数电组合逻辑电路

数字逻辑电路实验实验报告学号：班级：姓名：实验3：组合逻辑电路(3)——组合逻辑电路设计一实验内容利用Quartus II实现0到9的Hamming码编码和解码电路，并在芯片中下载实现。

要求：实现对从0000到1001输入的编码和解码，并可发现并纠正传输中的单错，对双错不做要求。

在芯片中下载电路并在实验板上验证。

二实验原理2.1电路需求分析Hamming码是一套可定位码字传输中单错并纠正单错的编码体系，以4位二进制为例，其编解码和纠错原理如下：将7位二进制数的各位由低到高依次编号为1B、10B、11B、100B、……、111B。

其中为2的整数次幂的位（即1B、10B、100B）位校验位，其他四位作为数据位。

编码时，三个校验位分别与编号特定位为1的位上数字做奇偶校验（即编号位1B、11B、101B、111B的校验结果为1B位的值，10B、10B、100B、110B的校验结果为10B的值，100B、101B、110B和111B的校验结果为100B的值）。

偶校验在电路实现中更直接容易。

译码时，在仅考虑无错或单错的情形下，若三个校验位的校验结果均正确，则结果是四个数据位本身；若某位或某几位校验结果有错，可据此综合定位错误的位置：若仅1位校验结果有错，则错误出于该校验位本身；若2位校验结果有错，则该2位校验位所共同参与校验且不参与另一位校验的数据位结果有错；若三维结果均有错，则必然为111B位有错。

分析可知，编码电路可根据上述原理使用异或门实现，也可根据编码真值表由与门实现；译码电路中可使用3×4次异或运算生成校验结果，再由校验结果定位错误位后对相应位取反实现。

2.2Quartus软件从管脚分配到下载验证的过程Quartus中，在设计好电路的输入输出并选择合适的芯片型号后，可使用Pin Planner工具进行管脚分配：窗口下方有当前设计电路中所有的输入和输出节点，在Location中可选择对应节点对应的管脚。

实验二组合逻辑电路一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析方法2.掌握组合逻辑电路的设计方法二、实验仪器数字电路实验台、数字万用表、74ls00,74ls20三、实验原理1.组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路时最常见的逻辑电路，可以用一些常用的门电路组合成具有其他功能的门电路。

其分析方法是根据所给的逻辑电路，写出其输入和输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。

2.组合逻辑电路的设计方法组合逻辑电路是使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路，其分析方法是根据所给的组合逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或者真值表，从而确定该电路的逻辑功能。

组合电路设计的一般步骤如图所示：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”。

(1)设计步骤：根据题意列出真值表如表所示，再填入卡诺图表中。

(2)根据真值表，画卡诺图(3)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 ⋅⋅⋅根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图所示。

多数表决电路 74LS20引脚图3.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。

按图接线，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，与其进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。

三、实验内容1.设计两个2位二进制码比较器，试用最少的与非门实现改功能，要求A=B 时输出为1。

数电知识点总结数电（数位电子）是一门研究数字电子技术的学科，涉及到数字电路、数字信号处理、数字系统等多个方面的知识。

数字电子技术已经成为现代电子工程技术的基础，并且在通信、计算机、控制、显示、测量等领域都有广泛的应用。

本文将从数字电路、数字信号处理和数字系统三个方面对数电的知识点进行总结。

1. 数字电路数字电路是将数字信号作为输入、输出，通过逻辑门、存储器等数字元器件完成逻辑运算和信息处理的电路。

数字电路是实现数字逻辑功能的基本组成单元，包括组合逻辑电路和时序逻辑电路两种类型。

1.1 组合逻辑电路组合逻辑电路是由若干逻辑门进行组合而成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，不受到电路内过去的状态的影响。

组合逻辑电路主要包括门电路（与门、或门、非门等）、编码器、译码器、多路选择器、加法器、减法器等。

常用的集成逻辑门有 TTL、CMOS、ECL、IIL 四种族类。

常见的集成逻辑门有 TTL、 CMOS、 ECL、 IIL 四种。

1.2 时序逻辑电路时序逻辑电路是组合电路与触发器相结合，结构复杂。

时序逻辑电路主要包括触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等。

在传统的 TTL 集成电路中，触发器主要有 RS 触发器、 JK触发器、 D 触发器和 T 触发器四种。

在 CMOS 集成电路中一般用 T 触发器，D 触发器和 JK 触发器等。

2. 数字信号处理数字信号处理（DSP）是利用数字计算机或数字信号处理器对连续时间的信号进行数字化处理，包括信号的采样、量化和编码、数字滤波、谱分析、数字频率合成等基本处理方法。

数字信号处理已广泛应用于通信、音频、视频、雷达、医学影像等领域。

2.1 信号采样和量化信号采样是将连续时间信号转换为离散时间信号的过程，采样频率必须高于信号频率的两倍才能保证信号的完全重构。

信号量化是将采样得到的连续幅度信号转换为一个有限数目的离散的幅度值的过程，量化误差会引入信号失真。

2.2 数字滤波数字滤波是利用数字计算机对数字信号进行特定频率成分的增益或者衰减的处理过程。

实验六组合逻辑电路一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法2、了解组合电路的冒险现象及其消除方法二、实验原理1、组合电路是最常见的逻辑电路，用一些门电路可以实现具有一定功能的组合逻辑电路。

2、可以用一些常用的门电路来组合成具有其它功能的门电路。

例如，根据与门的逻辑表达式==⋅Z⋅BAAB由上式可知，可以用两个与非门组合成一个与门。

采用不同的种类、不同数量的门电路还可以组合成更复杂的逻辑关系。

3、组合电路的分析是根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。

4、组合电路的设计是根据所要求的逻辑功能，确定输入与输出之间的逻辑关系，写出逻辑函数冲，即电路存在静态0型险象。

A，存在有静态1型险象。

同理，如6-2所示电路，Z＝AA5、0-1指示器6、CC4011×3 CC4030×1 CC4071×1四、实验内容1、分析、测试用与非门CC4011 组成的半加器的逻辑功能(1)写出图6-3的逻辑表达式图6-3是由与非门组成的半加器电路图6-3由与非门组成的半加器电路（2）根据表达式列出真值表，添出表6-1中的Z1、Z2、Z3、S、C。

并画出卡诺图判断能否简化。

S= C=（3）根据6-3，在实验板上选定两个14P 插座，插好两片CC4011，并接好连线，A 、B 两输入接至逻辑开关的输出插口。

S 、C 分别接至逻辑电平显示输入插口。

按表6-2的要求进行逻辑状态的测试，并将结果填入表中，同时与上面真值表进行比较，看两者是否一致。

表6-22、分析、测试用异或门CC4030和与非门CC4011组成的半加器逻辑电路根据半加器的逻辑表达式可知，半加的和S 是A 、B 的异或，而进位C 是A 、B 的相与，故半加S i = C i =(2) 列出真值表，填入表6-3中 表（3）根据真值表画出逻辑函数S i 、C i 的卡诺图 BCSi=B iC i-1Ci=（4）按图6-5要求，选择与非门并接线，进行测试，将测试结果填入表6-4中，并与上面真值表6-3进行比较，看逻辑功能是否一致。

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。

数电知识点总结详细一、逻辑门逻辑门是数字电子学的基本单元，它能够根据输入的电信号产生特定的输出信号。

常见的逻辑门有与门、或门、非门、异或门等。

逻辑门的输入和输出都是逻辑电平，通常用0和1表示逻辑低电平和逻辑高电平。

逻辑门可以通过晶体管、集成电路等器件来实现，其原理基于基本的布尔代数。

二、组合逻辑电路组合逻辑电路是由多个逻辑门组成的电路，其输出只依赖于输入信号的组合。

组合逻辑电路没有存储元件，因此输出只在输入信号变化时才会改变。

组合逻辑电路常用于数字系统中的信号处理和转换，比如加法器、减法器、编码器、译码器等。

三、时序逻辑电路时序逻辑电路是由组合逻辑电路和存储元件组成的电路，其输出不仅依赖于输入信号的组合，还依赖于时钟信号。

时序逻辑电路可以实现状态的存储和控制，常用于数字系统中的时序控制和时序处理。

四、数字系统设计数字系统设计是数字电子学的重要内容，它涉及到数字系统的结构、功能和性能的设计和实现。

数字系统设计需要考虑逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、存储元件、时钟信号、计数器、寄存器、状态机等因素，以实现特定的功能和性能要求。

五、应用领域数字电子学在信息技术、通信技术、计算机技术、控制技术等领域有着广泛的应用。

它在数字电路设计、数字信号处理、数值计算、数字通信、数字控制等方面发挥着重要作用。

数字电子学技术的发展也推动了数字产品的不断创新和应用，比如数字电视、数字音频、数字相机、数字手机等。

综上所述，数字电子学是现代电子科学中的重要分支，它研究数字信号的产生、传输、处理和存储。

数字电子学的基本概念包括逻辑门、组合逻辑电路、时序逻辑电路、数字系统设计等，其应用领域涵盖信息技术、通信技术、计算机技术、控制技术等。

通过对数字电子学的学习和应用，可以有效地设计和实现各种数字系统，满足不同领域的需求。

数电组合逻辑电路门电路设计
数电组合逻辑电路的设计包括确定逻辑功能和选择适当的门电路进行实现。

首先，确定所需的逻辑功能。

这可能是一个布尔代数的表达式，如与、或、非等。

例如，如果需要实现一个逻辑与门，可以使用以下布尔代数表达式：Y = A * B。

然后，选择适当的门电路进行实现。

常见的门电路有与门、或门、非门等。

与门用于实现逻辑与功能，或门用于实现逻辑或功能，非门用于实现逻辑非功能。

对于上面的例子，可以选择一个与门电路进行实现。

与门电路有两个输入端和一个输出端。

根据布尔表达式，将输入A和
B连接到与门的两个输入端，将输出Y连接到与门的输出端。

最后，根据具体的设计需求，选择合适的门电路芯片进行设计。

常见的门电路芯片有与门芯片、或门芯片、非门芯片等。

可以根据需要的输入输出端口数目和电压要求选择合适的芯片。

综上所述，数电组合逻辑电路门电路设计包括确定逻辑功能、选择适当的门电路和门电路芯片进行实现。

《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。