实验一 组合逻辑电路的设计与测试教学提纲

文章标题：深度探析：组合逻辑电路的设计与测试实验1. 前言组合逻辑电路是数字电路中的重要组成部分，它在计算机领域、通信领域、工业控制等领域都有着广泛的应用。

在本文中，我们将深入探讨组合逻辑电路的设计与测试实验，旨在帮助读者更深入地理解这一主题。

2. 组合逻辑电路的基本原理组合逻辑电路由多个逻辑门按照一定的逻辑功能组成，并且没有存储功能。

其输入变量的取值和逻辑门的连接方式确定了输出变量的取值。

在组合逻辑电路中，常见的逻辑门包括与门、或门、非门等。

通过这些逻辑门的组合，可以实现各种复杂的逻辑功能。

3. 组合逻辑电路的设计方法（1）真值表法：通过列出输入变量的所有可能取值，计算输出的取值，得到真值表。

然后根据真值表来设计逻辑门的连接方式。

（2）卡诺图法：将真值表中的1和0用图形方式表示出来，然后通过化简操作，得到最简的逻辑表达式。

（3）逻辑代数法：利用逻辑代数的基本定理，将逻辑函数化简到最简形式。

4. 组合逻辑电路的测试实验组合逻辑电路的测试实验是为了验证设计的电路是否符合设计要求和功能。

常用的测试方法包括输入端给定法、输出端测量法、故障诊断法等。

在进行测试实验时，需要注意测试的充分性和有效性，避免遗漏潜在的故障。

5. 个人观点和理解组合逻辑电路的设计与测试实验是数字电路课程中非常重要的一部分，它不仅需要对逻辑门的基本原理有深入的理解，还需要具备灵活运用逻辑门的能力。

测试实验则是验证设计是否符合要求，是课程中的一次实际应用练习。

6. 总结与回顾通过本文的探讨，我们更深入地了解了组合逻辑电路的设计与测试实验。

通过对其基本原理和设计方法的分析，我们可以更好地掌握其设计和实验的要点。

在参与实验的过程中，我们也能够理解数字电路理论知识的实际应用。

结语组合逻辑电路的设计与测试实验是一门充满挑战的学科，通过不断地学习和实践，我们可以逐步掌握其中的精髓，为将来的应用打下坚实的基础。

在此，我希望读者能够在实践中不断提升自己，探索数字电路领域更多的精彩，期待你也能在这片领域中取得更多的成就。

实验1门电路功能测试及组合逻辑电路设计实验1门电路功能测试及组合逻辑电路设计1 实验⽬的（1）掌握常⽤门电路的逻辑功能及测试⽅法。

（2）掌握⽤⼩规模集成电路设计组合逻辑电路的⽅法。

2实验仪器设备与主要器件数字电路实验箱⼀个；电压源⼀台；双踪⽰波器⼀台；74LS00（四2输⼊与⾮门）⼀⽚;74LS10（三3输⼊与⾮门）⼀⽚；74LS04（六反相器）⼀⽚。

3实验原理（1）静态逻辑功能测试静态逻辑功能测试⽤来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。

实验时，可将74LS00中的⼀个与⾮门的输⼊端A、B分别作为输⼊逻辑变量，加⾼、低电平，观察输出电平是否符合表1的与⾮门真值表。

测试电路如图1所⽰。

实验输⼊端ＡＢ输⼊的⾼低电平由数字电路实验箱中逻辑电平产⽣电路。

输出Ｆ可直接插⾄逻辑电平指⽰电路的某⼀路进⾏显⽰。

图1表１７４LS00与⾮门真值表（2）动态逻辑功能测试动态逻辑功能测试输⼊信号波形和电路图如图2及图3所⽰。

0Vit 图2U1A74LS00D (A)V(B)K=1或0图3动态测试⽤于数字系统运⾏中逻辑功能的检查。

测试时，电路输⼊串⾏数字信号，⽤⽰波器⽐较输⼊与输出信号波形，以此来确定电路的功能。

实验时。

与⾮门输⼊端A加1kHz的脉冲信号Vi，如图2所⽰，另⼀端加上开关信号，观察Ｆ输出波形是否符合功能要求。

４实验内容（１）对７４ＬＳ００进⾏功能测试，按图１实现静态测试，测试结果与表１对照，说明测试的门电路功能是否正确；按图２实现动态功能测试，画出输⼊输出的同步波形图，并说明实验所得的波形是否符合功能要求。

实验1仿真图仿真结果图实验结果；静态测试与表1相符，即74ＬＳ00的四个与⾮门功能均正确。

动态测试结果如下图，波形符合与⾮门功能要求。

（２）分析图４所⽰电路的逻辑功能，将测试结果填⼊表２的Ｆ列中，并写出逻辑表达式。

74LS00N图4实验结果：测试结果如表２所⽰。

逻辑表达式：Ｆ＝ＡＢ＋ＢＣ＋ＡＣ表2 测试结果表（３）设计⼀个控制楼梯电灯的开关控制器。

《组合逻辑电路》教案一、教学目标1. 理解组合逻辑电路的基本概念和原理。

2. 掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

3. 能够运用组合逻辑电路解决实际问题。

二、教学内容1. 组合逻辑电路的基本概念：什么是组合逻辑电路，组合逻辑电路的特点。

2. 组合逻辑电路的原理：组合逻辑电路的构成，组合逻辑电路的工作原理。

3. 组合逻辑电路的分析方法：组合逻辑电路的分析步骤，如何判断组合逻辑电路的功能。

4. 组合逻辑电路的设计方法：组合逻辑电路的设计步骤，如何选择适当的逻辑门实现组合逻辑电路。

5. 组合逻辑电路的应用：组合逻辑电路在实际中的应用案例，如何利用组合逻辑电路解决问题。

三、教学方法1. 讲授法：讲解组合逻辑电路的基本概念、原理和分析方法。

2. 案例分析法：分析组合逻辑电路的实际应用案例，让学生更好地理解组合逻辑电路的应用。

3. 实践操作法：让学生通过实际操作，设计组合逻辑电路，提高学生的实际动手能力。

四、教学准备1. 教学PPT：制作组合逻辑电路的教学PPT，用于辅助讲解和展示。

2. 教学案例：准备一些组合逻辑电路的实际应用案例，用于分析。

3. 实验器材：准备一些逻辑门电路元件，让学生进行实践操作。

五、教学过程1. 导入：通过简单的逻辑门电路实例，引入组合逻辑电路的概念。

2. 讲解：讲解组合逻辑电路的基本概念、原理和分析方法。

3. 分析：分析一些组合逻辑电路的实际应用案例，让学生理解组合逻辑电路的应用。

4. 设计：让学生分组设计一些组合逻辑电路，并进行展示和讲解。

5. 总结：总结本节课的重点内容，布置课后作业。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对组合逻辑电路基本概念的理解程度。

3. 设计作业：评估学生设计的组合逻辑电路方案，检查其分析和实现能力。

七、教学难点与解决策略1. 组合逻辑电路的复杂性：通过实例分析和简化方法，帮助学生理解复杂的组合逻辑电路。

2. 设计方法的灵活运用：引导学生运用创造性思维，灵活运用设计方法。

实验名称组合逻辑电路分析、设计与测试一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析与测试方法；2.掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

二、实验原理1.组合逻辑电路的分析与测试组合逻辑电路是最常见的逻辑电路，即通过基本的门电路（比如与门，与非门，或门，或非门等）来组合成具有一定功能的逻辑电路。

组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式，或者列出真值表，从而确定该电路的逻辑功能。

组合逻辑电路的测试，就运用实验设备和仪器，搭建出实验电路，测试输入信号和输出信号是否符合理论分析出来的逻辑关系，从而验证该电路的逻辑功能。

组合逻辑电路的分析与测试的步骤通常是：（1）根据给定的组合逻辑电路图，列出输入量和中间量、输出量的逻辑表达式；（2）根据所得的逻辑式列出相应的真值表或者卡诺图；（3）根据真值表分析出组合逻辑电路的逻辑功能；（4）运用实验设备和器件搭建出该电路，测试其逻辑功能。

2.组合逻辑电路的设计与测试组合逻辑电路的设计与测试，就是根据设计的功能要求，列出输入量与输出量之间的真值表，通过化简获得输入量与输出量之间的逻辑表达式，然后根据逻辑表达式用相应的门电路设计该组合逻辑电路，然后运用实验设备与器件搭建实验电路，测试该电路是否符合设计要求。

组合逻辑电路的设计与测试的步骤通常是：（1）根据设计的功能要求，列出真值表或者卡诺图；（2）化简逻辑函数，得到最简的逻辑表达式；（3）根据最简的逻辑表达式，画出逻辑电路；（4）搭建实验电路，测试所设计的电路是否满足要求。

三、预习要求1.阅读理论教材上有关组合逻辑电路的分析与综合以及半加器等章节内容，以达到明确实验内容的目的。

2.查阅附录有关芯片管脚定义和相关的预备材料。

四、实验设备与仪器1.数字电路实验箱；2.芯片74LS00；74LS20。

五、实验内容1.半加器逻辑电路的分析与测试SC图5.5.1 半加器的逻辑电路（1） 根据图5.5.1写出中间量（1Z 、2Z 和3Z ）和输出量（S 和C ）关于输入量（A 和B ）的逻辑表达式。

组合逻辑电路的设计与测试实验原理和内容大家好，今天我们来聊聊组合逻辑电路的设计与测试实验原理和内容。

组合逻辑电路是由基本的逻辑门组成的电路，它可以实现各种逻辑功能。

那么，我们该如何设计一个组合逻辑电路呢？我们需要了解逻辑门的基本原理。

接下来，我将为大家详细介绍组合逻辑电路的设计与测试实验原理和内容。

1. 组合逻辑电路的设计组合逻辑电路的设计主要包括以下几个步骤：(1)确定电路的功能需求。

在设计组合逻辑电路之前，我们需要明确电路的功能需求，这将有助于我们选择合适的逻辑门和元器件。

(2)选择合适的逻辑门。

组合逻辑电路常用的逻辑门有与门、或门、非门等。

我们需要根据功能需求选择合适的逻辑门。

(3)连接逻辑门。

将选择好的逻辑门按照一定的顺序和方式连接起来，形成一个完整的组合逻辑电路。

(4)进行仿真和验证。

在实际搭建组合逻辑电路之前，我们可以使用仿真软件对其进行模拟，以检查电路设计的正确性。

如果仿真结果符合预期，那么我们就可以开始实际搭建组合逻辑电路了。

2. 组合逻辑电路的测试实验组合逻辑电路的测试实验主要包括以下几个步骤：(1)搭建组合逻辑电路。

在测试实验之前，我们需要根据设计图纸搭建出组合逻辑电路。

(2)输入信号。

为组合逻辑电路提供输入信号，观察输出结果是否符合预期。

(3)分析结果。

分析组合逻辑电路的实际输出结果，判断其是否满足功能需求。

如果输出结果不符合预期，那么我们需要进一步分析原因，找出问题所在。

(4)调整优化。

根据分析结果，对组合逻辑电路进行调整优化，使其性能更加优越。

通过以上步骤，我们可以完成组合逻辑电路的设计与测试实验。

实际操作过程中可能会遇到各种问题，但只要我们勇于尝试、不断学习，就一定能够克服困难，取得成功。

组合逻辑电路的设计与测试实验是一个充满挑战和乐趣的过程。

希望大家在学习过程中，能够充分发挥自己的想象力和创造力，设计出更多有趣的组合逻辑电路，为科技发展做出贡献。

谢谢大家！。

实验一 组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的掌握组合逻辑电路的设计与测试方法 二、实验原理1、 使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。

设计组合电路的一般步骤如图所示。

图1－1 组合逻辑电路设计流程图根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。

然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。

并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。

根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。

最后，用实验来验证设计的正确性。

2、 组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。

当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。

设计步骤：根据题意列出真值表如表1－1所示，再填入卡诺图表1－2中。

表1－1表1－2由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式 Z ＝ABC ＋BCD ＋ACD ＋ABD＝ABC ACD BCD ABC ⋅⋅⋅图1－2 表决电路逻辑图用实验验证逻辑功能在实验装置适当位置选定三个14P插座，按照集成块定位标记插好集成块CC4012。

按图1－2接线，输入端A、B、C、D接至逻辑开关输出插口，输出端Z接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与表1－1进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。

三、实验设备与器件1、＋5V直流电源2、逻辑电平开关3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表5、 CC4011×2（74LS00） CC4012×3（74LS20） CC4030（74LS86）四、实验内容（预习课本P192）1、设计用与非门组成的半加器电路。

要求按本文所述的设计步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。

2、设计一个一位全加器，要求用异或门和与非门组成。

五、实验预习要求1、根据实验任务要求设计组合电路，并根据所给的标准器件画出逻辑图。

2、如何用最简单的方法验证“与或非”门的逻辑功能是否完好？3、“与或非”门中，当某一组与端不用时，应作如何处理？六、实验报告1、列写实验任务的设计过程，画出设计的电路图。

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）。