(电子行业企业管理)数字电子技术基础

实验二组合逻辑电路分析与测试

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的分析方法。

2．验证半加器和全加器电路的逻辑功能。

3．了解两个二进制数求和运算的规律。

4．学会数字电子线路故障检测的一般方法。

二、实验原理

1．分析逻辑电路的方法：根据逻辑电路图---写出逻辑表达式---化简逻辑表达式（公式法、卡诺图法）---画出逻辑真值表---分析得出逻辑电路解决的实际问题（逻辑功能）。

2．实验线路

（1）用与非门组成的半加器，如图4-4-1所示。

（2）用异或门组成的半加器，如图4-4-2所示。。

图4-4-2 异或门组成的半加器

（3）用与非门、与或非门和异或门组成的全加器，如图4-4-３所示：

3．集成块管脚排列图见附录

三、实验仪器及器材

１．数字实验箱２．集成块74LS00

３．集成块74LS54 ４．集成块74LS86

５．万用表 6．＋5V直流电源

四、实验内容及步骤

１．检查所用集成块的好坏。

２．测试用与非门组成的半加器的逻辑功能。

（1）按图4-4-1接线，先写出其逻辑表达式，然后将输入端A、B接在实验箱逻辑控制开关插孔，X1、X2、X3、S n、C n分别接在电平显示插孔接好线后，进行测试。

（2）改变输入端A、B的逻辑状态，观察各点相应的逻辑状态，将结果填入表4-4-1中，测试完毕，切断电源，分析输出端逻辑状态是否正确。

表4-4-1

（1）按图4-4-2接线，将输入端A、B分别接在逻辑控制开关插孔，C n、S n分别接在电平显示插孔，接好线后进行测试。

（2）改变输入端A n、B n的逻辑状态，观察S n和C n的显示状态，并将测试结果填入表4-4-2中，并分析结果正确与否。若输出有误，分析其原因并查找故障点。

４．测试用与非门、与或非门组成的全加器的逻辑功能。

（1）按图4-4-3接线，输入端A n、B n、C n-1分别接逻辑控制开关插孔, S n、C n分别接电平显示插孔，接好线后进行测试。

表4-4-2

n n n-1n n

果填入表4-4-3中。切断电源后，分析结果正确与否，若输出有误，分析其原因并查找故障点。

表4-4-3

五、实验注意事项

1．实验接线前首先验证用到的与或非、异或、与非门的逻辑功能，检查集成块是否完好。

2．与或非、异或、与非门中，当某一组输入端不用时，应按规定处理。

六、实验报告要求

1．分析逻辑电路图，说明逻辑电路的功能。

2．对逻辑电路的功能进行实验测试，并记录测试结果。

3．分析组合电路实验的体会。

实验三组合逻辑电路的设计与测试

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

2．进一步提高归纳逻辑问题的能力。

二、实验原理

1．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设计方法。设计组合电路的一般步骤如图4-5-1所示。

图4-5-1 组合逻辑电路设计流程图

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”。

设计步骤：根据题意列出真值表如表4-5-1所示，再填入卡诺图表4-5-2中。

表4-5-1

表4-5-2

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

ABC⋅

BCD

根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图4-5-2所示。

图4-5-2 表决电路逻辑图

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CC4012。

按图4-5-2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，与表4-5-1进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。

三、实验仪器与器件

1．＋5V直流电源2．逻辑电平开关

3．逻辑电平显示器 4．直流数字电压表

5．CC4011×2（74LS00） CC4012×3（74LS20） CC4030（74LS86）

CC4081（74LS08） 74LS54×2(CC4085) CC4001 (74LS02)

四、实验内容及步骤

1．按图4-5-1接线验证四人表决器逻辑功能。

2．设计一个三人表决器，设计要求A具有否决权，用与非门完成电路，要求按本文所述的设计步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。

3．三人表决器列出真值表如表4-5-1

表4-5-1

输入输出

A B C Y

0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

4．根据三人表决器真值表，画出三变量逻辑卡诺图

5．三人表决器设计参考电路图4-5-3

图4-5-3 三人表决A具有否决权电路逻辑图

*6．下列设计题目供同学们根据自己的学习兴趣选做

（1）数据范围指示器的设计与实验：设A、B、C、D是4位二进制数码，可用来表示16个十进制数。设计一个组合逻辑电路，使之能区分下列三种情况0≤X≤4；5≤X≤9；10≤X≤15：

要求用与非门及八选一数据选择器两种方法实现。

（2）数码转换电路的设计与实验：有一测试系统的测试结果是以二进制数码表

&

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A

C

B

Y