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第1篇一、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本概念和组成原理；2. 掌握组合逻辑电路的设计方法；3. 学会使用逻辑门电路实现组合逻辑电路；4. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理组合逻辑电路是一种在任意时刻，其输出仅与该时刻的输入有关的逻辑电路。
其基本组成单元是逻辑门，包括与门、或门、非门、异或门等。
通过这些逻辑门可以实现各种组合逻辑功能。
三、实验器材1. 74LS00芯片（四路2输入与非门）；2. 74LS20芯片（四路2输入或门）；3. 74LS86芯片（四路2输入异或门）；4. 74LS32芯片（四路2输入或非门）；5. 逻辑电平转换器；6. 电源；7. 连接线；8. 实验板。
四、实验步骤1. 设计组合逻辑电路根据实验要求，设计一个组合逻辑电路，例如：设计一个3位奇偶校验电路。
2. 画出逻辑电路图根据设计要求，画出组合逻辑电路的逻辑图，并标注各个逻辑门的输入输出端口。
3. 搭建实验电路根据逻辑电路图，搭建实验电路。
将各个逻辑门按照电路图连接，并确保连接正确。
4. 测试电路功能使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号，观察输出信号是否符合预期。
五、实验数据及分析1. 设计的3位奇偶校验电路逻辑图如下：```+--------+ +--------+ +--------+| | | | | || A1 |---| A2 |---| A3 || | | | | |+--------+ +--------+ +--------+| | || | || | |+-------+-------+||v+--------+| || F || |+--------+```2. 实验电路搭建及测试根据逻辑电路图，搭建实验电路，并使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号（A1、A2、A3），观察输出信号F是否符合预期。
（1）当A1=0，A2=0，A3=0时，F=0，符合预期；（2）当A1=0，A2=0，A3=1时，F=1，符合预期；（3）当A1=0，A2=1，A3=0时，F=1，符合预期；（4）当A1=0，A2=1，A3=1时，F=0，符合预期；（5）当A1=1，A2=0，A3=0时，F=1，符合预期；（6）当A1=1，A2=0，A3=1时，F=0，符合预期；（7）当A1=1，A2=1，A3=0时，F=0，符合预期；（8）当A1=1，A2=1，A3=1时，F=1，符合预期。
组合逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，主要用于实现逻辑运算和计算功能。
其中，半加器和全加器是组合逻辑电路的两种基本结构，通过它们可以实现数字加法运算。
本文将详细介绍组合逻辑电路的相关知识，包括半加器、全加器以及逻辑运算的原理和应用。
一、半加器半加器是一种简单的数字电路，用于对两个输入进行加法运算，并输出其和及进位。
其结构由两个输入端(A、B)、两个输出端(S、C)组成，其中S表示和，C表示进位。
半加器的真值表如下：A B S C0 0 0 00 1 1 01 0 1 01 1 0 1从真值表可以看出，半加器只能实现单位加法运算，并不能处理进位的问题。
当需要进行多位数的加法运算时，就需要使用全加器来实现。
二、全加器全加器是用于多位数加法运算的重要逻辑电路，它能够处理两个输入以及上一位的进位，并输出本位的和以及进位。
全加器由三个输入端(A、B、Cin)和两个输出端(S、Cout)组成，其中Cin表示上一位的进位，S表示和，Cout表示进位。
全加器的真值表如下：A B Cin S Cout0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1通过全加器的应用，可以实现多位数的加法运算，并能够处理进位的问题，是数字电路中的重要组成部分。
三、逻辑运算除了实现加法运算外，组合逻辑电路还可用于实现逻辑运算，包括与、或、非、异或等运算。
这些逻辑运算能够帮助数字电路实现复杂的逻辑功能，例如比较、判断、选择等。
逻辑运算的应用十分广泛，不仅在计算机系统中大量使用，而且在通信、控制、测量等领域也有着重要的作用。
四、组合逻辑电路的应用组合逻辑电路在数字电路中有着广泛的应用，其不仅可以实现加法运算和逻辑运算，还可以用于构建各种数字系统，包括计数器、时序逻辑电路、状态机、多媒体处理器等。
组合逻辑电路还在通信、控制、仪器仪表等领域得到了广泛的应用，为现代科技的发展提供了重要支持。
第三章组合逻辑电路基本知识点*组合逻辑电路的特点*组合逻辑电路功能的表示方法及相互转换*组合逻辑电路的分析方法和设计方法*常用集成组合逻辑电路的逻辑功能、使用方法和应用举例*组合逻辑电路中的竞争–冒险现象及消除竞争–冒险现象的常用方法3.1概述在数字电路中根据逻辑功能的不同特点，可将其分为两大类：一类是组合逻辑电路，另一类是时序逻辑电路。
组合逻辑电路在逻辑功能上的共同特点是：任意时刻的输出状态仅取决于该时刻的输入状态，与电路原来的状态无关。
在电路结构上的特点是：它是由各种门电路组成的，而且只有从输入到输出的通路，没有从输出到输入的反馈回路。
由于组合逻辑电路的输出状态与电路的原来状态无关，所以组合逻辑电路是一种无记忆功能的电路。
由此可知第二章中介绍的各种门电路都属于组合逻辑电路。
描述一个组合逻辑电路逻辑功能的方法很多，通常有：逻辑函数表达式、真值表、逻辑图、卡诺图、波形图五种。
它们各有特点，又相互联系，还可以相互转换。
3. 2逻辑功能各种表示方法的特点及其相互转换一、逻辑功能各种表示方法的特点1、逻辑函数表达式逻辑表达式是用与、或、非等基本运算来表示输入变量和输出函数因果关系的逻辑代数式。
其特点是形式简单、书写方便，便于进行运算和转换。
但表达式形式不唯一。
2、真值表真值表是根据给定的逻辑问题，把输入变量的各种取值的组合和对应的输出函数值排列成表格。
其特点是：直观、明了，可直接看出输入变量与输出函数各种取值之间的一一对应关系。
真值表具有唯一性。
3、逻辑图逻辑图是用若干基本逻辑符号连接成的电路图。
其特点是：与实际使用的器件有着对应关系，比较接近于实际的电路，但它只反映电路的逻辑功能而不反映电气参数和性能。
同一种逻辑功能可以用多种逻辑图实现，它不具备唯一性。
4、卡诺图卡诺图是按相邻性原则排列的最小项的方格图。
它实际上是真值表的特定的图示形式。
其特点是在化简逻辑函数时比较直观容易掌握。
卡诺图具有唯一性，但化简后的逻辑表达式不是唯一的。
第五章 组合逻辑电路内容提要【熟悉】组合逻辑电路的特点(功能、结构)【掌握】组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法【熟悉】常见的五种组合逻辑电路【掌握】中规模集成组合逻辑电路的应用(扩展与实现组合逻辑函数)【了解】组合逻辑电路中的竞争和险象一．一．网上导学二．二．本章小结三．三．典型例题四．四．习题答案网上导学一. 一. 组合逻辑电路的特点:p123功能：输出仅取决于该时刻的输入而与电路原状态无关(无记忆功能)；结构(无记忆元件,无反馈环路).二. 二. 组合逻辑电路的一般分析方法(组合逻辑电路图→求解逻辑功能):组合逻辑电路图→列出逻辑函数表达式(迭代法,由输入逐级向后推) →求标准表达式或简化的表达式(转换或化简) →列出相应的真值表→判断电路功能。
例5.2.1(异或门) P124分析图5.3.3逻辑电路1. 1. 迭代法求输出逻辑表达式,如图：图中,C=B A +,D=AB,用迭代法求出电路输出逻辑表达式 F=B A B A B A B A AB B A AB B A D C +=++=*+=++=+))(()(2.列出真值表(表5.2.1, P125)分析真值表可知该电路是一个异或门例2. 试分析下面电路1.由上图可知E=AB，D=AC，G=BC，迭代法得F=E+D+G=AB+AC+BC2. 列出相应的真值表由真值表可以看出,该逻辑电路是一个三人多数表决电路。
三. 三.组合逻辑电路的一般设计方法：根据设计要求(要实现的逻辑功能)→画出逻辑电路图.设计要求→列出真值表(确定输入、输出变量及它们的逻辑关系) →化简写出简化的逻辑表达式(→或转换成逻辑器件所需的表达形式)→画出逻辑图。
例5.3.1(多数表决器) P125。
举例：设计一个一位加法器(半加器)电路.1. 1.该电路有两个输入An、Bn和二个输出Sn和Cn,Sn=Bn An Bn An Bn An ⊕=+,Cn=An*Bn3. 3. 画出逻辑图四.组合逻辑电路中的竞争和险象：P126~P129 竞争：因门电路的传输时延而造成多路信号由于经过不同路径产生的时差现象；险象：由竞争产生的错误输出；检查(产生条件：输入存在互补变化；消除：添加冗余项.竞争(B=0)*消除方法：参考例5.4.3(P128)四. 四. 常见的五种组合逻辑电路：p129-p141着重于其功能和输出与输入的对应逻辑关系.1. 1. 编码：将输入信号转换成对应的数码信号；编码器：互斥输入，方块图、逻辑图P130功能表见表5.5.1(P129)优先编码，方块图、逻辑图 、功能表P131；2. 2.译码：将输入的码组翻译变换成对应的输出信号,是编码的逆过程；译码器：二进制译码器, 方块图、逻辑图；功能表见表5.5.3(P133)数字显示译码器：功能表见表5.5.5(P133)七段显示十进制数字十进制数字显示p133；十进制数码显示3.多路选择器：又叫数据选择器,在地址输入端的控制下从多路数据输入中选择一个送到公共输出端.方块图,逻辑图,功能表P134；由功能表可以写出其输出表达式：Y=3121111)()()()(DAADAADAADAA+++4选1多路选择器两种电路4.数值比较器：比较两个二进制数的大小。
P135-137一位二进制数比较器二位二进制数值比较器4. 4.加法器：实现二进制数加法运算全加器,逐位进位加法器,超前加法器。
P137-141半加器,全加器逻辑图, (全加器真值表见表5.5.8P138)逐位进位加法器 (电路简单,连接方便,但运算速度慢),超前进位形成电路 (运算速度快,但电路复杂)三位二进制超前进位加法器五. 五. 中规模集成组合逻辑电路及应用：应用着重于扩展(分级扩展和级联扩展)和实现组合逻辑函数(重点多路选择器和译码器)。
1. 1. 中规模集成译码器74139：2线-4线译码器,功能表、逻辑图 P14274154 ：4线-16线译码器,功能表、逻辑图, P142-143分级扩展：图5.6.3,利用允许端用一片74139和四片74154扩展为6线-64线译级联扩展(补充)：用二片74139实现3线-8线译码器,参考典型例题；2. 2.中规模集成多路选择器74153：双4选1,功能表P144；分级扩展：图5.6.5,用五片74153扩展为双16选1, P147；级联扩展(补充)：用74153实现8选1,参考典型例题；实现组合逻辑函数：例5.6.1,用8选1和4选1实现三变量函数p145-147, 用8选1；用4选1〔注：本书利用对比真值表的方法欠简单明嘹,可用多路选择器的输出表达式和逻辑函数表达式对比的方法, 参考典型例题〕；解：由表 5.6.4得 F’=∑m(2,3,5,6)=C AB C B A BC A C B A +++,与多路选择器比较：F=76543210ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD +++++++F=3210ABD D B A BD A D B A +++,先确定地址输入变量,再确定数据输入变量,得设计四人多数表决电路3. 3. *中规模集成数值比较器；级联扩展：图5.6.9,串行、并行比较,p151(a)串行比较 (b)并行比较4. 4. *中规模集成加法器；四位二进制加法器扩展为十六位二进制加法器5. 5.*中规模集成优先编码器。
8线-3线优先编码器74148功能表级联扩展：本章小结组合逻辑电路是最常见的逻辑电路，其特点是电路的输出仅与该时刻输入的逻辑值有关，而与电路曾输入过什么逻辑值无关。
组合逻辑电路中没有反馈回路, 没有记忆功能。
组合逻辑电路的分析较简单，目的是由逻辑图求出对应的真值表。
组合逻辑电路的设计是分析的逆过程，目的是由给定的任务列出真值表，直至画出逻辑图。
竞争和险象是实际工作中经常遇到的重要问题，它们是由器件的延时造成的。
组合逻辑电路的险象是过渡性的，不会影响稳定值的正确性。
本章着重讨论了几种常见的组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、数值比较器和加法器。
介绍了这些电路的功能、工作原理和应用。
并给出了一些典型的、中规模集成的组合逻辑电路。
通过上述电路的讨论，进一步学习组合逻辑电路的分析和设计方法。
重点、难点：重点：组合逻辑电路的特点,一般分析方法及设计方法；常见组合逻辑电路的功能及输入、输出对应关系；中规模集成组合逻辑电路的扩展和实现组合逻辑函数(多路选择器)；难点：组合逻辑电路的设计。
典型例题(注：2000.1~2001.7试题)填空题：1. 数值比较器是指能判别两个或多个二进制数_____或是否____的电路。
(大小,相等)6. 6. 数据选择器是指能按需要从__________中选择一个送到输出端的电路。
(几个数据输入源)7. 7. 组合电路没有_____功能,它由_______组成。
(记忆,门电路)8. 8. 在组合逻辑电路中,______反馈电路构成的环路。
(没有)9. 9. 当_____编码器的几个输入端同时出现有效信号时,其输出端给出优先权较高的输入信号的代码。
(优先)10. 10. 一个全加器电路,若输入端为An,Bn 和Cn -1,则其加高位的进位端Cn 逻辑表达式为：__________________________________。
(Cn=(Bn An Bn An )Cn -1+AnBn,或 Cn=BnC An n -1+C Bn An n -1+C AnBn n -1+AnBnCn -1)选择题：1. 1. 在以下各种电路中,属于组合电路的有_______。
(A,D)A.编码器B.触发器C.寄存器D.数据选择器2. 2. 组合逻辑电路的设计是指____________。
(A)A. A. 已知逻辑要求,求解逻辑表达式并画逻辑图的过程B. B. 已知逻辑要求,列真值表的过程C. C. 已知逻辑图,求解逻辑功能的过程3. 3. 在大多数情况下,对于译码器而言_________。
(A)A. A. 其输入端数目少于输出端数目B. B. 其输入端数目多于输出端数目C. C. 其输入端数目与输出端数目几乎相同4. 4. 组合逻辑电路中的竞争险象_________________________。
(A)A. A. 一般可通过增加逻辑函数中的冗余项耒消除B. B. “非临界竞争”会造成错误逻辑输出结果C. C. 静态险象会影响输出的稳态值简答题：1. 1. 简述组合电路的特点。
组合电路的输出仅取决于该时刻电路输入状态的组合,而与电路原来的状态无关。
2. 2. 简述对组合逻辑电路分析的一般步骤(说出“真值表”、“逻辑电路图” 、“电路用途” 、“逻辑表达式”等这几个概念的先后顺序及联系)。
根据“逻辑电路图”求得“逻辑表达式”,再由“逻辑表达式”列出“真值表”,最后根据“真值表”说出“电路用途”。
分析、设计及计算题：1. 1. 分析下图电路,写出输出Y 的表达式,说明电路功能。
,,,,013012011010A SA Y A SA Y A A S Y A A S Y ====电路功能为2线一4线译码器。
2. 2. 分析下图电路,写出输出Y 的表达式,说明电路功能。
,,,321B A Y AB B A B A B A Y B A Y =+=+==电路功能为一位数值比较器。
3. 3. 用3线一8线译码器T4138组成的一位全加器实验电路示意图如下图所示,接通电源后,电路并未正常工作,检查电路的错误,画出正确的连线图(文字说明也可)。
该实验电路示意图中,译码器的输入接逻辑开关,输出Si 和Ci 接发光二极管以及它们的逻辑关系,Vcc 和地接电源均是正确的, 电路的唯一错误是3线一8线译码器T4138的允许控制端321,,S S S 没有接电压, 译码器不能正常工作。
正确连接是：1S 应接到高电平(“1”),32,S S 应接到低电平地(“0”)。
4. 4. 试用双四选一数据选择器CC14529实现八选一数据选择器功能(地址端信号A 2A 1A 0,数据输入端信号D 7~D 0)。
CC14529功能表达式见下式,外部引线排列见下图。
电路连接如下图：5. 5.对下图所示电路,写出逻辑函数G,E,S的逻辑表达式。
G+=A+AAB==,,。
一位数值北较器=B==SBBABABBAAAABEB6. 6.2线一4线译码器74139的功能表及器件管脚排列图如下所示。
(1)(1)用两片74139级联,扩展成一个3线一8线译码器(允许添加必要的门电路)；(2)(2)当输入信号D2D1D0为(101)2=(5)10时,输出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0为何值？电路连接如下图：当输入信号D2D1D0为(101)2=(5)10时,输出Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0为11011111。
