實驗名稱實驗十五邏輯組合電路的分析和設(shè)計系別電子科學(xué)系班號11級電子科學(xué)系實驗日期2013年10月29日實驗報告完成日期2013年10月31日實驗十五組合邏輯電路的分析和設(shè)計一、實驗?zāi)康?、掌握用基本邏輯門電路進(jìn)行組合邏輯電路的設(shè)計方法；2、掌握用中規(guī)模集成電路設(shè)計組合邏輯電路的方法；3、通過實驗，論證設(shè)計的正確性；4、觀察組合電路中的競爭冒險現(xiàn)象。二、實驗原理1、組合邏輯電路的分析所謂組合邏輯電路分析，即通過分析電路，說明電路的邏輯功能。通常采用的分析方法是從電路的輸入到輸出，根據(jù)邏輯符號的功能逐級寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式，最后得到表示輸入與輸出之間的邏輯函數(shù)式。然后利用公式簡化法或者卡諾圖法將邏輯函數(shù)式化簡或變換，以使邏輯關(guān)系簡明。為使電路的邏輯功能更加直觀，有時還把邏輯函數(shù)式轉(zhuǎn)化為真值表。2、組合邏輯電路設(shè)計根據(jù)實際的邏輯問題，求出實現(xiàn)這一邏輯功能的最簡邏輯電路，成為組合邏輯電路設(shè)計。1SSI設(shè)計邏輯抽象分析事件的因果關(guān)系，確定輸入輸出變量。一般把引起事件的起因定位輸入，把事件的結(jié)果定為輸出。定義邏輯狀態(tài)的含義乙二值邏輯的，狀態(tài)分別表示輸入輸出變量的兩種不同狀態(tài)；根據(jù)給定的因果關(guān)系列出邏輯真值表；寫出邏輯表達(dá)式，利用化簡方法化簡，并根據(jù)選定器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換；根據(jù)化簡、變換后的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯電路的連接圖；實驗仿真，結(jié)果驗證。2MSI設(shè)計、步驟同SSI設(shè)計步驟一致。寫出邏輯表達(dá)式。根據(jù)表達(dá)式尋找合適的MSI器件。通過比較表達(dá)式或真值表，利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計實現(xiàn)所需功能。畫出邏輯電路的連接圖。實驗仿真，驗證結(jié)果。三、實驗儀器1、多功能電路實驗箱1臺2、數(shù)字萬用表1臺四、實驗內(nèi)容1、連鎖器電路分析并用中規(guī)模集成電路設(shè)計實現(xiàn)其功能所謂聯(lián)鎖電路如下圖1所示，其輸入為S1，S2，S3開關(guān)，報警和解鎖輸出分別為F1，F(xiàn)2其中S1，S2，S3為單刀雙擲開關(guān)，根據(jù)撥動可分別置為1或0。當(dāng)F11，表示不報警，否則報警。當(dāng)F21，表示解鎖，否則安鎖。現(xiàn)要求1當(dāng)聯(lián)鎖電路處于始態(tài)，（S1S2S31），則L51，L60，即安鎖不報警。2利用所學(xué)知識分析電路，找出解鎖并不報警的開關(guān)撥動順序；解答畫出電路真值表如下S3S2S1F1F20001100100010000110010010101001101011110由真值表可得解鎖不報警的開關(guān)波動順序是S1S2S30。3試用74LS138設(shè)計代替該電路；74LS138（三線八線譯碼器）其慣用符號及管腳圖如圖2所示，表2為其功能表表274LS138功能表輸入輸出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110解答用74LS138設(shè)計電路報警電路如圖3及結(jié)果如圖4；解鎖電路如圖5及結(jié)果如圖6。U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU2A74AS08NU3B74AS08MU4C74AS08MU5A74AS04N圖374LS138報警電路圖4報警電路的輸入輸出邏輯關(guān)系U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU4C74AS08MU5A74AS04N圖574LS138解鎖電路圖6解鎖電路的輸入輸出邏輯關(guān)系2、制轉(zhuǎn)換器用基本邏輯門電路SSI設(shè)計1設(shè)計一個5421BCD碼8421BCD碼轉(zhuǎn)換器寫出原函數(shù)的最簡與或表達(dá)式解答AADCDBBDCCDDD寫出用與非門實現(xiàn)的最簡邏輯表達(dá)式解答AADCDBBDCCDDD畫出用輸入與非門組成的邏輯圖；解答邏輯圖如圖7圖7與非門組成的邏輯圖2用7400雙輸入端四與非門搭建電路用邏輯開關(guān)S4S1作5421BCD碼的DCBA的輸入，將8421BCD碼的輸出DCBA接實驗箱的二十進(jìn)制譯碼器顯示器Y8Y4Y2Y1按表1順序輸入5421碼，觀察數(shù)碼轉(zhuǎn)換的結(jié)果，檢驗所設(shè)計電路的正確性。表15421BCD、8421BCD碼表；十進(jìn)制數(shù)5421碼8421碼DCBADCBA000000000100010001200100010300110011401000100501010101601100110701110111810111000911001001解答用7400雙輸入端四與非門設(shè)計碼制轉(zhuǎn)換器如下圖8圖87400雙輸入四與非門碼制轉(zhuǎn)換器3、電路的競爭冒險按下圖9所示，用7400和7476搭接的電路，信號源用TTL方波作為A端輸入信號，F(xiàn)1MHZ，用示波器觀察并記錄A、Q、Y端的工作波形。并與下圖的理想波形作比較，注意觀察競爭冒險現(xiàn)象。若在Q端接上一個幾百PF的電容，則競爭冒險現(xiàn)象更加明顯。解答實驗觀察的競爭冒險現(xiàn)象如圖10（出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象）圖10競爭冒險現(xiàn)象五、實驗心得通過本次實驗我掌握了一些用邏輯門電路進(jìn)行組合邏輯電路的