课题二组装与测试组合逻辑电路

1、 数字电路按逻辑功能分为两类： （1）组合逻辑电路）组合逻辑电路 （2）时序逻辑电路。）时序逻辑电路。 组合逻辑电路的特点是任意时刻的输出状态仅取决于当时的输入状态，而与电路过去状态无关。 在组合逻辑电路中，信号只能从输入端向输出端单方向传送，没有任何信号反馈，这是确认组合逻辑电路的关键。编码器、译码器、选择器、加法器、比较器编码器、译码器、选择器、加法器、比较器等均采用组合逻辑电路来实现。任务一任务一 分析和测试给定的组合逻辑电路分析和测试给定的组合逻辑电路任务二任务二 设计和测试设计和测试“四舍五入四舍五入”逻辑电路逻辑电路 任务三任务三 应用编码器、译码器组装十进制数码应用编码器、译码器

2、组装十进制数码 显示电路显示电路 任务四任务四 应用数据选择器组装三地开关控制电路应用数据选择器组装三地开关控制电路 任务五任务五 应用加法器组装应用加法器组装BCD码转余码转余3码电路码电路 任务六任务六 应用数值比较器组装工件规格识别电路应用数值比较器组装工件规格识别电路 *任务七任务七 仿真测试组合逻辑电路仿真测试组合逻辑电路 任务一任务一 分析和测试给定的组合逻辑电路分析和测试给定的组合逻辑电路 对于给定的组合逻辑电路，找出其输出信号与输入信号之间的逻辑关系，确定电路的逻辑功能称为组合逻辑电路的分析。本任务要求分析下图电路的逻辑功能。任务引入任务引入 习惯上将逻辑电路的输入信号A，B，

3、C（A是最高位）绘在逻辑电路图的左侧，而将输出信号Y绘在右侧，信号传递方向为从左至右。 分析组合逻辑电路可按如下步骤进行： （1）按信号传递方向由后向前逐级写出逻辑函数式。 （2）由逻辑函数式列出真值表。 （3）根据真值表分析逻辑功能。相关知识相关知识一、组合逻辑电路分析一、组合逻辑电路分析1. 写出逻辑函数式写出逻辑函数式任务实施任务实施CBACB)(ACPYBAP2. 列出真值表列出真值表输 入中 间 值输 出ABCP=ABY=PC00000001010101101110100111011011000111013. 分析逻辑功能分析逻辑功能 观察真值表可以看出，当A，B，C 输入变量为奇数

4、时，输出变量为 1，输入变量与输出变量中1的总个数为偶数；当A，B，C 输入变量为偶数时，输出变量为 0，输入变量与输出变量中 1 的总个数仍为偶数，所以图示电路是一个3位数据的偶校验位电路。二、偶校验位电路测试二、偶校验位电路测试偶校验位逻辑电路和接线图操作步骤操作步骤 （1）关闭稳压电源开关，将74LS86插入面包板。 （2）将+5V电源接到IC的管脚14，将电源负极接到IC的管脚7。 （3）将异或门的输入端1，2，5 用插接线接到逻辑电位上。 （4）将异或门的输出端 6 连接LED显示电路。 （5）用插接线连接U1A的输出端3和U1B的输入端4。 （6）检查无误后接通电源。 （7）用插接

5、线改变输入端的电位，观察输出端电平变化，并记录测试结果。 （8）根据测试结果分析偶校验位电路的逻辑功能。任务二任务二 设计和测试设计和测试“四舍五入四舍五入”逻辑电路逻辑电路 把生产中对电路逻辑功能的实际要求，抽象为逻辑函数进行处理，再用实际逻辑电路来实现，称为组合逻辑电路的设计。本任务要求设计一位十进制数“四舍五入”进位信号的逻辑电路。 任务引入任务引入 设计组合逻辑电路的步骤： （1）根据设计要求设置输入、输出变量。 （2）按输入、输出变量之间的逻辑关系列出真值表。 （3）由真值表写出逻辑函数式，并通过化简得到最简逻辑函数式。 （4）由最简逻辑函数式绘出逻辑电路图。 （5）用实际元器件实现

6、逻辑电路。相关知识相关知识 【例2-1】设计一个将4位二进制代码转换为4位格雷码的逻辑电路。 解：解：设 A，B，C，D 为二进制代码逻辑输入端，Y3，Y2，Y1，Y0为格雷码逻辑输出端，根据设计要求列真值表：十进制数二进制码格雷码十进制数二进制码格雷码DA B C DY3 Y2 Y1 Y0DA B C DY3 Y2 Y1 Y000 0 0 00 0 0 081 0 0 01 1 0 010 0 0 10 0 0 191 0 0 11 1 0 120 0 1 00 0 1 1101 0 1 01 1 1 130 0 1 10 0 1 0111 0 1 11 1 1 040 1 0 00 1 1

7、 0121 1 0 01 0 1 050 1 0 10 1 1 1131 1 0 11 0 1 160 1 1 00 1 0 1141 1 1 01 0 0 170 1 1 10 1 0 0151 1 1 11 0 0 0 由逻辑函数式可知，该逻辑电路使用了3个异或门，所以可用一片74LS86芯片实现，逻辑电路如右图所示。 根据真值表写出Y3Y0的逻辑函数式：DCYCBYBAYAY0123 【例2-2】设计一个将4位格雷码转换为4位二进制代码的逻辑电路。 解：解：设 A，B，C，D 为格雷码逻辑输入端，Y3，Y2，Y1，Y0 为二进制代码逻辑输出端，根据设计要求列写真值表：十进制数格雷码二进制

8、码十进制数格雷码二进制码DA B C DY3 Y2 Y1 Y0DA B C DY3 Y2 Y1 Y000 0 0 00 0 0 081 1 0 01 0 0 010 0 0 10 0 0 191 1 0 11 0 0 120 0 1 10 0 1 0101 1 1 11 0 1 030 0 1 00 0 1 1111 1 1 01 0 1 140 1 1 00 1 0 0121 0 1 01 1 0 050 1 1 10 1 0 1131 0 1 11 1 0 160 1 0 10 1 1 0141 0 0 11 1 1 070 1 0 00 1 1 1151 0 0 01 1 1 1 由逻辑

9、函数式可知，该逻辑电路使用了3个异或门，所以可用一片74LS86芯片实现，逻辑电路如右图所示。根据真值表写出Y3Y0的逻辑函数式：DYDCBAYCYCBAYBAYAY102123一、一、“四舍五入四舍五入”逻辑电路的设计逻辑电路的设计1. 输入、输出变量的设置输入、输出变量的设置 设置一位十进制数“四舍五入”进位信号的逻辑电路输入变量为A，B，C，D，输入数据范围为00001001。输出变量为Y。 2. 列出真值表列出真值表 一位十进制数“四舍五入”进位信号的真值表见下表。由于十进制只有09 十个数码，所以函数真值表中只有前10 行有定义，后 6 行是不会出现的，因而认为它们对应的逻辑值是 1

10、 还是 0 没有意义，即后 6 行是一组有约束的变量，约束项在真值表中用符号“”表示。 任务实施任务实施“四舍五入”逻辑电路真值表十进制数输 入输 出ABCDY000000100010200100300110401000501011601101701111（转下页）（转下页）十进制数输 入输 出ABCDY810001910011101010111100110111101111续表3. 由真值表写出逻辑函数式由真值表写出逻辑函数式化简后得到逻辑函数式为： Y = A + BC + BD4. 逻辑电路逻辑电路,13,14,15)d(10,11,129)m(5,6,7,8,Y二、二、“四舍五入四舍五

11、入”逻辑电路的测试逻辑电路的测试 （1）关闭稳压电源开关，将74LS08和74LS32分别插入面包板。 （2）将+5V电源接到IC的管脚14，将电源负极接到IC的管脚7。 （3）将逻辑门的输入端A，B，C，D用插接线接到逻辑电位上。 （4）将逻辑门的输出端Y连接LED显示电路。 （5）检查无误后接通电源。 （6）用插接线改变输入端的电位，观察输出端电平变化，并将测试结果记入测试表中。 （7）根据测试结果分析“四舍五入”电路的逻辑功能。 操作步骤操作步骤任务三任务三 应用编码器、译码器组装应用编码器、译码器组装 十进制数码显示电路十进制数码显示电路 十进制数码显示电路十进制数码显示电路 在数字系

12、统中，往往要求把测量和运算数据用十进制数码显示，以便人们观察。 （1）十进制编码器的作用是将十进制输入信号转换为8421BCD码。 （2）由于十进制编码器输出信号为反码形式，所以要通过反相器将8421BCD码的反码形式变换为8421BCD码。 （3）七段字形译码器的作用是译码和驱动，将输入信号8421BCD码译为七段字形显示码，并驱动数码管显示相应字形。 （4）数码管在显示码的控制下显示相应字形。 任务引入任务引入 一、十进制优先编码器一、十进制优先编码器相关知识相关知识a）国标符号 b）曾用符号 c）管脚排列74LS147是十进制优先编码器。 是 9 个信号输入端，低电平输入有效； 是 4

13、位8421BCD码的反码输出端。91II30YY74LS147真值表二、数码管二、数码管共阴极数码管 共阳极数码管三、七段字形译码器三、七段字形译码器CD4511 CD4511显示功能四、电路工作原理四、电路工作原理 以显示字符“9”为例。当十进制数码显示电路的输入端接地时，十进制编码器74LS147输出“9”的8421BCD反码“0110”。 反相器74LS04将8421BCD反码转换为8421BCD码“1001”。 七段译码器CD4511将8421BCD码“1001”译为七段显示码“111 0011”，输出到共阴极数码管的 ag端，驱动a、b、c、f、g段发光，d、e段不发光，于是显示字符

14、“9”。同理可显示其他字符。操作步骤操作步骤 （1）关闭稳压电源开关，将 3 块IC插入面包板。 （2）连接+5V电源。 （3）用插接线连接CD4511的控制端。 （4）按照信号流向从后级向前级逐级连接信号线，74LS147的输入端悬空。 （5）用插接线将LED数码管的公共端接地。 （6）由于信号输入端悬空，相当于输入十进制数码 0，所以接通稳压电源+5V后，数码管应显示“0”，如有异常，应立即断电检查线路。 （7）用一根插接线分别将每个信号输入端接地，数码管显示相应数码字形。 （8）用两根插接线将两个信号输入端接地，数码管显示优先级高的数码字形。任务实施任务实施任务四任务四 应用数据选择器组

15、装三地开关控制电路应用数据选择器组装三地开关控制电路 本任务组装一个三地开关控制电路，要求在A，B，C三地的开关都能独立控制负载的通电或断电。三地开关控制是一个3输入变量和1输出变量的组合逻辑电路，既可用门电路实现，也可用数据选择器来实现。 任务引入任务引入 数据选择器是一个具有多端输入、单端输出的组合逻辑电路。数据选择器能在一组信号（又称地址码）的控制下，从多路输入信号中选择某一路信号输出。 相关知识相关知识一、数据选择器一、数据选择器 二、八选一数据选择器二、八选一数据选择器74LS151 74LS151的逻辑符号与管脚图 将开关A，B，C分别接入74LS151的地址端A2，A1，A0 ，

16、 负载接输出端Y。当开关接通个数为奇数时，输出为1；当开关均不接通或接通个数为偶数时，输出为0。 其逻辑功能表如下：任务实施任务实施三地开关控制电路 在各个最小项中，输入数据Di应与输出Y的状态相同，所以令：任务五任务五 应用加法器组装应用加法器组装BCD码转余码转余3码电路码电路任务引入任务引入 加法器的功能是完成两数之间的数值相加运算。加法器的功能是完成两数之间的数值相加运算。常用的TTL和CMOS型集成加法器为74LS283和CD4008，利用加法器可以实现8421BCD码转换为余3码。 余3码是由8421BCD码加3形成的代码。所以，用4位二进制加法器实现8421BCD码转换余3码，只

17、需从4位二进制加法器的输入端A3A0输入8421BCD码，而将输入端B3B0固定为二进制数 0011，便可从输出端S3S0得到与输入8421BCD码对应的余3码。8421BCD码转余3码的逻辑电路 一、半加器一、半加器 设两个一位二进制数A，B相加，和为S，向高位的进位数为C，不考虑来自低位的进位数，这样的逻辑称为半加。 输 入输 出加数A加数B和S进位数C0000011010101101相关知识相关知识二、全加器二、全加器 输 入输 出AiBiCi-1SiCi0000000110010100110110010101011100111111全加器运算真值表三、集成加法器三、集成加法器四位二进制

18、加法器74LS283和CMOS4008任务实施任务实施 操作步骤操作步骤（1）关闭稳压电源开关，将集成电路芯片74LS283插入面包板。（2）将+5V电压接到IC的管脚16，将电源负极接到IC的管脚8。（3）用插接线将B3、B2、B1、B0接为0011，即十进制3。（4）将A、B、C、D按8421BCD码连接不同的电平。（5）检查无误后接通电源。（6）将输出端状态填入表中。（7）检查测试数据是否为余3码。任务六任务六 应用数值比较器组装工件规格识别电路应用数值比较器组装工件规格识别电路 传送带输送三种规格的工件，用安装在U，V，W处的光电传感器检测工件大小规格。当工件经过光电传感器时，产生相应代码。例如，当小工件经过光电传感器时，光电传感器W工作，V，U不工作，产生的代码为001B。同理，中