組合邏輯電路分析

實驗名稱組合邏輯電路分析、設(shè)計與測試一、實驗?zāi)康恼莆战M合邏輯電路的分析與測試方法；掌握用門電路設(shè)計組合邏輯電路的方法。二、實驗原理組合邏輯電路的分析與測試組合邏輯電路是最常見的邏輯電路，即通過基本的門電路（比如與門，與非門，或門，或非門等）來組合成具有一定功能的邏輯電路。組合邏輯電路的分析，就是根據(jù)給定的邏輯電路，寫出其輸入與輸出之間的邏輯函數(shù)表達(dá)式，或者列出真值表，從而確定該電路的邏輯功能。組合邏輯電路的測試，就運用實驗設(shè)備和儀器，搭建出實驗電路，測試輸入信號和輸出信號是否符合理論分析出來的邏輯關(guān)系，從而驗證該電路的邏輯功能。組合邏輯電路的分析與測試的步驟通常是：根據(jù)給定的組合邏輯電路圖，列出輸入量和中間量、輸出量的邏輯表達(dá)式；根據(jù)所得的邏輯式列出相應(yīng)的真值表或者卡諾圖；根據(jù)真值表分析出組合邏輯電路的邏輯功能；運用實驗設(shè)備和器件搭建出該電路，測試其邏輯功能。組合邏輯電路的設(shè)計與測試組合邏輯電路的設(shè)計與測試，就是根據(jù)設(shè)計的功能要求，列出輸入量與輸出量之間的真值表，通過化簡獲得輸入量與輸出量之間的邏輯表達(dá)式，然后根據(jù)邏輯表達(dá)式用相應(yīng)的門電路設(shè)計該組合邏輯電路，然后運用實驗設(shè)備與器件搭建實驗電路，測試該電路是否符合設(shè)計要求。組合邏輯電路的設(shè)計與測試的步驟通常是：根據(jù)設(shè)計的功能要求，列出真值表或者卡諾圖；化簡邏輯函數(shù)，得到最簡的邏輯表達(dá)式；根據(jù)最簡的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯電路；搭建實驗電路，測試所設(shè)計的電路是否滿足要求。三、預(yù)習(xí)要求閱讀理論教材上有關(guān)組合邏輯電路的分析與綜合以及半加器等章節(jié)內(nèi)容，以達(dá)到明確實驗內(nèi)容的目的。查閱附錄有關(guān)芯片管腳定義和相關(guān)的預(yù)備材料。四、實驗設(shè)備與儀器數(shù)字電路實驗箱；芯片74LS00；74LS20。五、實驗內(nèi)容半加器邏輯電路的分析與測試圖5.5.1半加器的邏輯電路根據(jù)圖5.5.1寫出中間量（、和）和輸出量（和）關(guān)于輸入量（和）的邏輯表達(dá)式。中間量：=；=；=。輸出量：=；=。根據(jù)邏輯表達(dá)式列出真值表，記入表5.5.1中，并填入表5.5.2關(guān)于S和C的卡諾圖中，判別能否化簡。表5.5.1半加器的真值表表5.5.2輸出量S和C的卡諾圖根據(jù)圖5.5.1，在實驗設(shè)備上搭建出半加器的邏輯電路。輸入量（和）接到實驗設(shè)備相應(yīng)的邏輯電平輸出插口，中間量（、和）和輸出量（和）分別接到實驗設(shè)備相應(yīng)的邏輯電平顯示輸入插口。根據(jù)表5.5.1的要求進(jìn)行邏輯功能的測試，將結(jié)果填入表5.5.3中，同時與表5.5.1進(jìn)行比較，兩者是否一致。注意：邏輯電平輸出插口和邏輯電平顯示輸入插口的指示燈亮，表示“1”，而指示燈滅，表示“0”。表5.5.3由與非門組成的半加器電路測量結(jié)論：表5.5.3與表5.5.1是否一致？答：組合邏輯電路的設(shè)計與測試設(shè)計項目：在某種資格審批中，有A、B、C、D四個裁判進(jìn)行投票裁定，其中裁判A、B、C三人的裁定各計一票，而裁判D的裁定計兩票。現(xiàn)在，要求票數(shù)超過半數(shù)（即大于或者等于3票）才算資格審批通過，否則資格審批不通過。試選用與非門設(shè)計滿足要求的組合邏輯電路。假設(shè)輸入量（四個裁判）A、B、C和D，投票贊成，就記為“1”，投票反對記為“0”；輸出量（資格審批）Y通過，就記為“1”，不通過記為“0”。根據(jù)設(shè)計要求，列出并填寫邏輯狀態(tài)表（見表5.5.4）表5.5.4邏輯狀態(tài)表根據(jù)上面的邏輯狀態(tài)表（或真值表），列出相應(yīng)的卡諾圖，填入表5.5.5中，化簡邏輯函數(shù)，得到最簡的邏輯表達(dá)式；表5.5.5輸出量Y的卡諾圖根據(jù)最簡的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯電路；搭建出實驗電路，測試該電路是否滿足設(shè)計要求。設(shè)計一個保險箱的數(shù)字代碼鎖，該鎖有規(guī)定的4位代碼A、B、C、D的輸入端和一個開箱鑰匙孔信號E的輸入端。鎖的代碼由實驗者自編。當(dāng)用鑰匙開箱時（E=1），如果輸入代碼符合該鎖設(shè)定，保險箱被打開（Z1=1），如果不符，電路將發(fā)出報警信號（Z2=1）。要求使用最少的與非門來實現(xiàn)，檢測并記錄實驗結(jié)果。（提示：實驗時鎖被打開，則實驗箱上LED發(fā)光二極管點亮，當(dāng)輸入數(shù)碼有錯時，防盜蜂鳴器響或另一個LED發(fā)光二極管點亮）。六、實驗報告根據(jù)實驗內(nèi)容，整理實驗數(shù)據(jù)及圖表，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析與討論?？偨Y(jié)組合電路的分析與測試方法。列出實驗任務(wù)的設(shè)計過程，并畫出設(shè)計的電路圖。對所設(shè)計的電路進(jìn)行實驗測試，記錄測試結(jié)果。實驗的心得與體會。七、實驗注意事項集成芯片使用的時候注意：必須先接通電源后接通信號。實驗結(jié)束或者改接線路時應(yīng)先撤除信號后關(guān)掉電源。芯片管腳相互不可短路，否則會損壞芯片。芯片在使用的時候，要按要求接上電源和接地，否則芯片無法正常工作。八、思考題針對某一個功能要求