实验三组合逻辑电路

1、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3.1所示。图3.1 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

2、，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P1720）（二）常用组合逻辑器件1四二输入与非门74LS0074LS00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3.2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3.2 74LS00引脚排列及内部逻辑结构2二四输入与非门74LS2074LS20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3.3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3.3 74LS20引脚排列及内部逻辑结构3四二输入异或门74LS8674LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排

3、列和内部逻辑结构如图3.4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3.4 74LS86引脚排列及内部逻辑结构33线8线译码器74LS13874LS138是集成3线8线译码器，其功能表见表3.1。它的输出表达式为（i0，1，7；mi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3.5所示。表3.1 74LS138的功能表输 入输 出 端控 制 端输 入 端G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y70×××××11111111

4、15;1××××11111111××1×××111111111000000111111110000110111111100010110111111000111110111110010011110111100101111110111001101111110110011111111110 图3.5 74LS138引脚排列48选1数据选择器74LS15174LS151是一种典型的集成电路数据选择器，它有3个地址输入端CBA，可选择D0 D78个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端Y和反相输出端W。其功能表见表

5、3.2，外部引脚排列如图3.6所示。它的同相输出表达式为（mi是最小项；Di是数据输入），它能够实现任何三变量的逻辑函数。表3.2 74LS151的功能表输 入 输 出使能地 址 选 择GCBAYW1×××010000D00001D10010D20011D30100D40101D50110D60111D7图3.6 74LS151引脚排列三、实验设备与器件设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器器件：74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151四、实验内容及步骤1设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成

6、，其正常工作状态如图3.7所示，其余状态为故障状态，故障状态时要发出报警信号。要求用74LS151实现电路。图3.7 正常工作状态(1) 逻辑抽象。红、黄、绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为1，灯灭时为0；故障信号为输出变量，用Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1。(2) 列真值表于表3.3。(3) 选定逻辑器件。按题目中要求，用74LS151实现 (4) 将函数式化简、变换。根据真值表填卡诺图化简，并将化简结果进行变换，变换成“与非”形式。(5) 画出逻辑电路图。(6) 连线与验证。按照逻辑电路图和器件的引脚图连接电路，并对电路进行静态和动态测

7、试，消除冒险现象。表3.3 真值表RYGZ0000010100111001011101112 实现一位全加器。(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00、74LS20、74LS86）实现一位全加器。(2) 用异或门和与非门实现(3)用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。用2片74LS151实现一位全加器。3 用74LS151和74LS138组成8通道传输系统。要求：将某路信号先送入74LS151的某个数据输入端，再通过地址选择将信号输出，然后将此输出接入74LS138的某个使能端，再通过地址选择将信号从相应地址输出端输出。试画出设计电路，并监测电路功能。

8、在CBA000111八种状态下，在地址码对应的输入端加f1KHz的脉冲信号，用示波器观察和记录该输入端及地址码对应的输出端的波形。4 用74LS151和74LS138组成3位并行数码比较器，被比较的3位二进制数自拟。五、实验报告1 实验预习（1） 熟练掌握组合逻辑电路设计的一般步骤。（2） 了解74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151的功能表、引脚图和使用注意事项，熟练掌握使用它们实现逻辑函数的方法。（3） 完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、原始数据记录表格及图形。2 实验及数据处理（1） 根据布置实验内容认真完成实验中的各项任务，仔