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实验五 组合逻辑电路的设计与测试


实验五
一、实验目的

组合逻辑电路的设计与测试

掌握组合逻辑电路的设计与测试方法 二、实验原理 1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。设计 组合电路的一般步骤如图 5-1 所示。

图 5-1 组合逻辑电路设计流程图

根据设计任务的要求建立输入、输出变量,并列出真

值表。然后用逻辑代 数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻 辑表达式。 根据简化后的逻辑表达式, 画出逻辑图, 用标准器件构成逻辑电路。 最后,用实验来验证设计的正确性。 2、 组合逻辑电路设计举例 用 “与非” 门设计一个表决电路。 当四个输入端中有三个或四个为“1”时, 输出端才为“1” 。 设计步骤:根据题意列出真值表如表 5-1 所示,再填入卡诺图表 5-2 中。

表 5-1

D A B C Z

0 0 0 0 0

0 0 0 1 0

0 0 1 0 0

0 0 1 1 0

0 1 0 0 0 DA

0 1 0 1 0

0 1 1 0 0

0 1 1 1 1

1 0 0 0 0

1 0 0 1 0

1 0 1 0 0

1 0 1 1 1

1 1 0 0 0

1 1 0 1 1

1 1 1 0 1

1 1 1 1 1

表 5-2

BC 00 01 11 10

00

01

11

10

1

1 1 1

1

由卡诺图得出逻辑表达式,并演化成“与非”的形式 Z=ABC+BCD+ACD+ABD = ABC ? BCD ? ACD ? ABC 根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图 5-2 所示。

图 5-2 表决电路逻辑图

用实验验证逻辑功能 在实验装置适当位置选定三个 14P 插座,按照集成块定位标记插好集成块 CC4012。 按图 5-2 接线,输入端 A、B、C、D 接至逻辑开关输出插口,输出端 Z 接

逻辑电平显示输入插口,按真值表(自拟)要求,逐次改变输入变量,测量相 应的输出值,验证逻辑功能,与表 5-1 进行比较,验证所设计的逻辑电路是否 符合要求。 三、实验设备与器件 1、 +5V 直流电源 3、 逻辑电平显示器 3、 CC4011×2(74LS00) CC4081(74LS08) 四、实验内容 1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。 要求按本文所述的设计步骤进行,直到测试电路逻辑功能符合设计要求为 止。 2、设计一个一位全加器,要求用异或门、与门、或门组成。 3、设计一位全加器,要求用与或非门实现。 4、 设计一个对两个两位无符号的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” , 要求用与门、与非门及或非门实现。 五、实验预习要求 1、 根据实验任务要求设计组合电路,并根据所给的标准器件画出逻辑 图。 2、 如何用最简单的方法验证“与或非”门的逻辑功能是否完好? 3、 “与或非”门中,当某一组与端不用时,应作如何处理? 六、实验报告 1、列写实验任务的设计过程,画出设计的电路图。 2、对所设计的电路进行实验测试,记录测试结果。 3、组合电路设计体会。 注:四路 2-3-3-2 输入与或非门 74LS54 2、 逻辑电平开关 4、 直流数字电压表 CC4012×3(74LS20) 74LS54×2(CC4085) CC4030(74LS86) CC4001 (74LS02)

引脚排列

逻辑图

逻辑表达式

Y ? A·B ? C·D·E ? F·G·H ? I·J


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