實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)實(shí)驗(yàn)十五邏輯組合電路的分析和設(shè)計(jì)系別電子科學(xué)系班號(hào)11級(jí)電子科學(xué)系實(shí)驗(yàn)日期2013年10月29日實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成日期2013年10月31日實(shí)驗(yàn)十五組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用基本邏輯門(mén)電路進(jìn)行組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法；2、掌握用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法；3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)，論證設(shè)計(jì)的正確性；4、觀察組合電路中的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。二、實(shí)驗(yàn)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(guò)分析電路，說(shuō)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(hào)的功能逐級(jí)寫(xiě)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(jiǎn)化法或者卡諾圖法將邏輯函數(shù)式化簡(jiǎn)或變換，以使邏輯關(guān)系簡(jiǎn)明。為使電路的邏輯功能更加直觀，有時(shí)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(jì)根據(jù)實(shí)際的邏輯問(wèn)題，求出實(shí)現(xiàn)這一邏輯功能的最簡(jiǎn)邏輯電路，成為組合邏輯電路設(shè)計(jì)。1SSI設(shè)計(jì)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(xiě)出邏輯表達(dá)式，利用化簡(jiǎn)方法化簡(jiǎn)，并根據(jù)選定器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換；根據(jù)化簡(jiǎn)、變換后的邏輯表達(dá)式，畫(huà)出邏輯電路的連接圖；實(shí)驗(yàn)仿真，結(jié)果驗(yàn)證。2MSI設(shè)計(jì)、步驟同SSI設(shè)計(jì)步驟一致。寫(xiě)出邏輯表達(dá)式。根據(jù)表達(dá)式尋找合適的MSI器件。通過(guò)比較表達(dá)式或真值表，利用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)所需功能。畫(huà)出邏輯電路的連接圖。實(shí)驗(yàn)仿真，驗(yàn)證結(jié)果。三、實(shí)驗(yàn)儀器1、多功能電路實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2、數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、連鎖器電路分析并用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)實(shí)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(kāi)關(guān)，報(bào)警和解鎖輸出分別為F1，F(xiàn)2其中S1，S2，S3為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，根據(jù)撥動(dòng)可分別置為1或0。當(dāng)F11，表示不報(bào)警，否則報(bào)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(bào)警。2利用所學(xué)知識(shí)分析電路，找出解鎖并不報(bào)警的開(kāi)關(guān)撥動(dòng)順序；解答畫(huà)出電路真值表如下S3S2S1F1F20001100100010000110010010101001101011110由真值表可得解鎖不報(bào)警的開(kāi)關(guān)波動(dòng)順序是S1S2S30。3試用74LS138設(shè)計(jì)代替該電路；74LS138（三線八線譯碼器）其慣用符號(hào)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(jì)電路報(bào)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(bào)警電路圖4報(bào)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(mén)電路SSI設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)一個(gè)5421BCD碼8421BCD碼轉(zhuǎn)換器寫(xiě)出原函數(shù)的最簡(jiǎn)與或表達(dá)式解答AADCDBBDCCDDD寫(xiě)出用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的最簡(jiǎn)邏輯表達(dá)式解答AADCDBBDCCDDD畫(huà)出用輸入與非門(mén)組成的邏輯圖；解答邏輯圖如圖7圖7與非門(mén)組成的邏輯圖2用7400雙輸入端四與非門(mén)搭建電路用邏輯開(kāi)關(guān)S4S1作5421BCD碼的DCBA的輸入，將8421BCD碼的輸出DCBA接實(shí)驗(yàn)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(yàn)所設(shè)計(jì)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(mén)設(shè)計(jì)碼制轉(zhuǎn)換器如下圖8圖87400雙輸入四與非門(mén)碼制轉(zhuǎn)換器3、電路的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)按下圖9所示，用7400和7476搭接的電路，信號(hào)源用TTL方波作為A端輸入信號(hào)，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(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象。若在Q端接上一個(gè)幾百PF的電容，則競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象更加明顯。解答實(shí)驗(yàn)觀察的競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象如圖10（出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象）圖10競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象五、實(shí)驗(yàn)心得通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我掌握了一些用邏輯門(mén)電路進(jìn)行組合邏輯電路的