实验4 组合逻辑电路设计
- 格式：doc
- 大小：641.50 KB
- 文档页数：12
数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
1 实验四 组合逻辑电路研究（设计性实验）
一、实验目的
1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。
2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。
3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。
4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。
二、实验所用仪器设备
1．Multisim10中的虚拟仪器
2．Quartus II中的功能仿真工具
3．GW48-EDA实验开发系统
三、实验说明
1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行
（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。
（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。
（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。
（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。
2. 常见的SSI和MSI的型号
（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2输入与门74LS08等。
（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
2 位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。
四、实验内容
（一）基本命题
1．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：
（1）F1：检测到输入数字能被3整除。
（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。
（3）F3：检测到输入数字小于7。
自选逻辑器件，列出设计步骤，画出逻辑电路图，记录测试结果。
解：
（1）逻辑器件：二-十进制译码器74HC52 三输入端与非门7410
八输入端与非门7430 指示灯
（2）由已知的命题得到以下的真值表表1
输入 输出
D C B A F1 F2 F3
0 0 0 0 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 1 0 1
0 1 0 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 1
0 1 1 0 1 1 1
0 1 1 1 0 1 1
1 0 0 0 0 1 0
1 0 0 1 1 1 0
表1
（3）根据真值表的输入、输出的关系，选定元器件，设计电路图图1 数字逻辑与电路实验
学号：123012010080
姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
3
图1
（4）根据测试，输出的结果如下表2
输入 输出
D C B A X1 X2 X3
0 0 0 0 不亮 不亮 亮
0 0 0 1 不亮 不亮 亮
0 0 1 0 不亮 不亮 亮
0 0 1 1 亮 不亮 亮
0 1 0 0 不亮 亮 亮
0 1 0 1 不亮 亮 亮
0 1 1 0 亮 亮 亮
0 1 1 1 不亮 亮 亮
1 0 0 0 不亮 亮 不亮
1 0 0 1 亮 亮 不亮
表2
2．用8-3线优先编码器74LS148、七段字符译码器74LS248和数码管组成编码、译码、显示电路；编码器8个数据输入端接至8个编码开关，自拟实验步骤，记录实验结果，说明电路具备的功能。
数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
4 (1) 逻辑设计器材：电源、开关、8-3线优先编码器74LS148、七段字符译码器74LS248和数码管组，以及500欧姆电阻
(2) 根据题目要求，设计如下的电路图 图2
(3)
图2
（3）记录实验结果
开关 数码管
J6 J2 J1 J3 J4 J5 J7 J8 显示
* * * * * * * 0 0
* * * * * * 0 1 1
* * * * * 0 1 1 2
* * * * 0 1 1 1 3
* * * 0 1 1 1 1 4
* * 0 1 1 1 1 1 5
* 0 1 1 1 1 1 1 6
0 1 1 1 1 1 1 1 7
1 1 1 1 1 1 1 1 7
表3 数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
5 （4）电路功能说明：该电路有八个控制输入的开关，控制输入的高低电平，如表3所示的，八个端对应的是8-3线优先编码器74LS148八个输入端，然后连接七段字符译码器74LS248的三个输入端，达到的功能是通过改变输入的高低电平，控制数码管的显示。
（二） 扩展命题 （每人选1题）
1. 用异或门74LS86和四位全加器74LS283实现有符号三位全减器（实验电路参考下图），要求用译码显示电路显示其差，并将结果填入表3.2中。
表3.2
A4 A3 A2 A1 B4 B3 B2 B1 数码显示结果
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1
0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0
…… …… ……
1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0
人类参考电路图
2.有4种血型O、A、B、AB，输血时，输血者和受血者的血型必须符合一定的规律，否则将出现生命危险，试用4选1数据选择器和最少的与非门设计一个血型符合判断器。输血者和受血者的血型符合的规律如下：
数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
6
解：（1）以MN代表输血者的血型，PQ代表受血者的血型，Z代表配对的结果，用00代表o型血，01代表A型血，10代表B型血，11代表AB型
（2）依照题意可得如下表真值表 表2-2
输入（输血者） 输入（受血者） 配对结果
M N P Q Z
0 0 0 0 1
0 0 0 1 1
0 0 1 0 1
0 0 1 1 1
0 1 0 0 0
0 1 0 1 1
0 1 1 0 0
0 1 1 1 1
1 0 0 0 0
1 0 0 1 0
1 0 1 0 1
1 0 1 1 1
1 1 0 0 0
1 1 0 1 0
1 1 1 0 0
1 1 1 1 1
表2-2 输血者 A
B
AB
O A
B
AB
O 受
血者 数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
7 (3)电路图如下图
3. 利用两个4位二进制全加器和与非门，设计一个1位NBCD码的全加器，输出结果如下表所示，画出设计电路图，检测电路运算功能。
4*. 设计一个四人（A，B，C，D）无弃权表决器电路（多数赞成则提案通过F）。本设计要求用16选1数据选择器实现。
解：（1）依照题意可得如下表4-1的真值表
输入 输出
D C B A F
0 0 0 0 0
0 0 0 1 0
0 0 1 0 0 数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
8 0 0
1 1 0
0 1 0 0 0
0 1 0 1 0
0 1 1 0 0
0 1 1 1 1
1 0 0 0 0
1 0 0 1 0
1 0 1 0 0
1 0 1 1 1
1 1 0 0 0
1 1 0 1 1
1 1 1 0 1
1 1 1 1 1
表4-1
（2）利用两个8选1 数据选择器74LS151搭建成题目要求的16选1数据选择器，并设计电路图 图4-1
数字逻辑与电路实验
学号：123012010080 姓名：黄武松 Email：1053756676@ 2年 月 日
9 图4-1
5*. 设计一个对两个2位无符号的二进制数进行比较的电路。根据第一个数是否大于，等于，小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为1。
解：（1）依照题意可得如下表5-1的真值表
输入 输出
S1 S2
A B C D F1(S1S2)
0 0 0 0 0 1 0
0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 0 1 0 0
0 0 1 1 1 0 0
0 1 0 0 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0
0 1 1 0 1 0 0
0 1 1 1 1 0 0
1 0 0 0 0 0 1
1 0 0 1 0 0 1
1 0 1 0 0 1 0
1 0 1 1 1 0 0
1 1 0 0 0 0 1
1 1 0 1 0 0 1
1 1 1 0 0 0 1
1 1 1 1 0 1 0
表5-1
(2)有真值表可以得出逻辑表达式：
F1= A'B'C'D+A'B'CD'+A'B'CD+A'BCD'+A'BCD+AB'CD= A'B'D+A'C+B'CD
F2= A'B'C'D'+A'BC'D+AB'CD'+ABCD
F3= A'BC'D'+AB'C'D'+AB'C'D+ABC'D'+ABC'D+ABCD'= BC'D'+AC'+ABD'
利用4位二进制数值比较器74LS85，将后面的输入都设置为零，即比较前面
