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实验名称组合逻辑电路分析、设计与测试一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析与测试方法;2.掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。
二、实验原理1.组合逻辑电路的分析与测试组合逻辑电路是最常见的逻辑电路,即通过基本的门电路(比如与门,与非门,或门,或非门等)来组合成具有一定功能的逻辑电路。
组合逻辑电路的分析,就是根据给定的逻辑电路,写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式,或者列出真值表,从而确定该电路的逻辑功能。
组合逻辑电路的测试,就运用实验设备和仪器,搭建出实验电路,测试输入信号和输出信号是否符合理论分析出来的逻辑关系,从而验证该电路的逻辑功能。
组合逻辑电路的分析与测试的步骤通常是:(1)根据给定的组合逻辑电路图,列出输入量和中间量、输出量的逻辑表达式;(2)根据所得的逻辑式列出相应的真值表或者卡诺图;(3)根据真值表分析出组合逻辑电路的逻辑功能;(4)运用实验设备和器件搭建出该电路,测试其逻辑功能。
2.组合逻辑电路的设计与测试组合逻辑电路的设计与测试,就是根据设计的功能要求,列出输入量与输出量之间的真值表,通过化简获得输入量与输出量之间的逻辑表达式,然后根据逻辑表达式用相应的门电路设计该组合逻辑电路,然后运用实验设备与器件搭建实验电路,测试该电路是否符合设计要求。
组合逻辑电路的设计与测试的步骤通常是:(1)根据设计的功能要求,列出真值表或者卡诺图;(2)化简逻辑函数,得到最简的逻辑表达式;(3)根据最简的逻辑表达式,画出逻辑电路;(4)搭建实验电路,测试所设计的电路是否满足要求。
三、预习要求1.阅读理论教材上有关组合逻辑电路的分析与综合以及半加器等章节内容,以达到明确实验内容的目的。
2.查阅附录有关芯片管脚定义和相关的预备材料。
四、实验设备与仪器1.数字电路实验箱;2.芯片74LS00;74LS20。
五、实验内容1.半加器逻辑电路的分析与测试SC图5.5.1 半加器的逻辑电路(1) 根据图5.5.1写出中间量(1Z 、2Z 和3Z )和输出量(S 和C )关于输入量(A 和B )的逻辑表达式。
组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路是一种基本的数字电路,它采用各种逻辑门和电子元件,将输入信号转换成输出信号。
与之不同的是,时序逻辑电路是一种具有时序和存储能力的数字电路,它可以记忆之前的状态并将其用于决策。
下面我们将从以下几个方面入手,分别探讨组合逻辑电路和时序逻辑电路。
1. 组合逻辑电路组合逻辑电路通常由以下基本门电路构成:与门、或门、非门、异或门等。
这些门电路可以组成各种条理分明的电路逻辑,如加法器、减法器、多路选择器、多输出逻辑功能等。
组合逻辑电路主要应用在组合逻辑相关电路的设计中,如编码器、解码器等。
2. 时序逻辑电路时序逻辑电路是一种带有存储元件的数字电路,可在一定时间间隔足够长的情况下,自行储存当前状态并决策下一状态。
时序逻辑电路通常需要用到触发器、计数器等元件,可以实现循环、计数、分频等功能。
时序逻辑电路常应用于计算机、嵌入式系统、通信系统等领域。
3. 组合逻辑电路和时序逻辑电路的联系组合逻辑电路和时序逻辑电路结合在一起,可以构成高级电路系统,实现各种复杂功能。
例如,组合电路可以用于控制输入信号的条件,并动态的改变输出信号。
时序电路可以用于储存过程中产生的信号,而组合电路则将其用于进一步计算。
4. 组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用组合逻辑电路和时序逻辑电路广泛应用于各种数字电路系统,为现代电子技术的发展做出了重要贡献。
它们常应用于计算机领域,如中央处理器(CPU)、存储器和逻辑集成电路等;还常应用于通信系统、嵌入式系统以及各种控制电路等。
总而言之,组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电路的重要组成部分,它们分别代表了两种不同的设计思想和电路方法。
它们的相互配合和应用,可以实现各种复杂电路系统,进一步推动数字电子技术的发展。
数电逻辑门电路实验报告篇一:组合逻辑电路实验报告课程名称:数字电子技术基础实验指导老师:樊伟敏实验名称:组合逻辑电路实验实验类型:设计类同组学生姓名:__________ 一、实验目的和要求(必填)二、实验内容和原理(必填)三、主要仪器设备(必填)五、实验数据记录和处理七、讨论、心得一.实验目的1.加深理解全加器和奇偶位判断电路等典型组合逻辑电路的工作原理。
2.熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。
3.掌握组合集成电路元件的功能检查方法。
4.掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。
二、主要仪器设备74LS00(与非门) 74LS55(与或非门) 74LS11(与门)导线电源数电综合实验箱三、实验内容和原理及结果四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析(必填)实验报告(一)一位全加器1.1 实验原理:全加器实现一位二进制数的加法,输入有被加数、加数和来自相邻低位的进位;输出有全加和与向高位的进位。
1.2 实验内容:用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计一个一位全加器电路,并进行功能测试。
1.3 设计过程:首先列出真值表,画卡诺图,然后写出全加器的逻辑函数,函数如下: Si = Ai ?Bi?Ci-1 ;Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C i-1异或门可通过Ai ?Bi?AB?AB,即一个与非门;(74LS00),一个与或非门(74LS55)来实现。
Ci = Ai Bi +(Ai?Bi)C再取非,即一个非门(i-1?Ai Bi +(Ai?Bi)Ci-1,通过一个与或非门Ai Bi +(Ai?Bi)Ci-1,用与非门)实现。
1.4 仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图 1 所示。
图11实验名称:组合逻辑实验姓名:学号:1.5 实验数据记录以及实验结果全加器实验测试结果满足全加器的功能,真值表:(二)奇偶位判断器2.1 实验原理:数码奇偶位判断电路是用来判别一组代码中含 1 的位数是奇数还是偶数的一种组合电路。
第五章组合逻辑电路辅导教师:陈遇春 2003/5/9第一节、组合逻辑电路的特点1、逻辑电路的输出只与当时输入的逻辑值有关,与输入的历史情况无关。
2、组合逻辑电路没有记忆功能,在其电路中没有反馈构成的环路。
第二节、组合逻辑电路的分析分析组合逻辑电路的步骤:1、在电路中给每个门输出端标以符号。
2、写出每个门输出的逻辑表达式。
3、迭代各输出逻辑表达式,并化简(仅是电路输入变量的函数)。
4、写出真值表。
例:(P129)5.2.1题逻辑电路解:1)、给各门输出端表出符号(见上图)。
2)、写出各门输出逻辑表达式。
+⋅=B=CA=CD+BFAD3)、迭代各逻辑表达式,并简化。
=⋅+=++⋅⋅+)()(+()+=)(=BABA=ABABBBBCF+ABABAA4。
第三节设计电路的过程恰好与分析电路的过程相反。
1、给定逻辑功能的真值表2、例出逻辑表达式,用代数法或卡诺图法化简。
3、根椐化简的逻辑表达式画出逻辑图。
例:(P130)5.3.1题设计一个多数表决电路。
电路输入三个表决者,表决者有二个或三个为1时,输出F为1,其余为0。
解:2)、列出逻辑表达式,用代数式或卡诺图化简。
代数化简法:ABAC BC )C B A(C BC C AB AC BC )B A C(B B A BC ++=++=++=++=++=+++=C AB C AB C ABC C AB C B A BC A F 卡诺图化简法:F=AC+AB+BC 4)、逻辑表达式是表示与或的电路功能。
第四节组合逻辑电路中的竟争和险象由于传输中门电路有延时现象,造成输出逻辑功能错误。
例:(P133)5.4.2题组合电路。
稳态时,0=+=++=A A A B A F ; B 处于0时,F=A 。
第五节常见的组合逻辑电路 一、编码器(4线-2线)I 0-I 3有效电位定为逻辑1电位(各个输入是相互排斥);输出Y 0Y 1按二进制编码。
oet 是标志位:当I 0-I 3均匀为逻辑0输入无效,oet 为0,输出Y 0Y 1无效。
组合逻辑电路可以通过不同的表示方法来描述和设计,以下是几种常见的表示方法:
真值表(Truth Table):真值表列出了所有输入组合及其对应的输出值。
每一行表示一个输入组合及其对应的输出值,可以清晰地展示逻辑电路的输入输出关系。
布尔表达式(Boolean Expression):布尔表达式使用逻辑运算符和输入变量来描述逻辑电路的输出。
常见的逻辑运算符包括与(AND)、或(OR)、非(NOT)等。
布尔表达式可以直接描述逻辑电路的逻辑运算过程。
逻辑图(Logic Diagram):逻辑图使用图形符号表示逻辑电路的输入、输出和逻辑运算关系。
常见的逻辑符号包括与门(AND gate)、或门(OR gate)、非门(NOT gate)等,通过将这些逻辑门按照输入输出连接方式进行组合,可以形成复杂的逻辑电路。
卡诺图(Karnaugh Map):卡诺图是一种用于简化布尔表达式的图形工具。
它将逻辑电路的输入组合和输出值以方格的形式进行表示,通过对方格进行合并和消减,可以简化布尔表达式并优化逻辑电路的设计。
这些表示方法可以相互转换和结合使用,根据具体情况选择最适合的方法。
在设计和分析组合逻辑电路时,这些表示方法都能提供便利和直观的方式来理解和描述逻辑关系。
组合逻辑电路1.写出图1 a 、b 所示电路的逻辑表达式,并化简。
(a)12 (b)图12.组合逻辑电路及输入波形(A 、B )如图2所示,试写出输出端的逻辑表达式并画出输出波形。
ABBLA图23.设有四种组合逻辑电路,它们的输入波形(A 、B 、C 、D )如图3所示,其对应的输出波形为W 、X 、Y 、Z ,试分别写出它们的简化逻辑表达式。
输出 A B C D W X Y Z输入图34.试分析图4所示逻辑电路的功能。
AB C图45.逻辑电路如图5所示,试分析其逻辑功能。
AL 1 L 2 L 3图56.试分析图6所示逻辑电路的功能。
AB C i S C o图67.试用2输入与非门设计一个3输入的组合逻辑电路。
当输入的二进制码小于3时,输出为0;输入大于等于3时,输出为1。
8.试设计一个4位的奇偶校验器,即当4位数中有奇数个1时输出为0,否则输出为1。
可以采用各种逻辑功能的门电路来实现。
9.试设计一个4输入、4输出逻辑电路。
当控制信号C =0时,输出状态与输入状态相反;C =1时,输出状态与输入状态相同。
可以采用各种逻辑功能的门电路来实现。
10.试设计一可逆的4位码转换电路。
当控制信号C =1时,它将8421码转换为格雷码;C =0时,它将格雷码转换为8421码。
可以采用任何门电路来实现。
11.某足球评委会由一位教练和三位球迷组成,对裁判员的判罚进行表决。
当满足以下条件时表示同意:有三人或三人以上同意,或者有两人同意,但其中一人是教练。
试用2输入与非门设计该表决电路。
12.某雷达站有三部雷达A 、B 、C ,其中A 和B 功率消耗相等,C 的功率是A 的两倍。
这些雷达由两台发电机X 和Y 供电,发电机X 的最大输出功率等于雷达A 的功率消耗,发电机Y 的最大输出功率是X 的3倍。
要求设计一个逻辑电路,能够根据各雷达的启动和关闭信号,以最节约电能的方式启、停发电机。
13.判断图13所示电路是否会产生竞争冒险。
实验二组合逻辑电路一、实验目的1.掌握数据选择器的功能和应用方法;2.掌握显示译码器的功能和使用方法;3.掌握组合数字电路的设计和实现方法。
二、预习要求1.复习译码器和数据选择器的工作原理;2.复习有关组合电路设计方法的知识;3.阅读74LS138和74LS151的引脚排列图及功能表;4. 设计实验内容所要求的数据记录表格。
三、理论准备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: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,由给定的功能要求,设计出相应的逻辑电路。
设计的一般步骤如图3-1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。
需要注意的是,在使用中规模集成的组合逻辑电路设计时,需要把函数式变换成适当的形式(而不一定是最简式)。
1.74LS151为8选一数据选择器,分析下图,写出Y 的逻辑函数表达式,74LS151的功能表见表1。
(A)2. 试写出下图所示电路中的Y 的逻辑函数式。
74HC153为四选一数据选择器,其功能表见下表。
(A)74HC153的功能表3. 试写出下图所示电路中的Y 的逻辑函数式。
74HC151为八选一数据选择器,其功能表见下表。
(A)74HC151的功能表4.试写出下图所示电路中的Y的逻辑函数式。
74HC138为3线-8线译码器,其功能表见下表。
(A)74HC138的功能表5.试写74HC138为三线八线译码器(功能表如下),分析下图,写出F的逻辑函数表达式。
(A)74HC138的功能表6.试写74HC138为三线八线译码器(功能表如下),分析下图,写出Y1Y2的逻辑函数表达式,分析该电路的功能。
(B)74HC138的功能表7.试用4选1数据选择器(74HC153),实现逻辑函数''''Y A C A B C A B C =++。
74HC153功能表和逻辑符号如下。
(B )74HC153的功能表 74HC153的逻辑符号8. 试设计两位二进数平方电路,其功能是:输入一个两位二进制数,输出该数的平方。
要求:写出真值表,函数表达式。
(A ) 9.设计三人表决电路,其功能是:三人中有两人或两人以上同意则输出‘1’,否则输出‘0’。
要求:写出真值表,函数逻辑式,用74HC138实现(74HC138的功能表和逻辑符号如下)。
(B )74HC138的功能表 74HC138的逻辑符号10.设计三变量一致电路,其功能是:三个变量输入一样时,则输出‘1’,否则输出‘0’。
要求:写出真值表,函数逻辑式,用74HC138实现(74HC138的功能表及逻辑符号如下)。
(B )74HC138的功能表 74HC138的逻辑符号11.设计逻辑电路,实现下面功能:三输入变量中若含有奇数个1,则Y 输出1,否则Y 输出0。
设计一个含三台设备工作的故障显示器。要求如下:都正常工作时,绿灯亮;仅一台设
备发生故障时,黄灯亮;两台或两台以上设备同时发生故障时,红灯亮。
解:第一步,列真值表。设三台设备分别为变量A、B、C;设绿灯、黄灯、红灯分别为函
数F1、F2、F3。令灯亮时函数为 1,反之为 0 ;设备正常工作时变量为 1 反之为0。所
列真值表如下:
A B C F1 F2 F3
0 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 0 1
1 0 0 0 0 1
0 1 1 0 1 0
1 0 1 0 1 0
1 1 0 0 1 0
1 1 1 1 0 0
第二步,画函数卡诺图,得简化的逻辑式。
根据真值表,分别画F1 、F2 、F3 的卡诺图如下:
BC
A
00 01 11 10
0 0 0 0 0
1 0 0 1 0
F1卡诺图
B
C
A
00 01 11 10
0 0 0 1 0
1 0 1 0 1
F2卡诺图
B
C
A
00 01 11 10
0 1 1 0 1
1 1 0 0 0
F3卡诺图
从F1、F2、F3卡诺图中,可直接根据真值表写F1、F2、F3的表达式:
1FABC
2FABCABCABC 3FABACBC
第三步,根据函数表达式画逻辑电路图。
A
B
C
F1
F2
F3
湖北第二师范学院实验组合逻辑电路物机学院-11应用物理学一、实验目的1.掌握用与非门组成的简单电路,并测试其逻辑功能。
2.掌握用基本逻辑门设计组合电路的方法。
二、实验原理数字电路按逻辑功能和电路结构的不同特点,可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
组合逻辑电路是根据给定的逻辑问题,设计出能实现逻辑功能的电路。
用小规模集成电路实现组合逻辑电路,要求是使用的芯片最少,连线最少。
一般设计步骤如下:1.首先根据实际情况确定输入变量、输出变量的个数,列出逻辑真值表。
2.根据真值表,一般采用卡诺图进行化简,得出逻辑表达式。
3.如果已对器件类型有所规定或限制,则应将函数表达式变换成与器件类型相适应的形式。
4.根据化简或变换后的逻辑表达式,画出逻辑电路。
5.根据逻辑电路图,查找所用集成器件的管脚图,将管脚号标在电路图上,再接线验证。
三、实验仪器及器件数字实验箱一台,集成芯片74LS00一块、74LS20三块,导线若干。
四、实验内容1.用非与门实现异或门的逻辑功能(1) 用集成电路74LS00和74LS20(74LS20管脚见图1所示),按图2连接电路(自己设计接线脚标),A、B接输入逻辑,F接输出逻辑显示,检查无误,然后开启电源。
图1 74LS20集成电路管脚图(2) 按表1的要求进行测量,将输出端F的逻辑状态填入表内.表1 输出真值表图 2-电路接线图(3) 由逻辑真值表,写出该电路的逻辑表达式F= BA B A •+• 2. 用与非门组成“三路表决器”(1) 用74LS00和74LS20组成三路表决器,按图3连接电路(自己设计接线脚标),A ,B ,C 接输入逻辑,F 接输出逻辑显示,检查无误,然后开启电源。
(2) 按表2的要求进行测量,将输出端F 的逻辑状态填入表内。
表 2输出真值表& F 图 3 电路接线图3. 设计一个“四路表决器”逻辑电路并测试设计一个四变量的多路表决器。
当输入变量A 、B 、C 、D 有三个或三个以上为1时,输出F 为1;否则输出F 为0。
第三章组合逻辑电路基本要求:熟练掌握组合逻辑电路的分析方法;掌握组合逻辑电路的设计方法;理解全加器、译码器、编码器、数据选择器、数据比较器的概念和功能,并掌握它们的分析与实现方法;了解组合逻辑电路中的险象本章主要内容:组合逻辑电路的分析方法和设计方法。
本章重点:组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路的设计方法常用逻辑部件的功能本章难点:组合逻辑电路的设计一、组合逻辑电路的特点若一个逻辑电路,在任一时刻的输出仅取决于该时刻输入变量取值组合,而与电路以前的状态无关,则电路称为组合逻辑电路(简称组合电路)。
可用一组逻辑函数描述。
组合电路根据输出变量分为单输出组合逻辑电路和多输出组合逻辑电路。
注意:1.电路中不存在输出端到输入端的反馈通路。
2.电路不包含记忆元件。
3.电路的输出状态只由输入状态决定。
二、组合逻辑电路的分析方法分析的含义:给出一个组合逻辑电路,分析它的逻辑功能。
分析的步骤: 1.根据给出的逻辑电路图,逐级推导,得到输出变量相对于输入变量的逻辑函数。
2.对逻辑函数化简。
3.由逻辑函数列出对应的真值表。
4.由真值表判断组合电路的逻辑功能。
三、组合电路的分析举例1、试分析图3-1所示的单输出组合逻辑电路的功能解:(1)由G1、G2、G3各个门电路的输入输出关系,推出整个电路的表达式:Z1=ABCF=Z1+Z2 (2)对该逻辑表达式进行化简:(3)根据化简后的函数表达式,列出真值表3-1。
(4)从真值表中可以看出:当A、B、C三个输入一致时(或者全为“0”、或者全为“1”),输出才为“1”,否则输出为“0”。
所以,这个组合逻辑电路具有检测“输入不一致”的功能,也称为“不一致电路”。
2.试分析图3-2所示的输出组合逻辑电路的功能解:(1)由G1、G2、G3、G4、G5各个门电路的输入、输出关系,推出整个组合逻辑电路的表达式:(2)对该逻辑表达式进行化简:(3)根据化简后的函数表达式,列出真值表3-2。
(4)若设A、B各为一位二进制加数,则从真值表中可以看出,S为两加数相加后的一位和、C为两加数相加后的进位值。
组合逻辑电路的设计方法
一、设计步骤
根据给出的实际逻辑问题,求出实现该实际问题的逻辑功能的组合逻辑电路,这就是组合逻辑电路设计的任务。
在使用不同的器件进行设计时,电路的“最简”也有不同的含意。
用小规模数字集成电路进行设计的最简标准是所用的门数目最少,而且门的输出端数目也最少;用中规模数字集成电路进行设计的最简标准是所用集成电路个数最少,品种最少,同时集成电路间的连线也最少。
组合逻辑电路设计的一般步骤如下:
按照设计要求列出真值表;
根据题意设输入变量和输出函数并逻辑赋值,确定它们相互间的关系,然后将输入变量以自然二进制数顺序的各种取值组合排列,列出真值表。
2.根据真值表,写出输出逻辑函数表达式;3.对输出逻辑函数进行化简,可采用代数法或卡诺图法;4.根据最简输出逻辑函数式画出逻辑图。
二、设计举例
【例】设计一个A、B、C三人表决电路。
当表决某个提案时,多数人同意,提案通过,同时A具有否决权。
用与非门实现。
解:设计步骤(1)列出真值表设A、B、C三个人,表决同意用1表示,不同
意时用0表示;Y为表决结果,提案通过用1表示,通不过用0表示;同时还应考虑A具有否决权。
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
1
1
1
(2)写出输出函数表达式并化简得:Y=AB+AC (3)画逻辑图。
组合逻辑电路的设计步骤1.定义问题:首先,需要明确设计的目的和需求。
这包括确定需要实现的逻辑功能以及输入和输出的要求。
在这个步骤中,可以使用真值表来帮助理解问题的要求。
2.确定逻辑门类型:根据问题的要求,确定所需的逻辑门类型。
逻辑门有与门、或门、非门、与非门、或非门和异或门等。
选择适当的逻辑门类型是设计成功的关键。
3.组合逻辑电路的设计:根据问题的要求和选择的逻辑门类型,开始设计组合逻辑电路。
需要注意以下几个方面:a.决定输入和输出的位数:根据问题的要求,确定输入和输出数据的位数。
这将决定组合逻辑电路的复杂程度。
b.确定逻辑门的连接方式:根据逻辑门类型和输入输出需求,确定各个逻辑门的连接方式。
常见的连接方式包括级联连接、并联连接和混合连接。
c.编写逻辑表达式:根据问题的要求,设计逻辑表达式来描述组合逻辑电路的运算规则。
逻辑表达式可以使用布尔代数的运算符来表示。
d.确定逻辑门的输出:根据逻辑表达式,确定每个逻辑门的输出信号。
根据这些输出信号,进一步确定整个组合逻辑电路的输出信号。
4.逻辑门的选择和布局:根据设计的逻辑表达式和需求,选择合适的逻辑门类型和规格。
同时,需要考虑逻辑门的布局,使得电路布线紧凑且易于理解和维护。
5.逻辑门的实现:根据设计的逻辑门类型和布局,将逻辑门放置在电路板上,进行逻辑门的连接和布线。
这一步需要特别注意避免出现短路和开路等问题。
6.逻辑门的测试和验证:完成逻辑门的实现后,进行测试和验证。
可以通过输入不同的数据和信号,观察电路的输出是否符合预期。
如果输出符合预期,则可以确定逻辑门的正常工作。
7.整个组合逻辑电路的测试和验证:完成各个逻辑门的测试后,将它们组合成一个完整的组合逻辑电路。
再次进行测试和验证,确认整个电路的输出是否满足设计要求。
8.优化和改进:如果发现电路的输出不符合期望,或者在设计和测试过程中发现电路存在问题,可以进行优化和改进。
可以尝试不同的逻辑门类型或连接方式,或者对电路的布线进行调整。
组合逻辑电路实验报告引言组合逻辑电路是数字电路中最基础的一种电路,它由逻辑门、开关、信号源等元件组成,可以实现各种简单的逻辑计算。
本次实验我将介绍我对组合逻辑电路实验的学习和理解。
在实验中,我使用了基本的电路元件和电路板,学习了逻辑门的操作和实现,理解了逻辑门的工作原理。
实验过程第一步是对实验箱进行搭建。
我首先连接了一个输入信号源和一个红色LED灯到芯片上。
然后我连接了一个AND门和一个NOT门来控制LED灯的输出状态。
第二步是检测电路的正确性。
我使用了一个万用表来检测信号的电压和电流,并通过手动控制开关来观察信号的传输。
第三步是进行实验操作。
我按照实验指导书的要求进行了一系列的逻辑计算和实验操作,包括与门、或门、非门和异或门。
在实验过程中,我发现最重要的是要去理解每一个逻辑门的功能和作用,并正确连接元件和电路板,在实验中遇到问题要逐一排查,才能获得正确的结果。
实验结果我的实验结果显示出了逻辑门的工作原理和逻辑计算的过程。
例如,我使用与门,当两个输入信号都为1时,输出信号才为1表示逻辑正确。
而当只有一个输入信号为1或两个输入信号都为0时,输出信号为0。
我还使用了异或门,当两个输入信号不同时,输出信号为1。
而当两个输入信号相同时,输出信号为0。
实验感受组合逻辑电路实验是我第一次接触数字电路的实践操作。
通过实验,我熟悉了逻辑门,理解了数字电路的工作原理,并且掌握了实际操作技巧。
在实验过程中,我也遇到了很多问题,例如,电路元件的连接错误,信号源的设置问题等等。
但是,逐一排查和解决问题,让我在实验中得到了更多的收获。
通过这次实验,我对组合逻辑电路有了更深的理解,并且意识到在数字电路的设计和实践中需要更加认真和细心。
总结组合逻辑电路是数字电路的基础,我们可以通过实验来加深我们对数字电路的理解和认识。
在实验中,我们应该注重细节,谨慎操作,遇到问题要逐一排查,才能取得良好的实验结果。
希望我的经验和体会可以对大家有所帮助,也希望这种实践式学习的方式能够在我们的学习中得到更广泛的应用。
第3章 组合逻辑电路试分析图所示组合逻辑电路的逻辑功能,写出逻辑函数式,列出真值表,说明电路完成的逻辑功能。
(b)(c)(a)A B C DL=1=1=1C2L 1L 2L 3图 题图解:由逻辑电路图写出逻辑函数表达式: 图a :D C B A L ⊕⊕⊕= 图b :)()(21B A C AB B A C AB L C B A L ⊕+=⊕=⊕⊕=图c :B A B A L BA AB B A B A L BA B A L =+=+=+++==+=321由逻辑函数表达式列写真值表:ABCDL0 0 0 0 00 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 10 1 0 1 00 1 1 0 00 1 1 1 11 0 0 0 11 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 11 1 1 0 11 1 1 1 0A B CL 1L 20 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 1A BL 1L 20 0 0 1 0L 30 1 0 0 11 0 1 0 01 1 0 1 0由真值表可知:图a 为判奇电路,输入奇数个1时输出为1;图b 为全加器L 1为和,L 2为进位;图c 为比较器L 1为1表示A>B ,L 2为1表示A=B, L 3为1表示A<B.设有四种组合逻辑电路,它们的输入波形(A 、B 、C 、D )如图所示,其对应的输出波形分别为W 、X 、Y 、Z ,试分别写出它们逻辑表达式并化简。
D C BA W X Y Z输入输出图 题图解:BAC A CD B C A C D W +++=AC AC D CBAA CD A B B D X +++=BD AC D CB D B C D Y ++=BC D AB D DBA CA CB D Z +++=D C B A W X Y Z输入输出B C BA C A C D A C D W DCBA +++==∑)13,12,11,10,8,6,5,4,3()( A C D CBA B D A B X DCBA +++==∑)15,13,12,9,8,7,4,2,0()(A C D CB D BCD Y DCBA ++==∑)10,8,7,6,1,0()(CB D DBA A B D CA Z DCBA +++==∑)15,13,12,11,8,7,6,5()(X 、Y 均为四位二进制数,它们分别是一个逻辑电路的输入和输出。
实验二组合逻辑电路实验分析一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法。
2.了解组合电路的冒险现象及其消除方法。
二、实验设备与器材1.数字电路实验箱2.双踪示波器3.万用表4.CD4011×25.CD4030 CD4071各一个三、实验内容组合逻辑电路的分析是根据所给的逻辑电路,按逻辑门的连接方式,逐一写出相应的逻辑表达式,列出真值表,并画出卡诺图,判断能否简化。
1、分析测试半加器的逻辑表达式(1)写出测试半加器的逻辑表达式图1 与非门组合成的半加器电路(2)根据表达式列出真值表,并画出卡诺图判断能否简化(3)根据图1,在实验箱选定两个14P插座,插好两片CD4011并接好联机,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。
按下表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,两者是否一致。
2、分析、测试用异或门和非门组成的半加器逻辑电路异或门CD4030和与非门CD4011组成的半加器逻辑电路如图2所示,根据半加器的逻辑表达式可知,半加器的和S是A、B的异或,而进位C是A、B的相与,故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成。
测试方法同上述3项,将测试结果填入自拟表格中,并验证逻辑功能。
图2 异或门组成的半加器逻辑电路3、观察冒险现象按图3接线,当B=1,C=1时,A输入矩形波(f=20KHZ以上),用示波器观察Z输出波形。
然后,用添加校正项的方法消除险象。
图3 逻辑电路图四、实验报告五、按要求准备好组合逻辑电路的设计与测试按组合逻辑电路设计的步骤要求,选择实验内容中的其中一个进行设计(1)根据设计任务的要求,画出真值表;(2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式;(3)根据逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件构成电路;(4)用实验来验证设计的正确性。
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=,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 ,
根据二进制加法规律列出真值表
An Bn Sn
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1
2. 2. 由真值表写出逻辑表达式(化简或转换,本题无)
Sn=, =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
竞争:因门电路的传输时延而造成多路信号由于经过不同路径产生的时差现
象;险象:由竞争产生的错误输出;检查(产生条件:输入存在互补变化;消除:
添加冗余项.
竞争(B=0)
*消除方法:参考例5.4.3(P128)
四. 四. 常见的五种组合逻辑电路:p129-p141
着重于其功能和输出与输入的对应逻辑关系.
1. 1. 编码:将输入信号转换成对应的数码信号;
编码器:互斥输入,方块图、逻辑图P130
功能表见表5.5.1(P129)
优先编码,方块图、逻辑图 、功能表P131;
2.
2. 译码:将输入的码组翻译变换成对应的输出信号,是编码的逆过
程;
译码器:二进制译码器, 方块图、逻辑图;
功能表见表5.5.3(P133)
数字显示译码器:
功能表见表5.5.5(P133)
七段显示十进制数字
十进制数字显示p133;十进制数码显示
3.多路选择器:又叫数据选择器,在地址输入端的控制下从多路数据输入中选择
一个送到公共输出端.方块图,逻辑图,功能表P134;
由功能表可以写出其输出表达式:
Y=
4选1多路选择器两种电路
4.数值比较器:比较两个二进制数的大小。P135-137
一位二进制数比较器
二位二进制数值比较器
4. 4. 加法器:实现二进制数加法运算
全加器,逐位进位加法器,超前加法器。P137-141
半加器,
全加器逻辑图, (全加器真值表见表5.5.8 P138)
逐位进位加法器 (电路简单,连接方便,但运算速度慢)
,超前进位形成电路 (运算速度快,但电路复杂)
三位二进制超前进位加法器
五.
五. 中规模集成组合逻辑电路及应用:应用着重于扩展(分级扩展和级联
扩展)和实现组合逻辑函数(重点多路选择器和译码器)。
1.
1. 中规模集成译码器74139:2线-4线译码器,功能表、逻辑图
P142
74154 :4线-16线译码器,功能表、逻辑图, P142-143
分级扩展:图5.6.3,利用允许端用一片74139和四片74154扩展为6线-64线译
码器, P145
级联扩展(补充):用二片74139实现3线-8线译码器,参考典型例题;
2. 2. 中规模集成多路选择器74153:双4选1,功能表 P144;
分级扩展:图5.6.5,用五片74153扩展为双16选1, P147;
级联扩展(补充):用74153实现8选1,参考典型例题;
实现组合逻辑函数:例5.6.1,用8选1和4选1实现三变量函数p145-147,
用8选1;用4选1〔注:本书利用对比真值表的方法欠简单明嘹,可用多路选择
器的输出表达式和逻辑函数表达式对比的方法, 参考典型例题〕;
解:由表5.6.4得 F’=∑m(2,3,5,6)=,与多路选择器比较: