实验二 组合逻辑电路功能分析与设计

实验二组合逻辑电路的设计一、实验目的1．设计8段译码器、两路4位二进制比较器，并在实验装置上验证所设计的电路；2．学习用VHDL语句进行逻辑描述。

二、实验要求用VHDL设计8段译码器、两路4位二进制比较器，对CPLD器件进行配置及下载来验证自己的设计，验证电路的外围器件可选用按键输入、指示灯输出。

三、设计方案按键的状态作为输入，输出对应数字的编码，连接到数码管上面可以看到数码管显示对应的数值。

代码：LED.vhdlibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity LED isport(number:in std_logic_vector(3 downto 0);ledout:out std_logic_vector(7 downto 0));end;architecture u1 of LED isbeginwith number selectledout<="00111111"when"0000", --0"00000110"when"0001", --1"01011011"when"0010", --2"01001111"when"0011", --3"01100110"when"0100", --4"01101101"when"0101", --5"01111101"when"0110", --6"00000111"when"0111", --7"01111111"when"1000", --8"01101111"when"1001", --9"01110111"when"1010", --A"01111100"when"1011", --B"00111001"when"1100", --C"01011110"when"1101", --D"01111001"when"1110", --E"01110001"when"1111"; --Fend;实验结果:按下试验箱的按键后，数码管显示按键的状态。

竭诚为您提供优质文档/双击可除组合逻辑电路的设计实验报告篇一：数电实验报告实验二组合逻辑电路的设计实验二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及功能测试方法。

2.熟悉组合电路的特点。

二、实验仪器及材料a)TDs-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。

b)参考元件：74Ls86、74Ls00。

三、预习要求及思考题1．预习要求：1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。

2)组合逻辑电路的功能特点和结构特点.3)中规模集成组件一般分析及设计方法.4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。

2.思考题在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？四、实验原理1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表；2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式；3）画出逻辑图；4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。

五、实验内容1．用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）设计一个一位全加器。

1）列出真值表,如下表2-1。

其中Ai、bi、ci分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；si、ci+1分别为本位和、本位向高位的进位。

2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。

3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）实现的表达式。

4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。

按图选择需要的集成块及门电路连线，将Ai、bi、ci接逻辑开关，输出si、ci+1接发光二极管。

改变输入信号的状态验证真值表。

2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（b），一枪打兔子（c）。

实验二组合逻辑电路分析与设计一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能2、掌握组合逻辑电路的设计方法，并能用最少的逻辑门实现3、熟悉示波器的使用二、实验仪器及器件1、数字电路试验箱，数字万用表，示波器2、74LS00X2、74LS86X1、74S197X1三、实验原理1、组合逻辑电路的分析：对已给定的组合逻辑电路分析其逻辑功能步骤：（1）由给定的组合逻辑电路写函数式；（2）对函数式进行简化或变换；（3）根据最简式列真值表；（4）确认逻辑功能。

2.、组合逻辑电路的设计：就是按照具体逻辑命题设计出最简单的组合电路步骤：（1）根据给定的事件的因果关系列出真值表（2）由真值表写函数式；（3）对函数式进行简化或变换；（4）画出逻辑图，并测试逻辑功能。

四、实验内容1. 设计一个大代码转换电路，输入四位8421 码，输出四位循环码。

2. 用逻辑开关模拟二进制的输入，输出到0-1 显示器上3. 用集成异步下降沿触发的异步计数器74LS197 构成十六进制计数器作为代码转换电路的输入信号源。

74LS197的CLK1作为时钟输入，Q0与CLK２连接，则Q3，Q2，Q1，Q0就是十六进制计数器的输出。

将Q3，Q2，Q1，Q0接“０－１”显示器，CLK１１接手动单步脉冲。

十六进制计数器工作正常后，将Q3，Q2，Q1，Q0连接到代码的输入端，作为8421码输入，注意：在把197的输出接入代码转换输入之前，先要断开原来作为8421码输入的逻辑开关。

检查电路是否正常工作。

4. 用10KHz 的方波作为计数器的脉冲，用示波器观察并记录CLK1，Q3，Q2，Q1，Q0和G３，G２，G１，G０的波形。

注意电压和电压波形图之间的相位关系。

G3G2G1G0Q D Q C Q B Q A0 0 00 0 0 0 0 00 0 01 1 0 0 0 10 0 1 1 0 0 1 00 0 1 0 0 0 1 10 1 1 0 0 1 0 00 1 1 1 0 1 0 10 1 0 1 0 1 1 00 1 0 0 0 1 1 11 1 0 0 1 0 0 01 1 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 0 1 01 1 1 0 1 0 1 11 0 1 0 1 1 0 01 0 1 1 1 1 0 11 0 0 1 1 1 1 01 0 0 0 1 1 1 1表（一）循环码表表（二）多功能发生电路函数表根据卡诺图，可以得到以下结果：G3=QD G2=Q3(+)Q2G1=Q2(+)Q1 G0=Q1(+)Q0逻辑电路图：波形图：CP QAQB QCQD G0G1 G2G3G2与G3相位差从上到下依次为：CP、QA、QB、QC、QD、G0、G1、G2、G3分析：1、CP与Q0同相，Q3的周期是CP的2倍2、CP与Q1同相，Q1的周期是CP的4倍3、CP与Q2同相，Q2的周期是CP的8倍4、CP与Q3同相，Q3的周期是CP的16倍5、CP与G 0同相，G0的周期是CP的4倍6、G1 超前CP 一个CP周期，G1的周期是CP的8倍7、CP与G2同相，G2的周期是CP的16倍8、G3滞后CP 4个CP周期，G3的周期是CP的16倍五、心得体会1、通过分析真值表，利用卡诺图化简，从而得出输入与输出相对应的关系。

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。

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。

对应的各位码如下表所示。

2、实验逻辑函数式：
实际实验逻辑表达式（用一异或门代替与或门）：
3、实际实验逻辑图：
4、实际实验操作图
二、实验操作记录
1，检测转换电路：
2，实测波形图
10hz方波：
G3 G2 G1 G0波形：
B1 B2 B3 B4波形图：
由以上波形图张图绘制出总的时序图如下：
三、心得与体会
1、这次实验所用器材用了异或门74LS86和异步计数器74LS197.分析组合逻辑电路
时，要先由给定的组合逻辑电路写函数式，然后对函数式进行化简或变换，再根据最简式列真值表，最后确认逻辑功能。

设计组合逻辑电路时，则应先根据给定事件的因果关系列出真值表，然后由真值表写函数式，再对函数式进行化简或变换，最后画出逻辑图，并测试逻辑功能。

2、对示波器的操作仍不够熟悉，在将示波器连接到实验箱的测试端时总是忘了要接地，
致使示波器显示信号不正常。

3、在比较波形时，借用同学的接口同时加载4个波形容易做出总的时序图。

实验二 组合逻辑电路一、实验目的1、熟悉组合逻辑电路的一些特点及一般分析、设计方法。

2、熟悉中规模集成电路典型的基本逻辑功能和简单应用设计。

二、实验器材1、直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表、示波器2、74LS00、74LS04、74LS10、74LS20、74LS51、74LS86、74LS138、74LS148、74LS151、 74LS153三、实验内容和步骤 1、组合逻辑电路分析（1）图2-1是用SSI 实现的组合逻辑电路。

74LS51芯片是“与或非”门（CD AB Y +=）, 74LS86芯片是“异或”门（B A Y ⊕=）。

建立实验电路，三个输入变量分别用三个 逻辑开关加载数值，两个输出变量的状态分别用两只LED 观察。

观察并记录输出变 量相应的状态变化。

整理结果形成真值表并进行分析，写出输出函数的逻辑表达式， 描述该逻辑电路所实现的逻辑功能。

（2）图2-2和2-3是用MSI 实现的组合逻辑电路。

图2-2中的74LS138芯片是“3-8译码 器”，74LS20芯片是“与非”门（ABCD Y =）图2-3中的74LS153芯片是四选一 数据选择器。

建立实验电路，对两个逻辑电路进行分析，列出真值表，写出函数的逻 辑表达式，描述逻辑电路所实现的功能。

图2-1：SSI 组合逻辑电路图2-2 ：MSI 组合逻辑电路（74LS138）2、组合逻辑电路设计（1）SSI 逻辑门电路设计——裁判表决电路举重比赛有三名裁判：一个主裁判A 、两个副裁判B 和C 。

在杠铃是否完全举起裁 决中，最终结果取决于至少两名裁判的裁决，其中必须要有主裁判。

如果最终的裁决 为杠铃举起成功，则输出“有效”指示灯亮，否则杠铃举起失败。

（2）MSI 逻辑器件设计——路灯控制电路用74LS151芯片和逻辑门，设计一个路灯控制电路，要求能够在四个不同的地方都 能任意的开灯和关灯。

四、实验结果、电路分析及电路设计方案1、组合逻辑电路分析 （1）图2-1： 逻辑表达式：)()(11i i i i i i i i i i B A C S B A C B A C ⊕⊕=⊕+=--逻辑功能：实现A i 、B i 、C i-1三个一位二进制数 的加法运算功能，即全加器。

实验二 组合逻辑电路一、实验目的1.掌握组和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、实验仪器及器件1.仪器：数字电路学习机2.器件：74LS00 二输入端四与非门 3片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片三、实验内容1.组合逻辑电路功能测试(1).用2片74LS00按图2.1连线，为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。

(2).图中A 、B 、C 接电平开关，Y1、Y2接发光管电平显示(3).按表2.1要求，改变A 、B 、C 的状态，填表并写出Y1、Y2的逻辑表达式。

(4).将运算结果与实验比较。

Y1=A+B2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能。

根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y 是A 、B 的异或，而进位Z 是A 、B 相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成，如图2.2。

(1).用异或门和与非门接成以上电路。

输入A 、B 接电平开关，输出Y 、Z 接电平显示。

(2).按表2.2要求改变A 、B 状态，填表。

3.测试全加器的逻辑功能。

(1).写出图2.3电路的逻辑表达式。

(2).根据逻辑表达式列真值表。

(3).根据真值表画逻辑函数SiCi 的卡诺图。

111S i C i4.测试用异或门、与或门和非门组成的全加器的功能。

全加器可以用两个半加器和两个与门一个或门组成，在实验中，常用一块双异或门、一个与或非门和一个与非门实现。

(1).写出用异或门、与或非门和非门实现全加器的逻辑表达式，画出逻辑电路图。

(2).连接电路图，注意“与或非”门中不用的“与门”输入端要接地。

(3).按表2.4记录Si 和Ci 的状态。

1-⊕⊕=i i C B A S ，AB C B A C i i +⊕=-1)(A i S iB i+ C i C i-1四、 1.整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。