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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) 四、操作方法和实验步骤
五、实验数据记录和处理
六、实验结果与分析(必填)
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
(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: ;
;1
-i B i)C
(Ai + B i Ai = Ci 1-Ci B i Ai = Si ⊕⊕⊕异或门可通过,A B i A i AB B +=⊕即一个与非门(74LS00),一个与或非门(74LS55)来实现。,
,通过一个与或非门1
-i 1
-i 1
-i B i)C
(A i + B i A i B i)C
(A i + B i A i B i)C
(A i + B i A i = Ci ⊕⊕=⊕用与非门)实现。
再取非,即一个非门(
1.4 仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图 1 所示。
图1
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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。 2.2 实验内容:用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计四位数奇偶位判断电路,并进行功能测试。 2.3 设计过程:首先列出真值表,画卡诺图,然后写出电路的逻辑函数,即 Z=A ⊕B
⊕C ⊕D
,当代码中
含1的位数为奇时,输出为1,二极管发光。然后根据所提供的元件(两个 74LS00与非门、
三个 74LS55与或非门),对该逻辑函数进行转化,使得能在现有元件的基础上实现该逻辑函数。Z=((A ⊕B)⊕(C ⊕D)),可用设计三个异或门来实现,即两个 74LS00与非门(实际用到了6个独立的与非门)、三个 74LS55与或非门来实现。
2.4 仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图 2 所示。
图2
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(三)
数据选择器
3.1
实验原理:设计一个2选1数据选择器。2个数据输入端和1个输出端Y 和1个选择输入端A 。设A 取值分别0、1时,分别选择数据D1、D0输出。
3.2 实验内容:用 74LS00与非门设计数据选择器,并进行功能测试。 3.3 设计过程:输出的逻辑表达式为
芯片即可。个与非门即一块
,使用007441010LS D A AD D A AD Y ?=+=
3.4 仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图3所示。
3.5 图3
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(四)
密码锁
4.1 实验原理:设计一个密码锁。密码锁上有三个按钮A 、B 、C 。要求当三个按钮同时按下, 或 A 、B 两
个同时按下且C 不按下,或A 、B 中任一个单独按下且C 不按下时,锁就能打开(L =1);而当按键不符合上述组合状态时,将使报警灯亮(E =1)。 输出逻辑表达式C A C B AB C A C B AB L =++=,E=!L 使用四片与非门和一个与门来实现。 4.2 实验内容:用 74LS00与非门和 74LS55 与或非门设计代码转换电路电路,并进行功能测试。
4.3 仿真与实验电路图:仿真与实验电路图如图4 所示。
图4
4.5 第七题:四舍五入电路,用于判别8421码表示的十进制数是否大于等于5。设输入变量为ABCD ,输出函
数为L ,当ABCD 表示的十进制数大于等于5时,输出L 为1,否则L 为0。
输出逻辑表达式为D C A B A L +=,实验原理图
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第四题:设计一个报警电路。某一机械装置有四个传感器A 、B 、C 、D ,如果传感器A 的输出为1,且B 、
C 、
D 三个中至少有两个输出也为1,整个装置处于正常工作状态,否则装置工作异常,报警灯L 亮,即输出L =1
输出逻辑表达式为ACD ABC ABD ACD ABC ABD L ++=++=,即使用二片与或非门来实现。原理图:
第六题: 设计一个判别电路:有两组代码
210
A A A 和
210
B B B ,判别两码组是否相等。如果相等则输出1信号;
否则,输出0信号。
A2与B2进行同或比较,同样对A1、B1和A0、B0进行同或,最后把结果求余。 Y=
表示
同或其中????),00)(11)(22(B A B A B A ,实验原理图:
第十题:设计一个组合逻辑电路,要求有三个输入A2A1A0,二个输出Y1Y0表示一个二进制数,其值等于
输入“1”的数目。例如A2A1A0=110时,Y1Y0=10。
A2A0A1A2A0A1A2A0+A1A2+A0A1=Y1??=;
实验名称:组合逻辑实验姓名:学号:
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与或非门实现
代表同或,可通过两片
?
?
?,
A2
A1
A0
=
Y0。
实验原理图:
第十三题路灯控制电路设计一个路灯控制电路,要求实现的功能是:当总电源开关闭合时,安装在三个不同地方的三个开关都能独立地将灯打开或熄灭;当总电源开关断开时,路灯不亮。
A
D
C
B
D
C
B
A
D
C
B
D
C
B
Y)
)
(
)
((
)
)
(
)
((⊕
+
⊕
=
⊕
+
⊕
=,即通过2个与或非门,3个与非门得到
四、实验总结与收获
第一次做数电实验,总体感觉工作量很大。
1 前期用multisin仿真,关键是准确、简洁的写出输出的逻辑表达式,用最少的门电路实现功能,
多做几个典型例题后,其他题的化简就不用一步步从真值表入手,容易凭经验写出。
2 接线十分繁杂,可能连了好多,一个环节出了问题,便陷入困境,得重新来过,所以不要紧张,
要小心确保导线与实验电路板接触良好,不要在一个插孔上连三个以上电线。发生错误时要从后
实验名称:组合逻辑实验姓名:
学号:
往前找问题,仔细分析,可能是芯片管脚没插对位置,也可能是接触不良。
3第一次做时间上也没把握好,会抽空去实验室做未操作的例题。
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