内容（1）试用多片8线-3线优先编码器74LS148组成32线-5线优先编码器。

（2）试用多片4线-16线译码器74LS154组成5线-32线译码器。

组合逻辑电路设计心得体会篇一：实验一_组合逻辑电路分析与设计实验1 组合逻辑电路分析与设计20XX/10/2姓名：学号：班级：15自动化2班实验内容................................................. .. (3)二.设计过程及讨论 (4)1.真值表................................................. .................4 2.表达式的推导................................................. .....5 3.电路图................................................. .................7 4.实验步骤................................................. .............7 5. PROTEUS软件仿真 (9)三测试过程及结果讨论.....................................11 1.测试数据................................................. ...........11 2.分析与讨论................................................. . (13)四思考题................................................. (16)实验内容：题目：设计一个代码转换电路，输入为4位8421码输出为4位循环码（格雷码）。

实验仪器及器件： 1.数字电路实验箱，示波器2.器件：74LS00（简化后，无需使用，见后面） 74LS86（异或门），74LS197实验目的：①基本熟悉数字电路实验箱和示波器的使用②掌握逻辑电路的设计方法，并且掌握推导逻辑表达式的方法③会根据逻辑表达式来设计电路1.真值表：Q0，Q1，Q2，Q3为输入，G0，G1，G2，G3为输出注：画真值表的目的可让我们用卡诺图算出逻辑表达式并进行化简2.逻辑公式的推导步骤一：根据真值表画出相应的卡诺图G:G:1篇二：组合逻辑电路的设计篇三：实验二组合逻辑电路分析与设计实验报告实验二组合逻辑电路分析与设计实验报告姓名：李凌峰班级：13级电子1班学号：13348060一、实验数据与相应原理图：1、复习组合逻辑电路的分析方法，对实验中所选的组合电路写出函数式。

实验一组合逻辑电路的设计组合逻辑电路是一种电子电路，由逻辑门组成，用于执行特定的逻辑功能。

在本实验中，我们将设计一个基本的组合逻辑电路以及一些常见的组合逻辑电路，包括加法器、减法器、比较器等。

首先，我们将设计一个基本的组合逻辑电路，该电路由两个输入和一个输出组成。

输入可以是0或1，输出将依据输入的值进行逻辑运算得出。

在这个基本电路中，我们将使用两个逻辑门：与门和或门。

与门的真值表如下：输入1输入2输出000010100111与门的布尔表达式是：输出=输入1AND输入2或门的真值表如下：输入1输入2输出000011101111或门的布尔表达式是：输出=输入1OR输入2基于以上真值表和布尔表达式，我们可以通过逻辑门的连接来设计一个基本的组合逻辑电路。

具体设计步骤如下：1.首先，将两个输入引线分别连接到与门和或门的输入端。

这将确保输入的值能够传递到逻辑门中。

2.将与门和或门的输出引线连接到一个输出引线上，以便能够输出最终的逻辑结果。

3.最后，将逻辑门的电源连接到电路的电源上，以确保逻辑门能正常工作。

通过以上步骤，我们就完成了一个基本的组合逻辑电路的设计。

这个电路可以根据输入产生不同的输出，实现不同的逻辑功能。

除了基本的组合逻辑电路，我们还可以设计一些常见的组合逻辑电路，如加法器、减法器和比较器。

加法器是用来执行数字加法的组合逻辑电路。

在一个二进制加法器中，输入是两个二进制数和一个进位位，输出是一个和输出和一个进位位。

加法器的设计可以通过级联多个全加器来实现。

减法器是用来执行数字减法的组合逻辑电路。

在一个二进制减法器中，输入是两个二进制数和一个借位位，输出是一个差输出和一个借位位。

减法器的设计可以通过级联多个全减法器来实现。

比较器是用来比较两个数字的大小的组合逻辑电路。

比较器的输出取决于输入的大小关系。

如果两个输入相等，则输出为0。

如果第一个输入大于第二个输入，则输出为1、如果第一个输入小于第二个输入，则输出为-1、比较器的设计可以通过使用逻辑门和触发器来实现。

实验一组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的实验一旨在通过设计和测试一组合逻辑电路，加深对组合逻辑电路的理解和运用。

二、实验器材1.FPGA（现场可编程门阵列）开发板2. 逻辑电路设计软件（如Quartus II）3.逻辑分析仪4.DIP开关5.LED灯三、实验内容1.设计一个4位二进制加法器电路，并实现其功能。

2.使用逻辑电路设计软件进行电路设计。

4.使用逻辑分析仪对电路进行测试，验证其功能和正确性。

四、实验步骤1.根据4位二进制加法器的电路原理图，使用逻辑电路设计软件进行电路设计。

将输入的两个4位二进制数与进位输入进行逻辑运算，得到输出的4位二进制和结果和进位输出。

2.在设计过程中，需要使用逻辑门（如与门、或门、异或门等）来实现电路的功能。

3.在设计完成后，将电路编译，并生成逻辑网表文件。

5.连接DIP开关到FPGA开发板上的输入端口，通过设置DIP开关的状态来设置输入数据。

6.连接LED灯到FPGA开发板上的输出端口，通过LED灯的亮灭来观察输出结果。

7.使用逻辑分析仪对输入数据和输出结果进行测试，验证电路的功能和正确性。

五、实验结果1.在设计完成后，通过DIP开关的设置，输入不同的4位二进制数和进位，观察LED灯输出的结果，验证电路的正确性。

2.使用逻辑分析仪对输入和输出进行测试，检查电路的逻辑运算是否正确。

六、实验总结通过本实验，我们学习了组合逻辑电路的设计和测试方法。

从设计到测试的过程中，我们深入了解了组合逻辑电路的原理和运作方式。

通过观察和测试，我们可以验证电路的正确性和功能是否符合设计要求。

此外，我们还学会了使用逻辑分析仪等工具对电路进行测试和分析，从而提高了我们的实验能力和理论应用能力。

通过这次实验，我们对组合逻辑电路有了更深入的了解，为将来在数字电路设计和工程实践中打下了基础。

实验一组合逻辑电路设计一、简介组合逻辑电路是数字电路的一种重要类型，由逻辑门组成，并且没有存储功能。

它的输出只取决于当前的输入状态，与过去的输入状态无关。

本实验旨在设计一组使用逻辑门构成的组合逻辑电路。

二、设计目标本实验的设计目标是实现一个4位2进制加法器电路。

输入为两个4位的二进制数，输出为其和。

为了方便起见，我们假设输入的二进制数已经在输入端以2进制的形式输入。

三、设计思路1.首先，需要设计一个4位的全加器电路，用于对两个位的进位进行处理。

全加器电路由三个输入和两个输出组成。

2.其次，将4个全加器电路组成4位的加法器电路，将各个位的进位进行连接。

3.最后，将输入的两个4位二进制数，以及4个进位信号，分别连接到4个全加器电路的输入端，将各个位的和输出连接到最终的输出端。

四、详细设计1.全加器电路的设计全加器电路有三个输入和两个输出。

其中，三个输入分别为A、B和Cin，分别表示两个相加的输入和进位输入。

两个输出分别为Sum和Cout，分别表示两个输入的和和进位输出。

我们可以使用两个半加器和一个或门来实现全加器电路。

半加器的真值表如下：A B Sum Cout0000011010101101其中，Sum表示两个输入的和，Cout表示两个输入的进位。

将两个半加器按照如下方式连接起来即可构成全加器电路：A --->+------> SumB --->+----------，----> CoutCin --->，--+2.四位加法器电路的设计四位加法器电路由4个全加器电路连接组成。

其中，第一个全加器的输入分别为A0、B0和Cin，输出为S0和C0；第二个全加器的输入分别为A1、B1和C0，输出为S1和C1；依次类推，第三个全加器的输入为A2、B2和C1，输出为S2和C2；第四个全加器的输入为A3、B3和C2，输出为S3和C3将四个全加器按照如下方式连接起来即可构成四位加法器电路：A0--->+---------------->S0B0--->+-------Cin ----，-+-------------------，-------> C0A1---+---->，---------------->S1B1---+---->，-------C0----，--------------，-+---------------，------->C1A2---+------>，---------------->S2B2---+------>，-------C1----，-+---------------->C2A3---+-------+---->，---------------->S3B3---+-----，--------3.输入输出连接将输入的两个4位二进制数依次连接到四位加法器电路的输入端，将四位加法器电路的输出端连接到最终的输出端。

实验一组合逻辑电路的设计班级：11电信1班姓名：张斌学号：3111003113一、实验目的：1.熟悉QuartusⅡ的VHDL文本设计流程全过程，学习简单组合电路的设计、多层次电路设计、仿真和硬件测试。

2．加深FPGA\CPLD设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。

二、实验的硬件要求：1．GW48EDA/SOPC+PK2实验系统。

三、实验内容及预习要求：1．首先利用QuartusⅡ完成2选1多路选择器（如图S1-1）的文本编辑输入(mux21a.vhd)和仿真测试等步骤。

最后在实验系统上进行硬件测试，验证本项设计的功能。

图S1-12．将此多路选择器看成是一个元件mux21a，利用原理图输出法完成图s1-2，并将此文件放在同一目录中。

图s1-2编译、综合、仿真本例程，并对其仿真波形作出分析说明。

最后在实验系统上进行硬件测试，验证本项设计的功能。

3．以1位二进制全加器为基本元件，用例化语句写出8位并行二进制全加器的顶层文件，编译、综合、仿真本例程，并对其仿真波形作出分析说明。

最后在实验系统上进行硬件测试，验证本项设计的功能。

4．七段数码管译码器（Decoder）七段数码管译码器（Decoder）的输入为4位二进制代码，输出为7个表征七段数码管代码的状态信号。

下面为一个七段数码管译码器的VHDL源代码模型：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY display ISPORT(A：IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);LED7S:OUT STD_LOGIC_VECTOR(6 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE ONE OF display ISBEGINPROCESS(A)BEGINCASE A ISWHEN "0000"=>LED7S<="0111111";--X"3F"->0WHEN "0001"=>LED7S<="0000110";--X"06"->1WHEN "0010"=>LED7S<="1011011";--X"5B"->2WHEN "0011"=>LED7S<="1001111";--X"4F"->3WHEN "0100"=>LED7S<="1100110";--X"66"->4WHEN "0101"=>LED7S<="1101101";--X"6D"->5WHEN "0110"=>LED7S<="1111101";--X"7D"->6WHEN "0111"=>LED7S<="0000111";--X"07"->7WHEN "1000"=>LED7S<="1111111";--X"7F"->8WHEN "1001"=>LED7S<="1101111";--X"6F"->9WHEN "1010"=>LED7S<="1110111";--X"77"->10WHEN "1011"=>LED7S<="1111100";--X"7C"->11WHEN "1100"=>LED7S<="0111001";--X"39"->12WHEN "1101"=>LED7S<="1011110";--X"5E"->13WHEN "1110"=>LED7S<="1111001";--X"79"->14WHEN "1111"=>LED7S<="1110001";--X"71"->15WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END PROCESS;END;编译、综合、仿真本例程，并对其仿真波形作出分析说明。

实验一 组合逻辑电路的设计一、实验目的：1、 掌握组合逻辑电路的设计方法。

2、 掌握组合逻辑电路的静态测试方法。

3、 加深FPGA 设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。

4、 理解“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。

5、 理解组合逻辑电路的特点。

二、实验的硬件要求：1、 EDA/SOPC 实验箱。

2、 计算机。

三、实验原理1、组合逻辑电路的定义数字逻辑电路可分为两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。

组合逻辑电路中不包含记忆单元（触发器、锁存器等），主要由逻辑门电路构成，电路在任何时刻的输出只和当前时刻的输入有关，而与以前的输入无关。

时序电路则是指包含了记忆单元的逻辑电路，其输出不仅跟当前电路的输入有关，还和输入信号作用前电路的状态有关。

通常组合逻辑电路可以用图1.1所示结构来描述。

其中，X0、X1、…、Xn 为输入信号， L0、L1、…、Lm 为输出信号。

输入和输出之间的逻辑函数关系可用式1.1表示： 2、组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路的设计任务是根据给定的逻辑功能，求出可实现该逻辑功能的最合理组 合电路。

理解组合逻辑电路的设计概念应该分两个层次：（1）设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；（2）考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的，设计最优化是设计人员必须努力达到的目标。

在设计组合逻辑电路时，首先需要对实际问题进行逻辑抽象，列出真值表，建立起逻辑模型；然后利用代数法或卡诺图法简化逻辑函数，找到最简或最合理的函数表达式；根据简化的逻辑函数画出逻辑图，并验证电路的功能完整性。

设计过程中还应该考虑到一些实际的工程问题，如被选门电路的驱动能力、扇出系数是否足够，信号传递延时是否合乎要求等。

组合电路的基本设计步骤可用图1.2来表示。

3、组合逻辑电路的特点及设计时的注意事项①组合逻辑电路的输出具有立即性，即输入发生变化时，输出立即变化。

（实际电路中图 1.1 组合逻辑电路框图L0=F0(X0,X1,²²²Xn)² ² ²Lm=F0(X0,X1,²²²Xn)（1.1）图 1.2 组合电路设计步骤示意图图还要考虑器件和导线产生的延时）。