实验二组合逻辑电路分析与设计

1、实验二 组合逻辑电路分析与设计一、 实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法；2.掌握组合逻辑电路的设计方法。二、实验预习要求1.熟悉门电路工作原理及相应的逻辑表达式；2.熟悉数字集成电路的引脚位置及引脚用途；3.预习组合逻辑电路的分析与设计步骤。三、实验原理通常，逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。电路在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与先前的状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。1组合逻辑电路的分析过程，一般分为如下三步进行：  （1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式；    （2）画出真值表

2、；    （3）根据对真值表进行分析，确定电路功能。2组合逻辑电路的一般设计过程为图实验2.1所示。实际逻辑问题真值表卡诺图化简最简逻辑表达式逻辑电路图逻辑代数化简逻辑抽象图实验2.1 组合逻辑电路设计方框图设计过程中，“最简”是指电路所用器件最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少.四、实验仪器设备1TPEAD实验箱（+5V电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED显示，面包板数码管等）1台；2 四两输入集成与非门74LS00 2片；3. 四两输入集成异或门74LS86 1片；4. 两四输入集成与非门74LS20 3片。五、实验内容及方法1

3、分析、测试74LS00组成的半加器的逻辑功能。     （1）用74LS00组成半加器，如图实验2.2所示电路，写出逻辑表达式并化简，验证逻辑关系。Z1=AB；Z2= Z1A = ABA;Z3= Z1B = ABB;Si= Z2Z3 = ABA ABB = ABA+ABB = AB+ AB = A + B;Ci = Z1A = AB;    （2）列出真值表。ABSiCi0000011010101101    （3）分析、测试用异或门74LS86与74LS00组成的半加器的逻

4、辑功能，自己画出电路，将测试结果填入自拟表格中，并验证逻辑关系。 对上面实验数据的分析：当A，B输入相同时，Si的值为0，输入不同时Si的值为1，即就是说Si是检测A，B的输入是否不同的异或；而Ci的值是A，B输入值得和。 自己设计的用来测试半加器的逻辑功能的电路图：GiSiBA=11 设计的异或门和与非门组成的半加器的测试结果如下列的真值表所示：ABSiCi0000011010101101评价：通过这种方法获得测试结果和上述电路完全相同，并且在有异或门的情况下实现较为简单，所以我们应当在设计的时候在条件允许的情况实现最简。图实验2.2 由与非门组成的半加器电路3设计：用“与非门”设计一个表决

5、电路。当四个输入端中有3个或4个“1”时输出为“1”其步骤如下。（1） 写出真值表。表实验2.1 真值表输入输出输入输出ABCDZABCDZ00000100000001010010001001010000110101110100011000010101101101100111010111111111    （2） 用卡诺图化简。0000001001110010CD 00 011110    AB 00011110（3） 写出逻辑表达式，Z=ABC+BCD+ACD+ABD。（4） 用“与非门”构成的逻辑电路图。图实验

6、2.4 表决电路逻辑图（4）、设计一个对两个两位无符号二进制数进行比较的电路，根据第一个数是否大于、等于、小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为“1”。分析：该电路有四个输入变量ABCD，三个输出分别表示这两个无符号二位数的小关系，分别用X，Y，Z表示前一个大于、等于、小于第二个。列真值表：输 入输 出ABCDXYZ0000010000100100100010011001010010001010100110001011100110001001001100101001010110011100100110110011101000111010画卡诺图:00 01 11 1000 YXXX01

7、ZYXX1 1ZZYZ10ZZXYX= AC + ABD + B C D;Y=A B C D +A B C D + A B C D + A B C D;Z= A D + B C D + A B C;电路图：&A11&BX1&1C1=1Z1&D11&Y&六、实验报告1.整理实验数据并填表，对实验结果进行分析。具体过程如上 ：2.总结组合逻辑电路的分析与设计方法。组合逻辑电路的分析：所谓组合逻辑电路分析就是对一个给定的逻辑电路，找出其输入与输出之间的逻辑关系。首先，要根据逻辑电路图写出输出函数表达式，应该逐级推导，认真观察并识别各个逻辑关系。然后，化

8、简输出函数表达式，再然后便是根据输出函数表达式列出函数真值表。最后一步，根据化简后的函数表达式和真值表归纳出对电路逻辑功能的文字描述，并对原电路设计方案进行评定。必要时提出改进意见和改进方案。 即功能评述。组合逻辑电路的设计：所谓组合逻辑电路的设计就是根据问题要求完成的逻辑功能，求出在特定条件下实现该功能的逻辑电路的过程。设计过程一般分为四个步骤：首先，要建立给定问题的逻辑描述，是整个设计过程最重要的一步，完成的关键在于正确理解设计要求，弄清楚各变量与函数之间的关系并且得出逻辑函数的表达式。其次便是对逻辑函数表达式进行化简，求出最简逻辑函数表达式。然后，根据逻辑门类型对逻辑函数进行交换。最后，根据所采用的逻辑门和变换后的表达式画出逻辑电路图。实验感悟：说实话在做这次试验之前，我以为不会难做,就像以前高中做的实验一样，操作应该不会很难，做完实验之后两下子就将实验报告写完，直到做完这次电路实验时，我才知道其实并不容易做。它真的不像我想象中的那么简单，天真的以为自己把平时的理论课学好就可以很顺利的完成实验，事实证明我错了。总的来说，通过这次电路实验，我的收获真的蛮大的，不止是学会了一些仪器的使用，更重要的是在此次实验过程中，更好的培养了我们的具体实验的能力。又因为在在实验过程中有许多实验现象，需要我们仔细的观