数电实验一 组合逻辑电路分析与设计

1、实验一 组合逻辑电路分析与设计2016.10.5 9 / 9目录目录一、实验内容31.实验目的32.实验仪器及器件3 二、分析设计及实验步骤41.组合逻辑电路的分析42.组合逻辑电路的设计6 3.实验步骤6 三、实验结果及讨论总结71.实验结果72.讨论及思考题8 3.总结与心得9实验内容一、 实验内容1. 实验目的（1） 掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能。（2） 掌握组合逻辑电路的设计方法，并能用最少的逻辑门实现之。（3） 熟悉示波器与逻辑分析仪的使用。2. 实验仪器及器件（1） 数字电路实验箱、数字万用表、示波器（2） 虚拟器件：74LS00,74LS86,74LS19774L

2、S0074LS8674LS197分析设计及实验步骤二、 分析设计及实验步骤1.组合逻辑电路的分析：对已给定的组合逻辑电路分析其逻辑功能（1）由给定的组合逻辑电路写函数式8421码（输入）循环码/格雷码（输出）Q3Q2Q1Q0G3G2G1G000000000000100010010001100110010010001100101011101100101011101001000110010011101101011111011111011001010110110111110100111111000（2）对函数式进行化简或变换G3的卡诺图如下： Q2Q3Q0Q100011110000110010110

3、110110100110G2的卡诺图如下： Q2Q3Q0Q100011110000101010101110101100101G1的卡诺图如下： Q2Q3Q0Q100011110000011011100111100100011G0的卡诺图如下： Q2Q3Q0Q100011110000000011111110000101111由以上卡诺图进行化简可得G3=Q3G2=Q2Q3G1=Q1Q2G0=Q0Q1（3）根据最简式列真值表G3=Q3Q3G30011G2=Q2Q3Q2Q3G2000011101110G1=Q1Q2Q1Q2G2000011101110G0=Q0Q1Q0Q1G2000011101110

4、（4）确认逻辑功能根据已得逻辑表达式及真值表易知：G3与Q3相同，G2、G1、G0的逻辑功能相当于异或门（即当两输入相同时输出0，两输入不同时输出1）2.组合逻辑电路的设计（1）真值表及函数式可见以上1.组合逻辑电路的分析（2）画出电路图四个输出D1、D2、D3、D4分别相当于G3、G2、G1、G03.实验步骤（1）用逻辑开关模拟二进制代码输入，并把输出接“0-1”显示器（即是实验箱右上角的LED灯）检查电路，看电路是否正常工作。（2）用集成异步下降沿触发的异步计数器74LS197构成十六进制计数器作为代码转换电路的输入信号源。74LS197的CP0接连续脉冲作为时钟输入，Q0与CP1连接，将

5、、接HIGH，则Q3、Q2、Q1和Q0就是十六进制计数器的输出。将Q3、Q2、Q1和Q0接LED灯，CP0接手动单步脉冲。十六进制计数器工作正常后，将Q3、Q2、Q1和Q0连接到代码转换的输入端，作为8421码输入。注意：在把197的输出接入代码转换输入之前，要先断开原来作为8421码输入的逻辑开关。检查电路是否正常工作。（3）用10KHz的方波作为计数器的脉冲，用示波器观察并记录CP、Q3、Q2、Q1、Q0和G3、G2、G1、G0的波形。注意：电压波形图之间的相位关系。实验结果及讨论总结三、实验结果及讨论总结1.实验结果测试得到的波形如下：注：各通道代表的波形如下D2CP0 D6CP1 &a

6、mp; Q0 （因为将CP1和Q0连接后只连了一条线接到示波器）D5Q1D3Q2D7Q3D9G0D12G1D13G2D10G32.讨论及思考题（1） 通过对比各个波形与真值表的关系，可以发现对应基本一致，所以实验结果基本符合预期。（2） 从上面的波形图中可以看出个别波形（如D2和D9）出现了毛刺，且都是在上升沿与下降沿之间，可能是因为时钟信号对其他信号产生了干扰而造成的。实验过程中不论如何调试毛刺始终存在，所以也有可能是仪器本身的原因。（3） 示波器上的波形总是不稳定，可以通过调节触发、通道、频率、水平方向上波的疏密来进行调整。（4） 连接电路时，线多且杂乱，常常会出现连错线或忘记了对应的接口

7、等情况，所以不要从开始就把所有线一起连接，最好一个部分一个部分来连，避免混淆，同时下标相同的可以用同一个颜色的线进行连接。思考题：组合电路的分析。多功能发生电路的逻辑表达为：Y=。F4F3F2F1取不同组合，则可得到以A、B为输入变量的各种逻辑函数，如下表所示。表（二）多功能发生电路函数表F4F3F2F1Y0000Y0=10001Y1=AB0010Y2=A'B0011Y3= B0100Y4=AB'0101Y5=A0110Y6= AB0111Y7=A·B1000Y8=A'B'1001Y9=AB1010Y10=A1011Y11=AB1100Y12=B110

8、1Y13=AB1110Y14=AB1111Y15=0表（三）各函数真值表ABY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y150011111111000000000111001100110011001011110000111100001110101010101010103.总结与心得组合逻辑电路分析方法与设计过程：（1） 列真值表（2） 根据真值表写出逻辑表达式，用卡诺图法或其他相关运算法则化简和变换（3） 根据最简式设计转换电路并进行调试（4） 用数电实验箱连接好电路且要先测试是否正常工作（5） 进行实验并分析总结心得：（1） 本次实验学习了74LS00、74LS86、74LS197和示波器的工作原理及使用方法，以及如何分析、设计转换电路。（2） 因为是第一次做数电实验，不太了解具体应该怎样预习，听说比较简单，就只是把