实验03-MSI组合逻辑模块应用

实验三MSI组合逻辑芯片的应用

一、实验目的

1.进一步熟悉组合逻辑电路的设计流程方法、步骤；

2.学会应用MSI组合逻辑芯片来设计符合要求的逻辑电路；

3.进一步熟悉组合逻辑电路的测试方法、功能验证及冒险消除方法；

4.进一步熟悉使用Multisim仿真软件辅助设计电路。

二、实验任务（建议学时：2学时）

基本实验任务(任选两个完成)

1.三个开关控制一盏灯。（用一片74LS86和两片74LS00完成设计）

设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。（用一片74LS11和一片74LS04完成设计）

2.设计一个四人表决器。（用两片74LS08和一片74LS32完成设计）

当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。

3.设计一个用电超载报警电路。（用两片74LS00完成设计）

现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。要求当总用电量超过500W 时报警灯立即点亮。

4.设计一个水泵控制电路。（用一片74LS04和两片74LS00完成设计）

有一水箱有大小两台水泵M L和M S供水，如图2-1所示。水箱中设置了3个水位检测元件Ａ、Ｂ、Ｃ。水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S 单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M L单独工作；水位低于Ａ点时M L和M S同时工作。

图2-1

扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个）

1.设计一个交通灯工作状态监视电路。（用一片74LS04和两片74LS00完成设计）

路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。

2.设计一个4位数字密码锁。（用74LS11和74LS04各一片完成设计）

该锁具有ＡＢＣＤ四个输入端和一个开锁控制信号输入端Ｅ，开锁代码自定义（如0101）。当ＡＢＣＤ四个输入代码与自定义的开锁代码一致时，按下开锁键(Ｅ=１)，锁打开(Ｙ=１)；否则电路发出报警信号(Ｚ=１)。

三、实验原理

的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号

作用前电路原来所处的状态无关。

2．组合逻辑电路的设计：是根据实际问题的

逻辑关系，设计出能够实现相应功能的逻辑电路。

组合逻辑电路设计的一般方法和步骤（流程如图

2-2所示）：

1）对实际问题进行逻辑抽象，定义输入、输

出逻辑变量（定义时应注意：①只有具有二值性的

命题才能定义输入或输出逻辑变量；②逻辑变量取

1值的含义必须表达清楚）；

2）列写真值表；

3）进行逻辑化简、变换(逻辑代数或卡诺图)

并写出逻辑表达式；

4）画出逻辑图；

5）逻辑功能验证，如不符合要求，则需要对

1）—4）步进行检查和调整，直至实现要求的逻辑功能。

需要说明的是：组合逻辑电路的设计通常是假定所有逻辑器件对信号的传递不产生延迟的情况下进行的。但实际上信号在导线和器件中传递时都会存在延迟现象，延迟时间长短与器件的工艺水平、器件规模的大小、电路布局、布线长短（高速数字电路中元件布局、布线工艺对信号的延迟影响特别显著）等众多因素相关。按照理想情况下设计出来的组合逻辑电路有可能会出现冒险现象，这会直接影响电路逻辑功能的可靠性和稳定性，应针对冒险现象采取相应措施予以消除。

3．判断组合逻辑电路中是否存在冒险现象的方法一般有：

1）逻辑代数法：一般输出端的逻辑状态函数在一定条件下若能够简化为F=A+A＇或者F=A?A＇的形式，则可断定电路存在冒险现象。

2）逐级真值表法：若单输入变量的大规模电路，采用逐级列出电路真值表，并找出那些门的输入信号会发生竞争，再判断是否会在电路的输出端产生干扰脉冲。这种方法只适用于输入变量为一个的情况，其局限性很大。

3）卡诺图法：在多个输入变量的情况下，判断两个以上的变量同时改变时，电路是否存在冒险现象。方法是：将逻辑函数化为最小项之和的形式，得出该逻辑函数卡诺图。若卡诺图中存在两个相切但不想交的圈（可以是“1”构成的圈，也可以是“0”构成的圈），则电路会产生冒险现象。

4．组合逻辑电路的测试方法分静态和动态测试。

静态测试：指根据真值表依次改变各输入变量，观察其输出状态变化情况是否与真

值表一致。

动态测试：指各输入端接入规定的脉冲信号，用示波器观察各输出端信号，分析是否存在干扰脉冲（冒险现象），电路的逻辑功能是否与真值表一致。

5．当设计出一个组合电路，安装后应首先进行静态测试，也就是用逻辑开关按真值表依次改变输入量，验证其逻辑功能。然后再进行动态测试，观察是否存在冒险。如果电路存在险象，但不影响下一级电路的正常工作，就不必采取消除险象的措施；如果影响下一级电路的正常工作，就要分析险象的原因，然后根据不同的情况采取措施加以消除。

消除冒险现象的方法：

1）接入滤波电路：输入端并接一个很小的滤波电容C（一般为几十皮法左右），能把尖峰脉冲幅度消减到门电路的阈值电压以下。

2）引入选通脉冲：对输出引入选通脉冲信号，避开冒险现象。

3）修改逻辑设计：在逻辑函数化简选择乘积项时，按照判断组合电路是否存在竞争冒险的方法，选择使逻辑函数不会使逻辑函数产生竞争冒险的乘积项。也可采用增加冗余项方法。

6．组合逻辑电路分析：是根据所给定的组合逻辑电路找出输入与输出之间的逻辑关系。

分析的步骤：

1）已知逻辑图写出表达式；2）进行逻辑化简或变换；

3）列写真值表；4）根据真值表判断逻辑功能。

设计举例：

在举重比赛中，有两名副裁判，一名主裁判。当两名以上裁判（必须包括主裁判在内）认为运动员上举杠铃合格，按动电钮，裁决合格信号灯亮，试用与非门设计该电路。

1）逻辑抽象：设主裁判为变量A，副裁判分别为B和C；按电钮为1，不按为0。表示成功与否的灯为Y，合格为1，否则为0。

2）列出真值表：

3）根据真值表写出逻辑函数表达式。

图2-3所示。

5）根据最简表达式画出逻辑图，如图2-4所示。

6）功能验证。

静态测试：选择器件搭接实际电路，根据真值表依次改变输入变量，测试其输出状态是否与真值表一致，验证其逻辑功能。

动态测试：检测电路是否存在冒险现象，若存在且对后级电路产生影响，则采取相应措施对其进行消除。

四、实验预习

1．上网查阅设计相关芯片的参数手册文档PDF，熟悉各集成电路芯片的引脚排列及功能，将每个集成电路芯片的引脚排列图画出，并列出相应的引脚功能表。

2．完成所有基本任务和一个必选扩展任务的设计过程，包括逻辑抽象、列真值表、写出逻辑表达式、列写卡诺图化简或逻辑函数化简过程、写出符合要求的逻辑函数表达式、画出相应的逻辑电路图（提示：可借助Multisim中的Logic Converter—逻辑转换器工具完成真值表列写、化简逻辑表达式、生成逻辑电路图等设计内容，这样可以大大缩短设计时间，提高设计效率）。

3．在Multisim仿真软件中对设计的电路进行仿真、调试、修改直至电路逻辑功能符合设计要求，根据最终调整后的仿真电路，用规定的器件画出实验电路接线图。

4．列出设计用的芯片型号及数量列表。

五、实验器材

1．数字电路实验箱

2．数字万用表

3．集成电路芯片

1）

六、实验内容与步骤

（一）基本实验任务

1.三个开关控制一盏灯。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个控制开关A、B、C分别用三个逻辑开关代替；灯Y用发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代替。发光二极管的亮、灭代表灯Y的亮、灭。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

2．四人表决器。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，四个人A、B、C、D分别用四个逻辑开关代替；电路输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）。只有当四个逻辑开关中的三个或三个以上置“1”时，发光二极管点亮，表示表决通过，否则不通过。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

3．用电超载报警电路。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个负载分别用三个逻辑开关代替；输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代替报警指示灯。当逻辑开关置“1”，表示相应的负载接入线路；如接入线路的总功率没有超过500W，则报警灯为熄灭状态，否则报警灯点亮。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

4．水泵控制电路。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，三个水位传感器A、B、C分别用三个逻辑开关代替；两输出端分别接两个发光二极管D1、D2（逻辑状态指示灯）代表水泵M L和M S。灯亮表示对应的水泵启动工作，灯灭表示对应的水泵不工作。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

（二）扩展实验任务

1. 交通灯工作状态监视电路。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，红、绿、黄三个灯分别用三个逻辑开关代替；逻辑开关置“1”表示相应的交通灯点亮，否则表示熄灭。输出端接发光二极管D1（逻辑状态指示灯）代表状态监视报警灯，发光二极管亮表示交通灯系统存在故障，灯灭表示交通灯系统工作正常。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

2. 4位数字密码锁。

按预习设计好的逻辑电路进行电路接线，四位密码输入A、B、C、D及开锁信号E分别用五个逻辑开关代替；电路两个输出端接分别至两个发光二极管D1、D2（逻辑状态指示灯），D1亮表示正常开锁，D2亮表示报警信号Z=1。根据真值表对所设计的电路进行静态测试，画出每个电路对应的状态表（自拟），记录测试结果。

七、注意事项

1. 实验电路连线事先用万用表“二极管”挡进行检测，保证连接电路的连线完好，无

抽芯现象。

2. 注意集成芯片在集成芯片插座上的安装方向不要弄反，器件和连线要插牢，正式连

接实验线路前，必须对所用芯片进行逻辑功能的验证，保证接入电路的芯片功能完好。

3. 仔细核对芯片各引脚功能，先将芯片的电源引脚和地引脚分别接至5V正、负极上，

其余引脚也不能接错。

4. 芯片输出端不允许并联使用（非OC门），更不允许直接接地或接电源。

5. 为了提高电路的抗干扰能力，电路中多余输入端最好不要悬空。

6. 实验中，必须遵循“先连线后通电，先断电后拆线”的操作原则，严禁带电操作。

八、实验报告要求

1．写出每个设计任务所需的完整步骤，画出逻辑电路图，自拟测试表格并填写。

2．检测组合逻辑电路是否存在冒险现象的方法有哪些？。

3．组合逻辑电路的测试方法有哪些，如何消除对电路有影响的冒险现象。

4．总结本次实验情况，写出心得体会。包括实验中遇到的问题的处理方法和结果。

数字逻辑个性课实验报告

学生学号0121410870432实验成绩 学生实验报告书 实验课程名称逻辑与计算机设计基础 开课学院计算机科学与技术学院 指导教师姓名肖敏 学生姓名付天纯 学生专业班级物联网1403 2015--2016学年第一学期

译码器的设计与实现 【实验要求】： （1）理解译码器的工作原理，设计并实现n-2n译码器，要求能够正确地根据输入信号译码成输出信号。（2）要求实现2-4译码器、3-8译码器、4-16译码器、8-28译码器、16-216译码器、32-232译码器。 【实验目的】 （1）掌握译码器的工作原理； （2）掌握n-2n译码器的实现。 【实验环境】 ◆Basys3 FPGA开发板，69套。 ◆Vivado2014 集成开发环境。 ◆Verilog编程语言。 【实验步骤】 一·功能描述 输入由五个拨码开关控制，利用led灯输出32种显示 二·真值表

三·电路图和表达式

四·源代码 module decoder_5( input [4:0] a, output [15:0] d0 ); reg [15:0] d0; reg [15:0] d1; always @(a) begin case(a) 5'b00000 :{d1,d0}=32'b1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00001 :{d1,d0}=32'b0100_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00010 :{d1,d0}=32'b0010_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00011 :{d1,d0}=32'b0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00100 :{d1,d0}=32'b0000_1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00101 :{d1,d0}=32'b0000_0100_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00110 :{d1,d0}=32'b0000_0010_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b00111 :{d1,d0}=32'b0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_1000_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0100_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0010_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01011 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000; 5'b01100 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_1000_0000_0000_0000_0000; 5'b01101 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0100_0000_0000_0000_0000; 5'b01110 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0010_0000_0000_0000_0000; 5'b01111 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0001_0000_0000_0000_0000; 5'b10000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_1000_0000_0000_0000; 5'b10001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0100_0000_0000_0000; 5'b10010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0010_0000_0000_0000; 5'b10011 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000_0000; 5'b10100 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000_0000; 5'b10101 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0100_0000_0000; 5'b10110 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0010_0000_0000; 5'b10111 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0001_0000_0000; 5'b11000 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_1000_0000; 5'b11001 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0100_0000; 5'b11010 :{d1,d0}=32'b0000_0000_0000_0000_0000_0000_0010_0000;

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：

华中科技大学计算机学院数字逻辑实验报告2(共四次)

数字逻辑实验报告（2） 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 计算机科学与技术学院 20 年月日

数字逻辑实验报告（2）无符号数的乘法器设计

一、无符号数的乘法器设计 1、实验名称 无符号数的乘法器的设计。 2、实验目的 要求使用合适的逻辑电路的设计方法，通过工具软件logisim进行无符号数的乘法器的设计和验证，记录实验结果，验证设计是否达到要求。 通过无符号数的乘法器的设计、仿真、验证3个训练过程，使同学们掌握数字逻辑电路的设计、仿真、调试的方法。 3、实验所用设备 Logisim2.7.1软件一套。 4、实验内容 （1）四位乘法器设计 四位乘法器Mul4 4实现两个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-1所示。设被乘数为b(3:0)，乘数为a(3:0)，乘积需要8位二进制数表示，乘积为p(7:0)。 图3-1 四位乘法器结构框图 四位乘法器运算可以用4个相同的模块串接而成，其内部结构如图3-2所示。每个模块均包含一个加法器、一个2选1多路选择器和一个移位器shl。 图3-2中数据通路上的数据位宽都为8，确保两个4位二进制数的乘积不会发生溢出。shl是左移一位的操作，在这里可以不用逻辑器件来实现，而仅通过数据连线的改变（两个分线器错位相连接）就可实现。

a(0)a(1)a(2)a(3) 图3-2 四位乘法器内部结构 （2）32 4乘法器设计 32 4乘法器Mul32 4实现一个无符号的32位二进制数和一个无符号的4位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-3所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(3:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-3 32 4乘法器结构框图 在四位乘法器Mul4 4上进行改进，将数据通路上的数据位宽都改为32位，即可实现Mul32 4。 （3）32 32乘法器设计 32 32乘法器Mul32 32实现两个无符号的32位二进制数的乘法运算，其结构框图如图3-4所示。设被乘数为b(31:0)，乘数为a(31:0)，乘积也用32位二进制数表示，乘积为p(31:0)。这里，要求乘积p能用32位二进制数表示，且不会发生溢出。 图3-4 32 32乘法器结构框图 用32 4乘法器Mul32 4作为基本部件，实现32 32乘法器Mul32 32。 设被乘数为b(31:0)=(b31b30b29b28···b15b14b13b12···b4b3b2b1b0)2 乘数为a(31:0)=(a31a30a29a28···a15a14a13a12···a3a2a1a0)2 =(a31a30a29a28)2 228+···+ ( a15a14a13a12)2 212+···+ (a3a2a1a0)2 20

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。

实验一组合逻辑电路设计

实验一 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。 2、 掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 3、 加深FPGA 设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。 4、 理解“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。 5、 理解组合逻辑电路的特点。 二、实验的硬件要求： 1、 EDA/SOPC 实验箱。 2、 计算机。 三、实验原理 1、组合逻辑电路的定义 数字逻辑电路可分为两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路中不包含记忆单元（触发器、锁存器等），主要由逻辑门电路构成，电路在任何时刻的输出只和当前时刻的输入有关，而与以前的输入无关。时序电路则是指包含了记忆单元的逻辑电路，其输出不仅跟当前电路的输入有关，还和输入信号作用前电路的状态有关。 通常组合逻辑电路可以用图1.1所示结构来描述。其中，X0、X1、…、Xn 为输入信号， L0、L1、…、Lm 为输出信号。输入和输出之间的逻辑函数关系可用式1.1表示： 2、组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路的设计任务是根据给定的逻辑功能，求出可实现该逻辑功能的最合理组 合电路。理解组合逻辑电路的设计概念应该分两个层次：（1）设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；（2）考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的，设计最优化是设计人员必须努力达到的目标。 在设计组合逻辑电路时，首先需要对实际问题进行逻辑抽象，列出真值表，建立起逻辑模型；然后利用代数法或卡诺图法简化逻辑函数，找到最简或最合理的函数表达式；根据简化的逻辑函数画出逻辑图，并验证电路的功能完整性。设计过程中还应该考虑到一些实际的工程问题，如被选门电路的驱动能力、扇出系数是否足够，信号传递延时是否合乎要求等。组合电路的基本设计步骤可用图1.2来表示。 3、组合逻辑电路的特点及设计时的注意事项 ①组合逻辑电路的输出具有立即性，即输入发生变化时，输出立即变化。（实际电路中 图 1.1 组合逻辑电路框图 L0=F0(X0,X1,···Xn) · · · Lm=F0(X0,X1,···Xn) （1.1） 图 1.2 组合电路设计步骤示意图图

数字逻辑实验报告

. 武汉理工大学

2017 年月日 实验一：一位全加器 实验目的： 1. 掌握组合逻辑电路的设计方法； 2. 熟悉Vivado2014 集成开发环境和Verilog 编程语言； 3. 掌握1 位全加器电路的设计与实现。 试验工具： 1.Basys3 FPGA 开发板 2.Vivado2014 集成开发环境和Verilog 编程语言。 实验原理： Ci+A+B={Co，S} 全加器真表

全加器逻辑表达式 S=A○+B○+Ci Co=A.B+ (A○+B).Ci 全加器电路图 实验步骤： (一)新建工程： 1、打开 Vivado 2014.2 开发工具，可通过桌面快捷方式或开始菜单中 Xilinx Design Tools->Vivado 2014.2 下的 Vivado 2014.2 打开软件； 2、单击上述界面中 Create New Project 图标，弹出新建工程向导。 3、输入工程名称、选择工程存储路径，并勾选Create project subdirectory选项，为工程在指 定存储路径下建立独立的文件夹。设置完成后，点击Next。注意：工程名称和存储路径中不能出现中文和空格，建议工程名称以字母、数字、下划线来组成 4、选择RTL Project一项，并勾选Do not specify sources at this time，为了跳过在新建工 程的过程中添加设计源文件。 5、根据使用的FPGA开发平台，选择对应的FPGA目标器件。（在本手册中，以Xilinx大学计 划开发板Digilent Basys3 为例，FPGA 采用Artix-7 XC7A35T-1CPG236-C 的器件，即Family 和Subfamily 均为Artix-7，封装形式（Package）为CPG236，速度等级（Speed grade）为-1，温度等级（Temp Grade）为C）。点击Next。 6、确认相关信息与设计所用的的FPGA 器件信息是否一致，一致请点击Finish，不一致，请返 回上一步修改。 7、得到如下的空白Vivado 工程界面，完成空白工程新建。

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

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：

数字逻辑实验报告。编码器

数字逻辑实验实验报告 脚分配、1）分析输入、输出，列出方程。根据方程和IP 核库判断需要使用的门电路以及个数。 2）创建新的工程，加载需要使用的IP 核。 3）创建BD 设计文件，添加你所需要的IP 核，进行端口设置和连线操作。 4）完成原理图设计后，生成顶层文件（Generate Output Products）和HDL 代码文件（Create HDL Wrapper）。 5）配置管脚约束（I/O PLANNING），为输入指定相应的拨码开关，为输出指定相应的led 灯显示。

6）综合、实现、生成bitstream。 7）仿真验证，依据真值表，在实验板验证试验结果。

实验报告说明 数字逻辑课程组 实验名称列入实验指导书相应的实验题目。 实验目的目的要明确，要抓住重点，可以从理论和实践两个方面考虑。可参考实验指导书的内容。在理论上，验证所学章节相关的真值表、逻辑表达式或逻辑图的实际应用，以使实验者获得深刻和系统的理解，在实践上，掌握使用软件平台及设计的技能技巧。一般需说明是验证型实验还是设计型实验，是创新型实验还是综合型实验。 实验环境实验用的软硬件环境（配置）。 实验内容（含电路原理图/Verilog程序、管脚分配、仿真结果等；扩展内容也列入本栏）这是实验报告极其重要的内容。这部分要写明经过哪几个步骤。可画出流程图，再配以相应的文字说明，这样既可以节省许多文字说明，又能使实验报告简明扼要，清楚明白。 实验结果分析数字逻辑的设计与实验结果的显示是否吻合，如出现异常，如何修正并得到正确的结果。 实验方案的缺陷及改进意见在实验过程中发现的问题，个人对问题的改进意见。 心得体会、问题讨论对本次实验的体会、思考和建议。

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。

华中科技大学数字逻辑实验报告

华中科技大学数字逻辑实验报告 姓名: 专业班级: 学号: 指导老师： 完成时间：

实验一：组合逻辑电路的设计 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．学会二进制的运算规律。 二、实验所用组件： 二输入四与门74LS08,二输入四与非门74LS00,二输入四异或门74LS86,六门反向器74LS04芯片，三输入三与非门74L10，电线若干。 三、实验内容： 内容A：全加全减器。 实验要求： 一位全加/全减法器，如图所示： 电路做加法还是做减法运算是由M决定的，当M=0做加法，M=1做减法。当作为全加法起时输入A.B和Cin分别为加数，被加数和低位来的进位，S和数，Co位向上位的进位。当作为全减法器时输入信号A,B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上的借位。 实验步骤： 1．根据功能写出输入/输出观察表：

2． 3．做出卡诺图，确定输出和激励的函数表达式：

4．根据逻辑表达式作出电路的平面图： 5．检查导线以及芯片是否完好无损坏，根据平面图和逻辑表达式连接电路。 实验结果： 电路连接好后，经检测成功实现了一位全加/全减法器的功能。 内容B：舍入与检测电路的设计： 试验要求： 用所给定的集合电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四

舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。当电路检测到输入的代码大宇或等于（5）10时，电路的输出F1=1；其他情况F1=0。当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1，其他情况F2=0。该电路的框图如下所示： （1）按照所设计的电路图接线，注意将电路的输入端接试验台的开关，通过拨动开关输入8421代码，电路输入按至试验台显示灯。 （2）每输入一个代码后观察显示灯，并将结果记录在输入/输出观察表中。 实验步骤 1．按照所给定的实验要求填写出F1，F2理论上的真值表。 2．根据真值表给出F1和F2的卡诺图。

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。

实验二--组合逻辑电路的设计与测试

实验二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分析与设计方法。 2、加深对基本门电路使用的理解。 二、实验原理 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。例如，根据与门的逻辑表达式Z= AB =得知，可以用两 个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。 2、分析组合逻辑电路的一般步骤是： 1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； 2)化简和变换各逻辑表达式； 3)列出真值表； 4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是： 1)根据任务的要求，列出真值表； 2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式； 3)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路； 4)最后，用实验来验证设计的正确性。 4、组合逻辑电路的设计举例 1)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“1”时， 输出端才为“1”。 设计步骤： 根据题意，列出真值表如表2-1所示，再添入卡诺图表2-2中。 表2-1 表决电路的真值表 表2-2 表决电路的卡诺图 然后，由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式： ABD CDA BCD ABC Z+ + + = B A+

? = ? ABC? ACD BCD ABC 最后，画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2-1所示： 图2-1 表决电路原理图 输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量，验证逻辑功能。 三、实验设备与器材 1.数字逻辑电路实验箱。 2.数字逻辑电路实验箱扩展板。 3.数字万用表。 4.芯片74LS00、74LS02、74LS04、74LS10、74LS20。 四、实验内容实验步骤 1、完成组合逻辑电路的设计中的两个例子。 2、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过)，要求用四2输入与非门 来实现。 3、用与非门74LS00和异或门74LS86设计一可逆的4位码变换器。 要求： 1)当控制信号C=1时，它将8421码转换成为格雷码；当控制信号C=0时，它 将格雷码转换成为8421码； 2)写出设计步骤，列出码变换关系真值表并画出逻辑电路图； 3)安装电路并测试逻辑电路的功能。 五、实验预习要求 1、复习各种基本门电路的使用方法。 2、实验前，画好实验用的电路图和表格。 3、自己参考有关资料画出实验内容2、3、4中的原理图，找出实验将要使用的芯 片，以备实验时用。 六、实验报告要求 1、将实验结果填入自制的表格中，验证设计是否正确。 2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。

数字逻辑实验报告

数字逻辑实验报告：加法器

安徽师范大学 学院实验报告 专业名称软件工程 实验室 实验课程数字逻辑 实验名称加法器实验姓名 学号 同组人员 实验日期 2013.3.26

注：实验报告应包含（实验目的，实验原理，主要仪器设备和材料，实验过程 和步骤，实验原始数据记录和处理，实验结果和分析，成绩评定）等七项内容。具体内容可根据专业特点和实验性质略作调整，页面不够可附页。 实验目的：学会使用实验箱搭建基本组合逻辑电路。 实验原理：全加器是中规模组合逻辑器件，它实现二进制数码的加法运算，是计算机中最基本的运算单元电路。一位加法器有三个输入端Ａi 、B i 、C i -1,即被加数，有两个输出端S i 和B i 即相加及向高一位的进位输出。 (全加真值表) Si=A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1+A i B i C i -1 C i =A i B i +A i C i -1+B i C i -1 全加器主要用于数值运算；另外，全加器还可以实现组合逻辑函数。 主要仪器设备和材料：数字逻辑电路实验装置、芯片 74LS32、芯片 74LS08、 芯片74LS86，导线 实验过程和步骤： ①关闭实验箱的电源开关，将三个芯片正确地安装在实验箱装置上； ②分别用三根导线将三个芯片的第14号引脚与实验箱左下角的+5V 连接起来，，再分别用三根导线将三个芯片的第7号引脚与实验箱左下角的GND 连接 Ａi B i C i -1 S i B i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1

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

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

数字逻辑设计实验报告-实验13教材

浙江大学城市学院实验报告 课程名称 数字逻辑设计实验 实验项目名称 实验十二 数据选择器应用 学生姓名 专业班级 学号 实验成绩 指导老师（签名 ） 日期 注意： ● 务请保存好各自的源代码，已备后用。 ● 完成本实验后,将实验项目文件和实验报告，压缩为rar 文件，上传ftp 。如没有个人 文件夹，请按学号_姓名格式建立。 ftp://wujzupload:123456@10.66.28.222:2007/upload ● 文件名为：学号_日期_实验XX ，如30801001_20100305_实验0 1 一. 实验目的和要求 1. 掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。 2. 学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法。 二. 实验内容、原理及实验结果与分析 1、用74LS151实现逻辑函数 要求实现BC A AC C B A Y ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。 计算得到m0=m7=0，m2=m4=m5=m6=1，m1=m3=D (1) 设计原理图 (2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位

(3)组合输出信号 (4)配置管脚 (5)下载到FPGA

(6) 74LS151的输入端接逻辑电平输出（拨位开关），输出端Z 接逻辑电 平显示（发光二极管）。逐项测试电路的逻辑功能，记录测试结果。 2、用74LS151实现逻辑函数 要求实现逻辑函数C B CD A B A F ++=，自己写出设计过程，画出接线图，并验证其逻辑功能。芯片插法，电源、地线接法与实验内容1相同，这里只需要自己实现逻辑函数，然后连线实现其功能。 (1) 设计原理图 (2) 仿真，模拟验证，若组合成总线显示时，需要注意高低位

华中科技大学数字逻辑实验

数字逻辑实验报告（1）数字逻辑实验1 一、系列二进制加法器 设计50% 二、小型实验室门禁系 统设计50% 总成绩 姓名： 学号： 班级： 评语：（包含：预习报告内容、实验过程、实验结果及分析）

指导教师： 计算机科学与技术学院 20 年月日 数字逻辑实验报告系列二进制加法器设计预习报告

一、系列二进制加法器设计 1、实验名称 系列二进制加法器设计。 2、实验目的 要求同学采用传统电路的设计方法，对5种二进制加法器进行设计，并利用工具软件，例如，“logisim”软件的虚拟仿真功能来检查电路设计是否达到要求。 通过以上实验的设计、仿真、验证3个训练过程使同学们掌握传统逻辑电路的设计、仿真、调试的方法。 3、实验所用设备 Logisim2.7.1软件一套。 4、实验容 对已设计的5种二进制加法器，使用logisim软件对它们进行虚拟实验仿真，除逻辑门、触发器外，不能直接使用logisim软件提供的逻辑库元件，具体容如下。 （1）一位二进制半加器 设计一个一位二进制半加器，电路有两个输入A、B，两个输出S和C。输入A、B分别为被加数、加数，输出S、C为本位和、向高位进位。 （2）一位二进制全加器 设计一个一位二进制全加器，电路有三个输入A、B和Ci，两个输出S和Co。输入A、B和Ci分别为被加数、加数和来自低位的进位，输出S和Co为本位和和向高位的进位。 （3）串行进位的四位二进制并行加法器 用四个一位二进制全加器串联设计一个串行进位的四位二进制并行加法器，

电路有九个输入A3、A2、A1、A0、B3、B2、B1、B0和C0，五个输出S3、S2、S1、S0和C4。输入A= A3A2A1A0、B= B3B2B1B0和C0分别为被加数、加数和来自低位的进位，输出S= S3S2S1S0和Co为本位和和向高位的进位。 （4）先行进位的四位二进制并行加法器 利用超前进位的思想设计一个先行进位的四位二进制并行加法器，电路有九 个输入A 3、A 2 、A 1 、A 、B 3 、B 2 、B 1 、B 和C ，五个输出S 3 、S 2 、S 1 、S 和C 4 。输入 A= A 3A 2 A 1 A 、B= B 3 B 2 B 1 B 和C 分别为被加数、加数和来自低位的进位，输出S= S 3 S 2 S 1 S 和C o 为本位和和向高位的进位。 （5）将先行进位的四位二进制并行加法器封装成一个组件并验证它的正确性 将设计好的先行进位的四位二进制并行加法器进行封装，生成一个“私有”库元件并验证它的正确性，以便后续实验使用，封装后的逻辑符号参见图1-1所示。 图1-1“私有”的先行进位的四位二进制并行加法器 5、实验方案设计 （1）一位二进制半加器的设计方案

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。