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组合逻辑控制器部件实验

控制器部件是计算机的五大功能部件之一，其作用是向整机每个部件（包括控制器本身）提供协同运行的需要的控制信号?因而，控制器在计算机组成原理过程中是非常重要的内容，但学生在学习过程中，对其工作原理却常常感到难以理解.教师在讲述这一部分内容时，也常

常觉得难以叙述清楚，通过本实验，轻而易举的解决了这一问题。

一?实验设备和运行环境

在组合程序控制器方式下，同样可以做汇编语言程序设计、主存储器扩展、I/O接口

扩展和中断实验。这几项实验的操作步骤与在微逻辑控制器方式下的实验操作相同，用户也可参照后面给出的参考步骤。本节只给出组合逻辑控制器实验的操作步骤。

.实验目的、原理、实验具体步骤和内容2.1实验原理控制器的设计实现有两种方式：一种是微程序，另一种是组合逻辑线路，微程序控制器的工作原理，是用一条微指令的控制命令字段来提供一条机器指令的一个执行步骤所需要的控制信号，用这条微指令的下地址字段，指明下一条微指令在控制器存储器中的地址,以便从控制器存储器中读出下一条微指令?换句话说，每一条微指令对应一条机器指令的一个执行步骤。

1微指令格式

其中高八位为下地址字段?其余各位为控制字段?

1）址形成逻辑

TH —UNION 教学机利用器件形成下一条微指令在控制器存储器的地址?

下地址的形成由下地址字段及控制字段中的CI3—SCC控制.当为顺序执行时，下地址字段不起作用?下地址为当前微指令地址加1；当为转移指令（CI3—0=0011）时,由控制信号SCC提供转移条件，由下地址字段提供转移地址?

2）控制字段

控制字段用以向各部件发送控制信号，使各部件能协调工作。

控制字段中各控制信号有如下几类：

①对运算器部件为了完成数据运算和传送功能，微指令向其提供了24位的控制信号，

包括：4位的A、B 口地址，用于选择读写的通用积存器3组3位的控制码I 8 - I 6、

I 5 —I 3、I 2 - I 6,用于选择结果处置方案、运算功能、数据来源。

3组共7位控制信号控制配合的两片GAL20V8

3位SST，用于控制记忆的状态标志位

2位SCI，用于控制产生运算器低位的进位输入信号

2位SSH，用于控制产生运算器最高，最地位（和积存器）移位输入信号

②对内存储器I/O和接口部件，控制器主要向它们提供读写操作用到的全部控制信号，共3位，即MRW

③对CPU内部总线数据来源的控制，主要通过3位编码标记为DCD，来选择把哪一组数据发送到内部总线（IB）上。

④对几个特定的积存器接受输入的控制，也通过了编码C标记为D （2），用来选择允许哪个积存器接受送个它的一组数据。

2.2实验目的：通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD

SHR OUT MVRDJRG RET CALA等指令）的功能、格式和执行流程，然后自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。其最终要达到的目的是：

1 ?深入理解计算机控制器的功能、组成知识；

2 ?深入地学习计算机各类典型指令的执行流程；

3. 对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立更具体的概念；

4 ?学习组合逻辑控制器的设计过程和相关技术。

2.3实验说明

控制器组成和运行机制是学习计算机总体组成的重要部分，应该比较清楚地懂得：

1. 在计原16教学计算机中，组合逻辑控制器由程序计数器PC （运算器中的R5）、指令

寄存器IR （用2片8位的寄存器实现）、节拍发生器Timing和控制信号形成线路（在CPLD器件MAC芯片中实现）4个主要部分组成；控制器中需要变化的主要功能线路集中到MAC芯片内部，用一个VHDL语言或者ABEL语言的程序代码描述，因此，修改或者扩展指令的实验，主要表现为修改编辑这个程序源码，再经过编译和下载操作即可完成，可以极大地提高实验效率。

2 .在计原16教学计算机中，有29条基本指令已经实现，尚保留19条用于指令扩展

实验，用监控程序的A命令能输入并汇编基本指令，对扩展指令虽然可以输入，但监控程序却不能识别，将作为非法指令处理。此时可以在包含有扩展指令的程序中为其预留下存储单元，之后用E命令输入扩展指令的二进制代码。通常情况下，T、P命令不适用于扩展指令；

3 .应理解计原16教学机支持的指令格式及指令执行流程分组情况；通过听课、阅读

教材和教学实验，看懂已经设计好并正常运行的各类指令的功能、格式和执行流程，也包括计算机总体组成，控制器为各功能部件提供的控制信号。

三.实验内容

1. 完成控制器部件的教学实验，主要内容是由学生自己设计几条指令的的功能、格式和执行

流程，并在教学计算机上实现、调试正确。

2. 首先是看懂计原16教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计

算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD SHR OUT等指令）的

功能、格式和执行流程。

3. 设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。例如

ADC JRS JRNS LDRA STOR JMPR等指令，可以从《TH-union计原16机系统技术说明与实验指导》书中查找，也可以设计与实现其它的指令，包括原来已经实现的基本指令（要变换为另外一个指令操作码）或自己确定的指令。在原来提供的MACH 程序的基础上按照VHDL语言或ABEL语言的要求添加新指令的控制信号，编译产生JED文件并下载到MAC芯片里。软件的使用和下载参见《技术说明和实验指导》。

4. 单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程。

先将教学机左下方的5个拨动开关置为11110,再按一下“ RESET按键，然后通过16位的数据开关（SWH SWL置入指令，按“ START按键单步送脉冲，通过指示灯观察控制信号的变化。

5. 用监控程序的A、E （扩展指令必须用E命令置入）命令编写一段小程序，观察运行结

果。

实验时将教学机左下方的5个拨动开关置为00110,运行编写的小程序。观察终端显示的结果，检验设计的指令是否正确。若与预定结果不符，可查看指令的功

能、格式、执行、流程设计的是否正确。

四?实验要求

1 ?实验之前，应认真准备，写出实验步骤和具体设计内容，否则实验效率会特别低，一次

实验时间根本无法完成实验任务，即使基本做对了，也很难说学懂了些什么重要教学内

容；

2?应在实验前掌握所有控制信号的作用，在脱机运算器实验中，已给出了与运算器有关的控

制信号的作用，16位机组合逻辑控制器用到的控制信号的功能表参见

《TH-union 计原16教学计算机技术说明和实验指导》第三章。

3?实验过程中，应认真进行实验操作，既不要因为粗心造成短路等事故而损坏设备，又要仔

细思考实验有关内容，提高学习的主动性和创造性，把自己想不太明白的问题通过实验理解清楚，争取最好的实验效果，力求达到教学实验的主要目的；

4 ?实验之后，应认真思考总结，写出实验报告，包括实验步骤和具体实验结果，遇到的主

要问题和分析与解决问题的思路。大家应该认识到，遇到一些问题是好事情，通过分析与解决这些问题，才提高了自己的工作能力，学习到更多的知识。还未理解清楚，但实验结果正确了就匆忙结束实验，并没有达到教学实验的目的。实验报告中，还应写出自己的学习心得和切身体会，也可以对教学实验提出新的建议等。实验报告要交给教师评阅并给出实验成绩。

五?实验内容和具体步骤：

学习和检查已有指令的运行功能和执行步骤，当 5位的功能开关处于11110状态时，教学机的指令将通过16位的数据开关手拨方式送入，并且每按一次“ START 按键，只执行指令的一个步骤，有足够的时间察看计算机内部的信息和控制信号的状态。

1.接通教学机电源；

2 ?将教学机左下方的5个拨动开关置为11110（单步、手拨指令、组合、联机、16位）;

3. 按一下“ RESET 按键；

4. 通过16位的数据开关SWH SWL 置入16位的指令操作码；

5. 在手拨方式下，通过指示灯观察各类基本指令的节拍。

1）选择基本指令的A 组指令中的ADD 旨令，观察其执行流程：

<1> 置数据开关 SW=00000000 00000001 （是 ADD R0 R1 指令）

<2>按RESETS 键；节拍指示灯T4~T0显示（）；（本节拍的功能与ADD 旨令

无关，用于总清教学计算机系统）

<6>再按START 按键，将返回到第<3>步，开始下一条指令的执行过过程;

可以看至叽属于 A 组的全部指令（包括 ADD SUB CMP AND XOR SHR SHL INC 、

DEC TEST OR MVRRJR 、JRC JRNC JRZ JRNZ 都是经过（）个节拍来完成的。

（）公共节拍（编码为0000、0010）完成读取指令，每条指令还要用（）节拍（0011）完成自己特定的运算、处理功能。

2）选择B 组指令中的LDRF 指令，完成DR-[SR]功能，观察其执行流程

<1>置数据开关 SW=10000001 DRSR ；（LDRR DRS 指令）

<2>按RESET 按键，T4~T0显示（）；（总清教学计算机系统）

<3>按 START 按键，T4~T0显示（）；（AF - PC, PC- PC+1 <3> 按 START 按键；T3~T0显示（ <4> 按 START 按键；T4~T0显示（ <5> 按 START 按键；T4~T0显示）；（AR- PC, PC- PC+1;

）；（读内存，IR -读出指令）；

）；（R0 - R0+R1操作）,指令结

<4>按START按键，T4~T0显示（）；（读内存，IR-读出指令）

<5>按START按键，T4~T0显示（）;（执行LDRR旨令的第一步：送内存地址，即AR

J DR

<6>按START按键，T4~T0显示（）；（执行LDRF指令的第二步：读、写内存或读、写

外设DR-DATA

可以看到，B组的全部指令（包括JMPA LDRR IN、STRR PSHF PUSH OUT POP MVRD POP RET都是经过（）个节拍来完成的。（）公共节拍（编码：0000 和0010）完成读取指令，每条指令还要用（）节拍（0110、0100）分别完成传送存储器或I/O接口的地址，以及完成存储器或I/O接口的读写操作。

同样的操作步骤，也可以查看基本指令集合中的子程序调用指令（CALA）的6个执行步骤，在0000、0010这2个节拍完成取指，在0110、0100这2个节拍完成读出指令的第2个字并暂存，在0111、0101这2个节拍完成把PC的值写入堆栈，并把暂存的子程序地址送PG

6 ?单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的执行步骤、实现功能、用到的控制信号

选择基本指令A组指令中的ADD指令

<1> 置拨动开关SW=00001011 0001000Q （指令ADD）

<2> 先按“ RESET”按键；再连续按“ START按键，观察每一步的节拍及控

制信号如下表:

选择基本指令的B组指令中的LDRF指令，观察其执行过程中控制信号的变化，分析其作用。

<1>置拨动开关SW=10000001 DRSR（指令LDRR）

<2>先按“ RESET”按键；再连续按“ START按键，观察每一步的节拍及控制信号

如下表:

7.在连机情况下，用A命令从PCEC出输入程序，运行后，将开关拨到单步观察指令的执行步骤、和用到的控制信号。此处一LDRR指令为例，简单介绍如下：

用E命令从2000地址输入如下数据：

2000 : 0036

用A命令从2001地址开始建立如下程序；

2001: MVRD R2, 2000/ ;把2000地址的内容送到R2的低位

2003: LDRR R0，[R2] / ;将R2地址的内容到送到R0的低位

运行后，将功能开关最左边一个拨到单步（上），假如说从2001这个地址停下来，

从指示灯处观察指令的控制信号和数据等等，表中公共节拍0000、0010只出现了一次, 如下表所示。

8.在以上几步实验的基础上，设计一，二条已有指令（可以直接设计教学计算机中已经拥有的指令，完成后和教学计算机中已经存在的指令进行对比）。

在手拨方式下，通过指示灯观察各类扩展指令的节拍，已ADD和LDRF指令为例。

1）选择A组指令中的ADD旨令，观察其节拍流程：

<1>置拨动开关SW=OOOOOOOO DRSR（指令ADD

<2>按RESETS键；节拍指示灯T4~TO显示1000;（本拍在第1次复位后才会执

行）

<3>按STAR■按键；节拍指示灯T4~TO显示OOOO;（以上两拍为公共节拍，在手

动置指令方式下无意义）

<4>按STAR■按键；节拍指示灯T4~TO显示OO1O;（公共节拍将指令编码写入

IRH、

IRL）

<5>按STAR■按键；节拍指示灯T4~TO显示OO11;（完成循环加操作，ADDDR

SR 可以看到，A组指令（包括ADD SUB AND等）除公共节拍外，只需一步完成。

2）选择指令的B组指令中的LDRF指令，观察其节拍流程：

<1> 置拨动开关SW=10000001 DRS（指令LDRR

<2>按RESETS键；节拍指示灯T4~T0显示1000；（本拍在第1次复位后才会执

行）

<3>按START按键；节拍指示灯T4~T0显示0000；（以上两拍为公共节拍，在手

动置指令方式下无意义）

<4>按START按键；节拍指示灯T4~T0显示0010;（公共节拍，将指令编码写入指

令寄存器IRH、IRL）

<5> 按START按键；节拍指示灯T4~T0显示0110; （PC—AR PC+仔PC）

<6>按START按键；节拍指示灯T4~T0显示0100; （ME—DR

可以看到，B组指令（包括JMPA IN、STRR等）除公共节拍外，需两步完成。

六.实验要求与实验报告内容

<1>实验之前认真预习，明确实验的目的和具体实验内容，设计好自己所设计的控制器的控制信号，做好实验之前的必要准备。

<2>想好实验的操作步骤，明确可以通过实验学习到哪些知识，想一想怎么样有意识地提高教学实验的真正效果；

<3>在教学实验过程中，要爱护教学实验设备和用到的辅助仪表，记录实验步骤中的数据和运算结果，仔细分析遇到的现象与问题，找出解决问题的办法，有意识地提高自己创新思维能力。

<4>实验之后认真写出实验报告，重点在于预习时准备的内容，实验数据，实验结果的分析讨论，实验过程、遇到的现象和解决问题的办法，自己的收获体会，对改进教学实验安排的

先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”，是以众议举宠为督：愚以为营中

之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也厂b。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。

组合逻辑电路实验设计

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 组合逻辑电路实验设计血型匹配情况判断电路一、实验题目：人的血型有A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表A、01代表 B、10代表AB、11代表O。）图1 二、电路设计：方案一：解： 1、题目分析

根据题意，确定有4个输入变量，设为X、Y、M、N；输出变量为P。其中，用两个逻辑变量X、Y的四中取值表示输血者的血型：00代表A型、01代表B型、10代表AB型、11代表O型。用另外两个逻辑变量M、N的四种取值表示受血者的血型：00代表A型、01代表B型、10代表AB型、11代表O型。逻辑输出变量P代表输血者与受血者的血型符合情况：1代表血型符合，0代表血型不符合。题目中要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现电路设计。 2、列写输入与输出变量真值表：真值表如下图所示 3、逻辑表达式：根据真值表画出卡诺图：

卡诺图如右图所示：用八选一数据选择器（74LS151），所以输出逻辑表达式写成最小项和的形式：设X 、Y 、M 为选择变量，X 为高位。逻辑函数P 的与或标注型表达式： P (X ,Y ,M ,N ) X Y M N X Y M N X Y M N X Y M N X Y M N =+++++ 4、比较表达式：与标准表达式比较得：267P Nm N m(0,1,3,5)m m =+∑++ 所以，数据选择器中EN=0，0135D D D D N ==== D 2=N ，D 4=0, D 6=D 7=1， 5、逻辑电路图：

实验六组合逻辑电路的设计与测试

实验六组合逻辑电路的设计与测试 1．实验目的 (1)掌握组合逻辑电路的设计方法； (2)熟悉基本门电路的使用方法。 (3)通过实验，论证所设计的组合逻辑电路的正确性。 2．实验设备与器材 1)数字逻辑电路实验箱，2)万用表，3)集成芯片74LS00二片。 3．预习要求 (1)熟悉组合逻辑电路的设计方法； (2)根据具体实验任务，进行实验电路的设计，写出设计过程，并根据给定的标准器件画出逻辑电路图，准备实验； (3)使用器件的各管脚排列及使用方法。 4．实验原理数字电路中，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门；时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器。 (1)组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。设计组合逻辑电路的一般步骤是： 1)根据逻辑要求，列出真值表； 2)从真值表中写出逻辑表达式； 3)化简逻辑表达式至最简，并选用适当的器件； 4)根据选用的器件，画出逻辑电路图。逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简。由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本。 (2)与非门74LS00芯片介绍与非门74LS00一块芯片内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有二个输入端。其逻辑表达式为Y=AB，逻辑符号及引脚排列如图6-1(a)、(b)所示。 (a)逻辑符号(b)引脚排列图6-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (3)异或运算的逻辑功能当某种逻辑关系满足：输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，这种逻辑关系称为“异或”逻辑关系。 (4)半加器的逻辑功能在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。 5．实验内容 (1)用1片74LS00与非门芯片设计实现两输入变量异或运算的异或门电路要求：设计逻辑电路，按设计电路连接后，接通电源，验证运算逻辑。输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”；电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮红色为逻辑“1”，亮绿色为逻辑“0”。接线后检查无误，通电，用万用表直流电压20V档测量输入、输出的对地电压，并观察输出的LED颜色，填入表6-1。

第五章组合逻辑电路典型例题分析

第五章组合逻辑电路典型例题分析第一部分：例题剖析例1．求以下电路的输出表达式：解：例2．由3线－8线译码器Ｔ4138构成的电路如图所示，请写出输出函数式．解： Y = AC BC ABC = AC +BC + ABC = C(AB) +CAB = C (AB) T4138的功能表 & & Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 “1” T4138 A B C A 2A 1A 0Ya Yb S 1 S 2 S 30 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 S 1S 2S 31 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 A 2A 1A 0Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 70 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0

例3．分析如图电路，写出输出函数Ｚ的表达式。CC4512为八选一数据选择器。解：例4．某组合逻辑电路的真值表如下，试用最少数目的反相器和与非门实现电路。（表中未出现的输入变量状态组合可作为约束项） CC4512的功能表 A ? DIS INH 2A 1A 0Y 1 ?0 1 0 0 0 00 00 00 0 0 0 0 00 0 ?????0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0 1 0 11 1 01 1 1 高阻态　0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7 Z CC4512 A 0A 1A 2 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 DIS INH D 1 D A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 00 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 0 CD AB 00 01 11 1000 1 0 0 101 0 1 0 1 11 × × × ×10 0 1 × × A B 第一步画卡诺图第三步画逻辑电路图

组合逻辑电路实验

实验一基本门电路的功能和特性及组合逻辑电路实验（2学时）实验目的及要求：掌握常用的集成门电路的逻辑功能与特性；掌握各种门电路的逻辑符号；了解集成电路的外引线排列及其使用方法；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。实验题目：部分TTL门电路逻辑功能验证及组合逻辑电路设计之全加器或全减器。实验二数值比较器、数据选择器（3学时）实验目的及要求：掌握数值比较器和数据选择器的逻辑功能；学习组合逻辑电路的设计及测试方法。用7486和7400、7404搭出一位数值比较器，画出其设计逻辑电路图，并验证它的运算；用74153选择器实现多数据表决器，要求3个输入中有2个或3个为1时，输出Y为高电平，否则Y为低电平。画出电路图并简述实现原理。用7400、7404、7432实现该多数表决器。实验题目：组合逻辑电路设计之数值比较器和数据选择器实验三计数器的应用（3学时）实验目的及要求：掌握集成二进制同步计数器74161的逻辑功能；掌握任意进制计数器的构成方法；学习时序逻辑电路的设计及测试方法。用74161搭建一个60进制计数器电路，并将结果输出到7段数码管显示出来，画出其设计逻辑电路图并验证它的功能。实验题目：时序逻辑电路设计之计数器的应用 74LS00: QUAD 2-INPUT NAND GATE

74LS04: HEX INVERTER 74LS32:Quad 2-Input OR Gates

74LS74: Dual Positive-Edge-Triggered D Flip-Flops with Preset, Clear and Complementary Outputs 74LS153: Dual 4-Input Multiplexer with common select inputs and individual enable inputs 74LS161: Synchronous 4-Bit Binary Counters

实验一组合逻辑电路设计

控制器的工作原理介绍

控制器的工作原理介绍控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。控制器的分类有很多，比如LED控制器、微程序控制器、门禁控制器、电动汽车控制器、母联控制器、自动转换开关控制器、单芯片微控制器等。 1.LED控制器(LED controller)：通过芯片处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。控制器根据预先设定好的程序再控制驱动电路使LED阵列有规律地发光，从而显示出文字或图形。 2.微程序控制器：微程序控制器同组合逻辑控制器相比较，具有规整性、灵活性、可维护性等一系列优点，因而在计算机设计中逐渐取代了早期采用的组合逻辑控制器，并已被广泛地应用。在计算机系统中，微程序设计技术是利用软件方法来设计硬件的一门技术。 3.门禁控制器：又称出入管理控制系统(Access Control System) ，它是在传统的门锁基础上发展而来的。门禁控制器就是系统的核心，利用现代的计算机技术和各种识别技术的结合，体现一种智能化的管理手段。 4.电动汽车控制器：电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。上述只是简单的介绍了几种控制器的名称和主要功能，控制器的种类繁多、技术不同、领域不同。在控制器领域内，高标科技作为一家国家级的高新企业，其主打产品是电动车控制器，并且在电动车控制领域内占有很重要的地位，之前已经说到电动车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件，它就象是电动车的大脑，是电动车上重要的部件。高标科技在这里为大家介绍一下高标控制器的基本工作原理：（一）高标科技电动车控制器的结构电动车控制器是由周边器件和主芯片(或单片机)组成。周边器件是一些功能

第5章典型组合逻辑电路

I I 4 5 7 I 1 6 2 I I I 0 3 I I I 9 8 I 图 P5.7 图P5.8 第5章组合逻辑电路应用习题5 5.1 设计一个10线-4线编码器，输出为8421BCD 码。 5.2 试用2片8线-3线优先编码器74148，设计一个10线-4线优先编码器。连接时允许附加必要的门电路。 5.3 试分析图P5.3所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.4 分析图P5.4所示电路的功能。 5.5 用2片3线-8线译码器74138，组成4线-16线译码器。 5.6 某一个8421BCD 码七段荧光数码管译码电路的e 段部分出了故障，为使数码管能正确地显示0～9十种状态，现要求单独设计一个用与非门组成的e 段译码器。已知共阳极数码管如图P5.6所示。 5.7 分析图P5.7所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.8 画出用两片4线-16线译码器74154组成5线-32译码器的接线图。图P5.8是74154的符号，S A 和S B 是两个控制端（亦称片选端），译码器工作时应使S A 和S B 同时为低电平，当输入信号A 3A 2A 1A 0为0000到1111共16种状态时，输出端从Y 0到Y 15依次给出低电平输出信号。图P5. 4 图P5.6 图P5.3

5.9 设计一个编码转换器，将三位2进制码转换为循环码。 5.10 某医院的某层有6个病房和一个大夫值班室，每个病房有一个按扭，在大夫值班室有一个优先编码器电路，该电路可以用数码管显示病房的编码。各个房间按病人病情严重程度不同分类，1号房间病人病情最重，病情按房间号依次降低，6号房间病情最轻。试设计一个呼叫装置，该装置按病人的病情严重程度呼叫大夫，若两个或两个以上的病人同时呼叫大夫，则只显示病情最重病人的呼叫。 5.11 设计一个电话机信号控制电路。电路有I 0（火警）、I 1（盗警）和I 2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从Y 0、Y 1、Y 2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含4个2输入端与非门）实现。 5.12 试用一片3线-8线译码器T3138，实现下列逻辑函数（可使用必要的门电路）：（1）B A L =1 （2）B A AB L +=2 （3）C B A L ⊕⊕=3 5.13 用4路数据选择器实现下列函数: (1) ∑=)5,4,2,0(),,(1m C B A L (2) ∑= )7,5,3,1(),,(2m C B A L （3）∑=)7,5,2,0(),,(3m C B A L （4）∏= )3,2,0(),,(4M C B A L 5.14 用8路数据选择器实现下列函数： (1) ∑=)15,13,10,8,7,5,2,0(),,,(1m D C B A L (2) ∑= )12,10,9,5,4,3,0(),,,(2m D C B A L (3) C B AB C B A L +=),,(3 5.15 将四选一数据选择器，扩展为16选一数据选择器。 5.16 用3线-8线译码器74138和8选1数据选择器74151和少量与非门实现组合逻辑电路。当控制变量C 2C 1C 0=000时，F=0；C 2C 1C 0=001时，F=ABC ；C 2C 1C 0=010时，F=A+B+C ；C 2C 1C 0=011时，F=ABC ；C 2C 1C 0=100时，F=C B A ++；C 2C 1C 0=101时，F=C B A ⊕⊕；C 2C 1C 0=110时，F=AB+AC+BC ；C 2C 1C 0=111时，F=1。画出电路图。 5.17 分析图P5.17所示电路的工作原理，说明电路的功能。

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A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+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A i、B i、C i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）。规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。（请按照设计步骤独立完成之）五、实验报告要求： 1．画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2．设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3．总结中规模集成电路的使用方法及功能。

组合逻辑电路设计实验报告

组合逻辑电路设计实验报告 1.实验题目组合电路逻辑设计一： ①用卡诺图设计8421码转换为格雷码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③记录输入输出所有信号的波形。组合电路逻辑设计二： ①用卡诺图设计BCD码转换为显示七段码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③把转换后的七段码送入共阴极数码管，记录显示的效果。 2.实验目的（1）学习熟练运用卡诺图由真值表化简得出表达式（2）熟悉了解74LS197元件的性质及其使用 3.程序设计格雷码转化：真值表如下：

卡诺图： 1 010100D D D D D D G ⊕=+= 2 121211D D D D D D G ⊕=+=

3232322D D D D D D G ⊕=+= 33D G = 电路原理图如下：七段码显示：真值表如下：卡诺图：

2031020231a D D D D D D D D D D S ⊕++=+++= 10210102b D D D D D D D D S ⊕+=++= 201c D D D S ++= 2020101213d D D D D D D D D D D S ++++= 2001e D D D D S +=

2021013f D D D D D D D S +++= 2101213g D D D D D D D S +++= 01213g D D D D D S +⊕+= 电路原理图如下：

4.程序运行与测试格雷码转化：逻辑分析仪显示波形：

组合逻辑电路实验报告

组合逻辑电路实验报告

图6-1：O型静态险象如图6-1所示电路其输出函数Z=A+A，在电路达到稳定时，即静态时，输出F 总是1。然而在输入A变化时（动态时）从图6-1（b）可见，在输出Z的某些瞬间会出现O，即当A经历1→0的变化时，Z出现窄脉冲，即电路存在静态O型险象。进一步研究得知，对于任何复杂的按“与或”或“或与”函数式构成的组合电路中，只要能成为A+A或AA的形式，必然存在险象。为了消除此险象，可以增加校正项，前者的校正项为被赋值各变量的“乘积项”，后者的校正项为被赋值各变量的“和项”。还可以用卡诺图的方法来判断组合电路是否存在静态险象，以及找出校正项来消除静态险象。实验设备与器件 1．+5V直流电源 2．双踪示波器 3．连续脉冲源 4．逻辑电平开关 5．0-1指示器

（3）根据真值表画出逻辑函数Si、Ci的卡诺图（4）按图6-5要求，选择与非门并接线，进行测试，将测试结果填入下表，并与上面真值表进行比较逻辑功能是否一致。 4．分析、测试用异或门、或非门和非门组成的全加器逻辑电路。根据全加器的逻辑表达式

全加和Di =（Ai⊕Bi）⊕Di-1 进位Gi =（Ai⊕Bi）·Di-1+Ai·Bi 可知一位全加器可以用两个异或门和两个与门一个或门组成。（1）画出用上述门电路实现的全加器逻辑电路。（2）按所画的原理图，选择器件，并在实验箱上接线。（3）进行逻辑功能测试，将结果填入自拟表格中，判断测试是否正确。 5．观察冒险现象按图6-6接线，当B=1，C=1时，A输入矩形波（f=1MHZ 以上），用示波器观察Z输出波形。并用添加校正项方法消除险象。

实验一组合逻辑电路设计

电子信息工程晓旭 2011117147 实验一组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）一．实验目的 1掌握常用门电路的逻辑功能。 2掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 3掌握组合逻辑电路的功能测试方法。二．实验设备与器材数字电路实验箱一个双踪示波器一部稳压电源一部数字多用表一个 74LS20 二4 输入与非门一片 74LS00 四2 输入与非门一片 74LS10 三3 输入与非门一片三 .实验任务 1对74LS00,74LS20逻辑门进行功能测试。静态测试列出真值表，动态测试画出波形图，并说明测试的门电路功能是否正常。 2分析测试1.7中各个电路逻辑功能并根据测试结果写出它们的逻辑表达式。 3设计控制楼梯电灯的开关控制器。设楼上，楼下各装一个开关，要求两个开关均可以控制楼梯电灯。 4某公司设计一个优先级区分器。该公司收到有A,B,C，三类，A,类的优先级最高，B 类次之，C类最低。到达时，其对应的指示灯亮起，提醒工作人员及时处理。当不同类的同时到达时，对优先级最高的先做处理，其对应的指示灯亮，优先级低的暂不理会。按组合逻辑电路的一般设计步骤设计电路完成此功能，输入输出高低电平代表到

实验一：（1）74LS00的静态逻辑功能测试实验器材：直流电压源，电阻，发光二极管，74LS00，与非门，开关，三极管实验目的：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过程：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，观测输出电平是否符合真值表描述功能。电路如图1：图1 真值表1.1：实验问题：与非门的引脚要连接正确，注意接地线及直流电源实验结果：由二极管的发光情况可判断出74LS00 实现二输入与非门的功能（2）71LS00的动态逻辑功能测试实验器材：函数发生器，示波器，74LS00，与非门，开关，直流电压源实验目的：测试74LS00与非门的逻辑功能实验容：动态测试适合用于数字系统中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字

组合逻辑控制器工作原理

组合逻辑控制器组成结构及工作原理解析按照控制信号产生的方式不同，控制器分为微程序控制器和组合逻辑控制器两类微程序控制器是将全部控制信号存贮在控制存储器中。优点：控制信号的逻辑设计、实现及改动都较容易。缺点：产生控制信号所需的时间较长。组合逻辑控制器，又称硬布线方案控制器，是用组合逻辑的门电路实现控制信号。优点：产生控制信号所需的延迟时间少，对提高系统的运行速度有利。缺点：控制信号的逻辑设计复杂，用门电路实现也较困难，尤其要变动一些设计更不方便。（见图）一、组合逻辑控制器的组成与运行原理 1、组成：PC、IR、脉冲源和启停控制逻辑与微程序控制器相同，不同的是： ●微程序控制器中的控制存储器在组合逻辑控制器中变成时序控制信号形成部件，是用组合逻辑的门电路实现的； ●微程序控制器中的下地址形成部件在组合逻辑控制器中变成节拍发生器，是由计数器线路实现的； ●增加了指令译码器，用于标识每一条不同的指令。 2、运行原理：依据执行过程中的操作码、当前指令所处的执行步骤等输入信号，用组合逻辑门电路直接、快速地形成并送出指令当前执行步骤要求的控制信号。二、TEC-8教学计算机的组成与设计 1、简介：TEC-8教学计算机字长8位，地址总线16位（可寻址64K内存），控制器用组合逻辑控制器。 ●运算器是Am2901（见图） ●16个通用寄存器中，R0、R1、R2和R3作为通用寄存器，其余12个作为专用寄存器 R5，R4用作16位的PC（程序计数器） R7，R6用作16位的SP（堆栈指示器） R9，R8用作内存读写地址AR R11，R10用作指令转移或子程序的地址 2、指令系统概述 ●指令中用到的符号： DR:目的寄存器 SR: 源寄存器 OFFSET: 变址偏移量 DATA: 立即数 X: 一个bit位，可取值0或1 C、Z、V、S: 分别代表进位、结果为0、溢出和结果的符号位

数字电路组合逻辑电路设计实验报告

实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）

一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动

态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的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，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。

仿真示意 2.门电路的动态逻辑功能测试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加一频率为

实验三组合逻辑电路

实验三组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器) 一、实验目的 1．掌握组合逻辑电路的设计方法 2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法 3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法 4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法二、实验原理及实验资料（一）组合电路的一般设计方法 1．设计步骤根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。组合逻辑电路的一般设计步骤如图所示。图组合逻辑电路的一般设计步骤设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。 2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）（二）常用组合逻辑器件 1．四二输入与非门74LS00 74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。图 74LS00引脚排列及内部逻辑结构 2．二四输入与非门74LS20

74LS20为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有两个独立的四输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。图 74LS20引脚排列及内部逻辑结构 3．四二输入异或门74LS86 74LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。它共有四个独立的二输入“异或”门，每个门的构造和逻辑功能相同。图 74LS86引脚排列及内部逻辑结构 3．3线－8线译码器74LS138 74LS138是集成3线－8线译码器，其功能表见表。它的输出表达式为 i A B i Y G G G m 122（i ＝0，1，…7；m i 是最小项），与基本门电路配合使用，它能够实现任何三变量的逻辑函数。74LS138为双列直插16脚塑料封装，外部引脚排列如图所示。

第六篇几种常用的组合逻辑电路

第六章几种常用的组合逻辑电路一、填空题 1、（8-1易）组合逻辑电路的特点是：电路在任一时刻输出信号稳态值由决定（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），与无关（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），属于（a、有；b、非）记忆逻辑电路。 2、（8-2易）在数字系统中，将具有某些信息的符号变换成若干位进制代码表示，并赋予每一组代码特定的含义，这个过程叫做，能实现这种功能的电路称为编码器。一般编码器有n个输入端，m个输出端，若输入低电平有效，则在任意时刻，只有个输入端为0，个输入端为1。对于优先编码器，当输入有多个低电平时，则。 3、（8-3易，中）译码是的逆过程，它将转换成。译码器有多个输入和多个输出端，每输入一组二进制代码，只有个输出端有效。n 个输入端最多可有个输出端。 4、（8-2易）74LS148是一个典型的优先编码器，该电路有个输入端和个输出端，因此，又称为优先编码器。 5、（8-4中）使用共阴接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器；使用共阳接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器，这样才能显示0~9十个数字。 6、（8-4中）译码显示电路由显示译码器、和组成。 7.（8-4易）译码器分成___________和___________两大类。 8.（8-4中）常用数字显示器有_________,_________________,____________等。 9.（8-4中）荧光数码管工作电压_______，驱动电流______，体积_____，字形清晰美观，稳定可靠，但电源功率消耗______，且机械强度_____。 10．（8-4中）辉光数码管管内充满了_________，当它们被______时，管子就发出辉光。 11.（8-4易）半导体发光二极管数码管（LED）可分成_______，_______两种接法。 12.（8-4中）发光二极管正向工作电压一般为__________。为了防止二极管过电流而损坏，使用时在每个二极管支路中应______________。 13.（8-3中）单片机系统中，片内存储容量不足需要外接存储器芯片时，可用_________作高位地址码。 14.（8-3中）数字系统中要求有一个输入端，多个数据输出端，可用_________输入端作为

组合逻辑电路的设计实验报告

中国石油大学现代远程教育电工电子学课程实验报告所属教学站：青岛直属学习中心姓名：杜广志学号：年级专业层次：网络16秋专升本学期：实验时间：2016-11-05实验名称：组合逻辑电路的设计小组合作：是○否●小组成员：杜广志 1、实验目的：学习用门电路实现组合逻辑电路的设计和调试方法。 2、实验设备及材料：仪器：实验箱元件：74LS00 74LS10 3、实验原理： 1．概述组合逻辑电路又称组合电路，组合电路的输出只决定于当时的外部输入情况，与电路过去状态无关。因此，组合电路的特点是无“记忆性”。在组成上组合电路的特点是由各种门电路连接而成，而且连接中没有反馈线存在。所以各种功能的门电路就是简单的组合逻辑电路。组合逻辑电路的输入信号和输出信号往往不止一个，其功能描述方法通常有函数表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等几种。组合逻辑电路的分析与设计方法，是立足于小规模集成电路分析和设计的基本方法之一。 2．组合逻辑电路的分析方法分析的任务是：对给定的电路求解其逻辑功能，即求出该电路的输出与输入之间的逻辑关系，通常是用逻辑式或真值表来描述，有时也加上必须的文字说明。分析的步骤：（1）逐级写出逻辑表达式，最后得到输出逻辑变量与输入逻辑变量之间的逻辑函数式。（2）化简。（3）列出真值表。（4）文字说明上述四个步骤不是一成不变的。除第一步外，其它三步根据实际情况的要求而采用。 3．组合逻辑电路的设计方法设计的任务是：由给定的功能要求，设计出相应的逻辑电路。设计的步骤；（1）通过对给定问题的分析，获得真值表。在分析中要特别注意实际问题如何抽象为几个输入变量和几个输出变量之间的逻辑关系问题，其输出变量之间是否存在约束关系，从而获得真值表或简化

组合逻辑电路

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= 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+BC 2. 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, An Bn Sn Cn 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 Sn=Bn An Bn An Bn An ⊕=+,Cn=An*Bn 3. 3. 画出逻辑图四.组合逻辑电路中的竞争和险象：P126~P129

实验四：组合逻辑控制器实验

实验四：组合逻辑控制器实验一、实验目的 1、深入理解计算机控制器的功能和组成； 2、学习和掌握计算机各类典型指令的执行流程； 3、学习组合逻辑控制器的控制原理和相关技术。二、实验说明 1、TEC-XP+十算机的指令分类 TEC-2000指令系统按指令的功能和执行步骤可划分为A B C D四组： A组：主要完成通用寄存器之间的数据传送或运算，以及少数特殊操作，在取指后一步完成。基本指令：ADD，SUB，AND，OR，XOR，CMP，TEST，MVRR，INC，DEC，SHR，SHL，JR，JRC，JRNC，JRZ，JRNZ 扩展指令：ADC，SBB，NOT，RCL，RCR，ASR，STC，CLC，EI，DI ，JRS，JRNS， JMPR B 组：需完成一次主存读/ 写操作，或IO 读/ 写操作，在取指后二步完成。第一步向地址寄存器送入 16 位（或8位的I/O 端口）地址，第二步完成读、写操作。基本指令：LDRR，STRR，PUSH，POP，PSHF，POPF，MVRD，IN，OUT，JMPA， RET C 组：完成两次主存读/ 写操作（间址操作），在取指令后三步完成。第一次读出的数据是操作数的地址，读出后直接（或经过一次加法运算）将其送入地址寄存器，省掉第二次内存读/ 写操作的地址传送步骤。CALR指令先用第2步保存PC内容到堆栈，第3步把寄存器中的子程序入口地址传送到程序计数器PC中。扩展指令：CALR，LDRA，STRA，LDRX，STRX D组：完成两次内存的读、写操作，在取指之后四步完成。基本指令：CALA 扩展指令：TRET 8位指令操作码（记作“ IR15 - IR8”）的特殊含义： ①IR15 - IR14用于区分指令组，0X表示A组，10表示B组，11表示C D组； ②IR11用于区分C、D组，IR11=0为C组，IR11=1为D组； ③IR13 用于区分基本指令和扩展指令，基本指令为0，扩展指令为1。 ④IR12 用于简化控制器实现，暂定为0。 ⑤IR10 - IR8用于区分同一指令组的不同指令。 TEC-XP+勺基本指令已全部实现，扩展指令只完成了指令格式和执行流程的设计，控制信号的逻辑尚未实现，可由用户扩展实现。 2、TEC-XP+十算机的指令执行流程 TEC-2000计算机指令的执行流程由节拍发生器（即时序产生器）控制，节拍（即机器周期或CPU周期）用T4T3T2T1T0来编码，其中，在组合逻辑控制器中T4恒为0 （T4=0）。下图为TEC-2000的指令执行流程图，方框表示1个节拍（即机器周期），左上角为节拍的编码（用T3T2T1T0表示）。

组合逻辑电路设计心得体会

三测试过程及结果讨论.....................................11 1.测试数据................................................. ...........11 2.分析与讨论................................................. . (13) 四思考题................................................. (16) 实验内容：题目：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（格雷码）。实验仪器及器件： 1.数字电路实验箱，示波器 2.器件：74LS00（简化后，无需使用，见后面） 74LS86（异或门），74LS197 实验目的： ①基本熟悉数字电路实验箱和示波器的使用 ②掌握逻辑电路的设计方法，并且掌握推导逻辑表达式的方法 ③会根据逻辑表达式来设计电路 1.真值表：

微程序控制器与组合逻辑控制器的区别

微程序控制器的基本原理详细图解 1、控制存储器：控制存储器是微程序控制器中的核心部件，通常由只读存储器ROM器件实现，简称控存。 2、微指令：控制存储器中的一个存储单元（字）表示了某一条指令的某一操作步骤的控制信号，以及下一步骤的有关信息，称该字为微指令。作用：准确提供了指令执行中的每一步要用的操作信号及下一微指令的地址。 3、微程序：全部微指令的集合称为微程序。 4、微程序控制器的基本工作原理：根据IR（指令寄存器）中的操作码，找到与之对应的控存中的一段微程序的入口地址，并按指令功能所确定的次序，逐条从控制存储器中读出微指令，以驱动计算机各部件正确运行。 5、得到下一条微指令的地址的有关技术：要保证微指令的逐条执行，就必须在本条微指令的执行过程中，能得到下一条微指令的地址。形成下条微指令地址（简称下地址）可能有下列五种情况： ①下地址为本条微指令地址加1； ②微程序必转某一微地址，可在微指令中给出该微地址值； ③根据状态标志位，选择顺序执行或转向某一地址； ④微子程序的调用及返回控制，要用到微堆栈； ⑤根据条件判断转向多条微指令地址中的某一地址，比③更复杂的情况。如：若C=1，转移到 A1 微地址；若S=1，转移到 A2 微地址；若Z=1，转移到 B1 微地址；这种情况，在微指令中直接给出多个下地址是不现实的，应找出更合理的解决方案。

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