数字电子技术-组合逻辑电路

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、实验原理及其实验元件
实验原理：参照指导书对应内容结合自己理解写
实验箱、芯片（74LS00、74LS10、74LS54、74LS86）、导线。

三、实验内容及其步骤
数字电子技术基础
组合逻辑电路（半加器、全加器及逻辑运算）
[班级] [姓名] [学号]
[日期]
2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。

用一片（74LS86）和（74LS00）组成半加器。

3.测试用异或门、与或门和非门组成的全加
器的逻辑功能。

S
CO
设计性实验
设计一个“三个一至电路”。

电路有三个输入端，一个输出端。

当三个输入端变量A、B、C状态一致时，输出F为“1”；当三个变量状态不一致时，输出F为“0”。

（要求：用与非门组成电路。

）
步骤：
1)列真值表：
2)写出逻辑表达式:
()()
ABC
C
B
A
F⋅
=
3)画逻辑电路图：
A
B
C
F
4)验证：
所得实验结论与理论值相等，说明实验成功。

5)按下图连接实验电路。

A
B。

实验一组合逻辑电路设计与分析1.实验目的（1）学会组合逻辑电路的特点；（2）利用逻辑转换仪对组合逻辑电路进行分析与设计。

2.实验原理组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路：特点是任何时刻的输出仅仅取决于同一时刻输入信号的取值组合。

根据电路确定功能，是分析组合逻辑电路的过程，一般按图1-1所示步骤进行分析。

图1-1 组合逻辑电路的分析步骤根据要求求解电路，是设计组合逻辑电路的过程，一般按图1-2所示步骤进行设计。

图1-2 组合逻辑电路的设计步骤3.实验电路及步骤（1）利用逻辑转换仪对已知逻辑电路进行分析。

a.按图1-3所示连接电路。

b.在逻辑转换仪面板上单击由逻辑电路转换为真值表的按钮和由真值表导出简化表达式后，得到如图1-4所示结果。

观察真值表，我们发现：当四个输入变量A,B,C,D中1的个数为奇数时，输出为0，而当四个输入变量A,B,C,D 中1的个数为偶数时，输出为1。

因此这是一个四位输入信号的奇偶校验电路。

图1-4 经分析得到的真值表和表达式（2）根据要求利用逻辑转换仪进行逻辑电路的设计。

a.问题提出：有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外线三种类型不同的火灾探测器。

为了防止误报警，只有当其中有两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计报警控制信号的电路。

b.在逻辑转换仪面板上根据下列分析出真值表如图1-5所示：由于探测器发出的火灾探测信号也只有两种可能，一种是高电平（1），表示有火灾报警；一种是低电平（0），表示正常无火灾报警。

因此，令A、B、C分别表示烟感、温感、紫外线三种探测器的探测输出信号，为报警控制电路的输入、令F 为报警控制电路的输出。

图1-5 经分析得到的真值表（3）在逻辑转换仪面板上单击由真值表到处简化表达式的按钮后得到最简化表达式AC+AB+BC。

4.实验心得通过本次实验的学习，我们复习了数电课本关于组合逻辑电路分析与设计的相关知识，掌握了逻辑转换仪的功能及其使用方法。

《数字电⼦技术基础》复习指导（第四章）第四章组合逻辑电路⼀、本章知识点(⼀)概念1.组合电路：电路在任⼀时刻输出仅取决于该时刻的输⼊，⽽与电路原来的状态⽆关。

电路结构特点：只有门电路，不含存储（记忆）单元。

2.编码器的逻辑功能：把输⼊的每⼀个⾼、低电平信号编成⼀个对应的⼆进制代码。

优先编码器：⼏个输⼊信号同时出现时，只对其中优先权最⾼的⼀个进⾏编码。

3.译码器的逻辑功能：输⼊⼆进制代码，输出⾼、低电平信号。

显⽰译码器：半导体数码管(LED数码管)、液晶显⽰器(LCD)4.数据选择器：从⼀组输⼊数据中选出某⼀个输出的电路，也称为多路开关。

5.加法器半加器：不考虑来⾃低位的进位的两个1位⼆进制数相加的电路。

全加器：带低位进位的两个 1 位⼆进制数相加的电路。

超前进位加法器与串⾏进位加法器相⽐虽然电路⽐较复杂，但其速度快。

6.数值⽐较器：⽐较两个数字⼤⼩的各种逻辑电路。

7.组合逻辑电路中的竞争⼀冒险现象竞争：门电路两个输⼊信号同时向相反跳变(⼀个从1变0，另⼀个从0变1)的现象。

竞争-冒险：由于竞争⽽在电路输出端可能产⽣尖峰脉冲的现象。

消除竞争⼀冒险现象的⽅法：接⼊滤波电容、引⼊选通脉冲、修改逻辑设计(⼆)组合逻辑电路的分析⽅法分析步骤：1.由图写出逻辑函数式，并作适当化简；注意：写逻辑函数式时从输⼊到输出逐级写出。

2.由函数式列出真值表；3.根据真值表说明电路功能。

(三)组合逻辑电路的设计⽅法设计步骤：1.逻辑抽象：设计要求----⽂字描述的具有⼀定因果关系的事件。

逻辑要求---真值表(1) 设定变量--根据因果关系确定输⼊、输出变量；(2)状态赋值：定义逻辑状态的含意输⼊、输出变量的两种不同状态分别⽤0、1代表。

(3)列出真值表2.由真值表写出逻辑函数式真值表→函数式，有时可省略。

3.选定器件的类型可选⽤⼩规模门电路，中规模常⽤组合逻辑器件或可编程逻辑器件。

4.函数化简或变换式(1)⽤门电路进⾏设计：从真值表----卡诺图/公式法化简。

第六次课：组合逻辑电路的分析与设计课时：4一、教学目标：知识目标：1、组合逻辑电路的分析方法能力目标：1、组合逻辑电路的设计方法素质目标：二、教学重难点：重难点：掌握组合逻辑电路的设计方法三、教学方法及教具：讲授法四、课程类型：新课教学五、教学过程：引入：前面我们学习了逻辑函数的几种表示方法及其相互转换，今天我们在此基础上学习组合逻辑电路的分析与设计方法。

新课教学：1、组合逻辑函数的分析方法定义：在任意时刻，电路的稳定输出只取决于该时刻的输入，与信号作用之前电路原来的状态无关的逻辑电路。

特点：电路中没有记忆性器件，是由各种逻辑门电路构成，输出与输入之间没有反馈通路，所以组合电路没有记忆功能。

组合逻辑电路的分析步骤：（1）根据给定的逻辑图写出逻辑表达式。

（2）将表达式化简（适合使用代数化简法化简）。

（3）根据表达式列出真值表（4）描述电路的逻辑功能例1：组合电路如图所示，试分析其功能解：1.根据逻辑图写出函数表达式并将其化简=+Y+⋅⋅=ACACBCABABBC2.根据表达式列出真值表3.根据真值表分析其逻辑功能由真值表可以看出：当输入A、B、C中有2和或3个为1时，输出Y为1，否则输出Y为0。

所以这个电路实际上是一种3人表决用的组合电路：只要有2票或3票同意，表决就通过。

例2：组合电路如图所示，试分析其功能解：1.根据逻辑图写出逻辑表达式并将其化简++=Y+=++=A+++BBABABBCCABBA2.根据表达式列出真值表3.根据真值表分析其逻辑功能电路的输出Y只与输入A、B有关，而与输入C无关。

Y和A、B的逻辑关系为：A、B中只要一为0，Y=1；A、B全为1时，Y=0。

所以Y和A、B的逻辑关系为与非运算的关系。

用与非门实现为：=+BABAY=2、组合逻辑函数的设计方法设计步骤：（1）逻辑抽象：根据命题要求确定输入、输出变量并定义其取值0、1的含义（2）列出真值表（3）写出逻辑表达式并将其化简（4）画出逻辑图例3：设计一个楼上、楼下开关的控制逻辑电路来控制楼梯上的路灯，使之在上楼前，用楼下开关打开电灯，上楼后，用楼上开关关灭电灯；或者在下楼前，用楼上开关打开电灯，下楼后，用楼下开关关灭电灯。

《数字电子技术》组合逻辑电路（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=AiBi AiBi +、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，1i C -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：i i i i-1i i i i i i S =A B C C =(A B )C +A B ⊕⊕⊕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74LA86 二输入端四异或门 1片74LS54 四组输入与或非门 1片四、预习要求1、预习组合逻辑电路的分析方法。