實驗三組合邏輯電路的設(shè)計終結(jié)報告

1、實驗三 組合邏輯電路的設(shè)計終結(jié)報告2013 年秋季學(xué)期 自動化系第一部分 預(yù)習(xí)報告一、實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法。2. 初步學(xué)會分析實驗現(xiàn)象，并且使用儀器查找、排除電路故障的方法。二、預(yù)習(xí)任務(wù)1. 復(fù)習(xí)補碼及如何利用補碼實現(xiàn)減法運算。2. 根據(jù)實驗任務(wù)要求完成電路設(shè)計，包括：（1） 查閱元件盒中74HC 系列芯片的門電路功能及其引腳圖。74HC00:四雙輸入與非門74HC02:四雙輸入或非門74HC08:四雙輸入與門74HC11:三三輸入與門74HC20:雙四輸入與非門74HC27：三三輸入或非門74HC86：四雙端異或門74HC14：觸發(fā)反相器（2） 根據(jù)任務(wù)中的建議

2、步驟，列出各模塊電路的真值表和邏輯表達式。一位全加器：S=(ABCI+ABCI+ ABCI+ABCI)CO=(AB+BCI+ACI)ABCISCO0000001010100101100100110011011010111111二位運算器：設(shè)二位全加器輸出結(jié)果為S1、S0、COY0=S0Y1=S1(S0Sp)Y2=COKSp=COK真值表：A1A0B1B0KY2Y1Y0Sp00000000001000001010000010011000011000010001001010010010010011011010100000100010001100011010100100011100101000110

3、0110011101000101101010111101100000010000010010010100010100110010110000110011010110000100110010110110100001010101011010011101010000111010010001110111011110101101110011111110000（3） 根據(jù)任務(wù)和元件盒中74HC 系列芯片畫出實現(xiàn)電路功能的邏輯圖。建議使用EDA 軟件對電路設(shè)計進行仿真驗證。一位全加器：二位運算器：3. 寫出調(diào)試方法和步驟、注意事項等。搭接好面包板并與學(xué)習(xí)機連接后，打開電源，若結(jié)果不正確，應(yīng)按如下步驟檢查調(diào)試

4、：（1） 檢查學(xué)習(xí)機是否正常工作，包括電源、連線、撥碼開關(guān)和數(shù)碼管等（2） 根據(jù)出現(xiàn)的問題，檢查原理圖和連線是否正確（3） 逐級檢查，找出有問題的電路模塊，若不是原理圖和連線錯誤，則用萬用表檢查是否有導(dǎo)線虛接或器件損壞等。注意事項：（1） 集成電路的管教要確保有效的插入面包板，不要讓管腳窩在集成電路下面造成漏接；（2） 接插電路時要認真檢查，不要有短路和漏接，尤其要注意電源線和地線不要漏接；（3） 要學(xué)會用萬用表查錯。4. 建議進入實驗室之前，在面包板上搭接電路。5. 分析圖 2 電路是否會發(fā)生競爭冒險現(xiàn)象？若發(fā)生，畫出電壓波形表明毛刺有可能產(chǎn)生的位置。三、必做任務(wù)使用元件盒中的74HC系列門

5、電路芯片設(shè)計并實現(xiàn)一個2位運算器，如圖1所示。根據(jù)控制開關(guān)K的狀態(tài)可以進行2位二進制數(shù)（無符號數(shù)）的加減運算，即K0時，SAB；K1時，SA-B。其中當(dāng)減法運算結(jié)果為負數(shù)時，輸出顯示差的原碼和負數(shù)標(biāo)志。建議按以下步驟進行設(shè)計和調(diào)試： 1. 用門電路設(shè)計一個 1 位全加器；2. 用兩個 1 位全加器接成一個2 位全加器；3. 用門電路和 2 位全加器構(gòu)成2 位運算器。用學(xué)習(xí)機上的撥碼開關(guān)模擬兩個二進制數(shù)；用數(shù)碼管（帶譯碼器）顯示運算結(jié)果；用發(fā)光二極管顯示負數(shù)標(biāo)志。四、選做任務(wù)（未做）用 CD4011 搭建如圖2 所示電路，vI 是由函數(shù)信號發(fā)生器輸出20Hz 的方波，通過示波器觀察vI 與vO

6、的波形。若電路出現(xiàn)競爭 冒險現(xiàn)象請在不改變電路結(jié)構(gòu)的條件下予以消除。五、實驗注意事項1. 本實驗中門電路的工作電壓均為 5V，由學(xué)習(xí)機上引出。2. 了解芯片的引腳排列，特別注意電源和接地引腳不能接錯。若引腳有彎折，調(diào)整后再插入面包板中。3. 整體電路輸出故障時，可參照三中步驟分塊檢查調(diào)試。第二部分 最終設(shè)計電路圖一位全加器：二位運算器：其中Block1 是封裝后的一位全加器第三部分 總結(jié)（1） 組合邏輯電路的設(shè)計和調(diào)試步驟。首先通過真值表與卡諾圖，根據(jù)元件情況，得到合適的邏輯表達式，然后通過邏輯表達式設(shè)計出電路連接圖，最后按照電路連接原理圖搭接電路。（2） 在實驗中遇到的問題及解決方法。問題：電路連接完成后調(diào)試時，學(xué)習(xí)機數(shù)碼管顯示的數(shù)字在正確結(jié)果和錯誤結(jié)果間閃爍。解決辦法：結(jié)果不穩(wěn)定，可能是某根導(dǎo)線虛接，用萬用表從頂級到低級，逐一排查找出了虛接導(dǎo)線，重新連接后調(diào)試成功。（3） 此次實驗的收獲。初步掌握了組合電路的設(shè)計的實現(xiàn)方法步驟和調(diào)試方法步驟，懂得了從電路圖到真實電路的基本過程，學(xué)會了如何用萬用表逐級排查找出故障導(dǎo)線或器件等。 第四部分 思考題1. 試分析圖 2 電路，若采用在輸出端加濾波電容的方式消除競