實驗39設(shè)計性實驗——組合邏輯電路的設(shè)計

1、實驗 39 設(shè)計性實驗 組合邏輯電路的設(shè)計一實驗?zāi)康?1學(xué)習(xí)組合邏輯電路的設(shè)計方法； 2掌握使用通用邏輯器件實現(xiàn)邏輯電路的一般方法； 二實驗原理使用中、 小規(guī)模集成電路來設(shè)計組合電路是最常見的邏輯電路設(shè)計方法。 設(shè)計的過程通 常是根據(jù)給出的實際邏輯問題， 求出實現(xiàn)這一邏輯功能的最簡單邏輯電路， 這就是設(shè)計組合 邏輯電路時要完成的工作。這里所說的 “最簡 ”，是指電路所用的器件數(shù)最少，器件的種類最少，而且器件之間的連 線也最少。組合邏輯電路的設(shè)計工作通?？砂慈缦虏襟E進行：1進行邏輯抽象在許多情況下， 提出的設(shè)計要求是用文字描述的一個具有一定因果關(guān)系的事件。 這時就 需要通過邏輯抽象的方法，用一個

2、邏輯函數(shù)來描述這一因果關(guān)系。邏輯抽象的工作通常是這樣進行的：(1) 分析事件的因果關(guān)系，確定輸入變量和輸出變量。一般總是把引起事件的原因定為 輸入變量，而把事件的結(jié)果作為輸出變量。(2) 定義邏輯狀態(tài)的含意。以二值邏輯的 0、1 兩種狀態(tài)分別代表輸入變量和輸出變量的兩種不同狀態(tài)。這里0 和l 的具體含義完全是由設(shè)計者人為選定的。這項工作也叫做邏輯狀態(tài)賦值。(3) 根據(jù)給定的因果關(guān)系列出邏輯真值表。2寫出邏輯函數(shù)式 為便于對邏輯函數(shù)進行化簡和變換，需要把真值表轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的邏輯函數(shù)式。3選定器件的類型 為了產(chǎn)生所需要的邏輯函數(shù)，既可以用小規(guī)模集成的門電路(SSI) 組成相應(yīng)的邏輯電路，也可以用中規(guī)

3、模集成的常用組合邏輯器件 (MSI) 或可編程邏輯器件等構(gòu)成相應(yīng)的邏輯電路。 應(yīng)該根據(jù)對電路的具體要求和器件的資源情況決定采用哪一種類型的器件。4將邏輯函數(shù)化簡或變換成適當(dāng)?shù)男问?在使用小規(guī)模集成的門電路進行設(shè)計時， 為獲得最簡單的設(shè)計結(jié)果， 應(yīng)將函數(shù)化成最簡 形式， 即函數(shù)式中相加的乘積項最少， 而且每個乘積項中的因子也最少。 如果對所用器件的 種類有附加的限制 (如只允許用單一類型的與非門 )，則還應(yīng)將函數(shù)式變換成與器件種類相適 應(yīng)的形式 (如將函數(shù)式化作與非 與非形式 ) 。在使用中規(guī)模集成的常用組合邏輯電路設(shè)計電路時，需要把函數(shù)式變換為適當(dāng)?shù)男问?在實驗40實驗43中將會看以便能用最少

4、的器件和最簡單的連線接成所要求的邏輯電路。到，每一種中規(guī)模集成器件的邏輯功能都可以寫成一個邏輯函數(shù)式。在使用這些器件設(shè)計組合邏輯電路時，應(yīng)該把待產(chǎn)生的邏輯函數(shù)變換成與所用器件的邏輯函數(shù)式相同或類似的形式。 具體做法將在相應(yīng)的實驗中介紹。目前的計算機輔助設(shè)計軟件幾乎都具有對邏輯函數(shù)進行化簡或變換的功能，因而，在采用計算機輔助設(shè)計時，邏輯函數(shù)的化簡和變換都是由計算機自動完成的。5根據(jù)化簡或變換后的邏輯函數(shù)式畫出邏輯電路的連接圖至此，原理性設(shè)計（或稱邏輯設(shè)計）已經(jīng)完成。6、工藝設(shè)計為了把邏輯電路實現(xiàn)為具體的電路裝置，還需要作一系列的工藝設(shè)計工作，包括設(shè)計機箱、面板、電源、顯示電路、控制開關(guān)等。最后還

5、必須完成組裝、調(diào)試。這部分內(nèi)容請讀者 自行參閱有關(guān)資料，這里就不作具體的介紹了。圖39-1中以方框圖的形式總結(jié)了邏輯設(shè)計的過程。應(yīng)當(dāng)指出，上述的設(shè)計步驟并不是3 邏輯電平顯示器一成不變的。例如，有的設(shè)計 要求直接以真值表的形式給 出，就不用進行邏輯抽象了。又如，有的問題邏輯關(guān)系比較 簡單、直觀，也可以不經(jīng)過邏 輯真值表而直接寫出函數(shù)式。1. +5V直流電源2 邏輯電平開關(guān)三.實驗設(shè)備與器件（供參 考）4.數(shù)字萬用表39/36）、CD4081（見實驗5. CD4011/74LS00 >2（見實驗 37/38）、CD4012/74LS20 >4（見實驗 37）/74LS08（自行查找資

6、料 卜 74LS54/CD4085 （見圖 39-12/實驗 48）、CD4001（見實驗37）/74LS02（自行查找資料）、74LS04（見實驗43）。ABCDR2注：74LS20 內(nèi)部的三極管為 肖特基管。Y-3RT3A BCD&fi! F3 121 10 F98Vcc"Ij&l&GNDLJ L2 L3-丄4上i Lf工（a）（c）圖36-174LS20內(nèi)部電路圖（a）、邏輯符號（b）及引腳排列（c）F4尿1211 109 iV DD'n->1老9J1律1Vss-3-4- 15 -6-n卜CC4001四2輸入或非門訂11 H09£

7、3V DD9V ss-3- 14- U U .CC4071四2輸入或門fl R3 1211 f1098V DD)Jl&右t弋&J0-L & J1rV8ss11121i-4 L5 -6 -7CC4011四2輸入與非門14 h312 raL9&V DD1& 5 己& 丁 一I FI 0V ssCC4081四2輸入與門14 17?12I70 1918v dd&&Vssn 1X2 -：3 w U Ld L7圖39-6 CD4012引腳排列圖圖 37-1四實驗預(yù)習(xí)1 根據(jù)實驗內(nèi)容要求設(shè)計組合電路，并根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件畫出邏輯圖。2 如何用最

8、簡單的方法驗證與或非”門的邏輯功能是否完好 ？ “與或非”門 74LS54的引腳與邏輯功能參照附錄。3.與或非”門中，當(dāng)某一組與門不用時，這組與門的輸入端應(yīng)如何處理五實驗內(nèi)容1 利用通用集成塊實現(xiàn)例題的紅、黃、綠燈監(jiān)控電路，并進行檢驗。1） 真值表（2）寫出邏輯函數(shù)式，（ 3） 利用卡諾圖化為最簡式（4）選定器件類型為小規(guī)模通用集成門電路的芯片型號及個數(shù)（5）根據(jù)式化簡結(jié)果畫出邏輯電路圖，（6）實驗結(jié)果（照片顯示）2設(shè)計一個用與非門組成的 “四人表決 ”電路，要求為：當(dāng)四個輸入端中有 3 個及以上 為“1時”，輸出端才為 “1”。要求按本文所述的設(shè)計步驟進行，直到測試電路邏輯功能符合設(shè) 計要求

9、為止。（ 1） 真值表（2）寫出邏輯函數(shù)式，（ 3） 利用卡諾圖化為最簡式（4）選定器件類型為小規(guī)模通用集成門電路的芯片型號及個數(shù)（5）根據(jù)式化簡結(jié)果畫出邏輯電路圖，（6）實驗結(jié)果（照片顯示）六實驗報告 1按照設(shè)計實驗報告的格式填寫實驗設(shè)計的全過程。1利用通用集成塊實現(xiàn)例題的紅、黃、綠燈監(jiān)控電路，并進行檢驗。（ 1） 真值表（2）寫出邏輯函數(shù)式，（ 3） 利用卡諾圖化為最簡式（4）選定器件類型為小規(guī)模通用集成門電路的芯片型號及個數(shù)（5）根據(jù)式化簡結(jié)果畫出邏輯電路圖，2設(shè)計一個用與非門組成的 “四人表決 ”電路，要求為：當(dāng)四個輸入端中有 3 個及以上 為“1時”，輸出端才為 “1?！币蟀幢疚乃龅脑O(shè)