《数字电路与逻辑设计实验》实验报告

《数字电路与逻辑设计实验》实验报告**大学信息学院2019年至2020年下学期《数字电路与逻辑设计实验》实验报告实验名称：组合逻辑电路教师：学号：xxxxxxxxx姓名：序号：33上课日期：2020.4.11班级：周六三四节一、实验器材（芯片类型及数量）芯片类型数量QuartusII1台74541片四274LS281片四274LS00芯片10274LS00芯片用于实验一，一片四2输入与非门74LS00芯片和其余器件用于实验二。二、实验原理数字电路辑电路，要求是使用的芯片最少，连线最少。一般设计步骤如下：1、首先根据实际情况确定输入变量、输出变量的个数，列出逻辑真值表。2、根据真值表，一般采用卡诺图进行化简，得出逻辑表达式。3、如果已对器件类型有所规定或限制，则应将函数表达式变换成与器件类型相适应的形式。4、根据化简或变换后的逻辑表达式，画出逻辑电路。5、根据逻辑电路图，查找所用集成器件的管脚图，将管脚号标在电路图上，再接线验证。三、实验内容及原理图1.AnalysisofCombinatorialLogic（组合逻辑电路分析）:otelnfelit目）•p1telnelt步骤1得到数字电路的逻辑功能）•Getthelogicalexpressionstepbystepfromtheinputtotheoutput.（从输入到输出，一步一步地获取逻辑表达式）•Simplifiedthelogicalexpression（简化逻辑表达式） •Filledthetruthtable（填写真值表） •Summarizedthefunctionofthe总结该电路的功能）•Step2Testandverifyifyouranalysisarecorrect.（步骤2测试和验证您的分析是否正确）•Selectthechipmodelanddrawthecircuitdiagram;（选择芯片型号并绘制电路图）•Realizethe.实现电路）)c:eelsfeg（)Highleveltask:Realizingthelogicalfunctionflryte)dd.或非门(7454)和与非门实现全加法器的逻辑功能）Y=AB+CDE+FGH+IJ四、实验数据记录（真值表/时序波形图/状态转换图）1.l得到数字电路的逻辑功能AB·AAB·BAB分析每一级的逻辑表达式并化简：因为：Y=AiBi·Ai·AiBi·Bi=AiBi·Ai+AiBi·Bi=（Ai+Bi）Ai+（Ai+Bi）Bi=AiBi+AiBi=AiÅBiX1=YCi-1=AiÅBi·Ci-1所以：Ci=Xi·AiBi=Xi·AiBi=(AiÅBi)Ci-1·AiBi=(AiÅBi)Ci-1+AiBi因为：图中红框中的两部分结构相同，只是右边红框的一个输入从Bi变成了Ci-1，且Y=AiÅBi所以：Si=(AiÅBi)ÅCi列出真值表总结该电路的功能观察真值表可知该逻辑电路的功能是：一位全加器Ai和BiCi-1Si为本位和；Cil测试和验证（1）选择芯片型号并绘制电路图（2）电路的仿真实现结论：时序波形图与真值表表现得信息是匹配的，故验证成功！2.l设计分析由上题得：Si=(AiÅBi)ÅCiCi=Xi·AiBi=Xi·AiBi=(AiÅBi)Ci-1·AiBi=(AiÅBi)Ci-1+AiBi(7454)和与非门三种逻辑门实现逻辑功能因为：Si=(AiÅBi)ÅCi：Si=(AiÅBi)ÅCi所以：由两个异或门实现因为：将Ci=变换为符合上述三种逻辑门电路的形式为：Ci=(AiÅBi)Ci-1+AiBi所以：Ci由一个异或门，一个与或非门和一个异或门实现Y=AB+CDE+FGH+IJ此时：(AiÅBi)相当于上式的A;Ci-1相当于上式的B;Ai相当于上式的I；Bi相当于上式J。使CDE项和FGH项均为低电位其中可向与非逻辑门的输入输出同时输入(AiÅBi)Ci-1+AiBi或是一个输入端输入(AiÅBi)Ci-1+AiBi，另一个输入端接高电平以实现最后的取反功能，此次实验中，选用第一种方法。l测试和验证（1）选择芯片型号并绘制电路图电路的仿真实现真值表结论：此时序波形图和真值表分别于与题1五、总结ü由时序波形图可知，此电路存在逻辑竞争，但不存在冒险，不会对功能产生影响。ü274LS00：(AiÅBi)接A；Ci-1接B；Ai接C；Bi接D；E接高电平；使FGH项和IJ项为低电平。ü通过本次实验学会了推断逻辑电路功能的步骤方法。ü学会了在限定的逻辑门组合下进行逻辑