数字电路组合逻辑电路设 计实验报告 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测
出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。
数字电子技术基础 实验报告 题目：实验三时序电路设计 小组成员： 小组成员：
实验三时序电路设计 一、实验目的 1.熟悉使用QuartusⅡ软件内嵌函数，实现脉冲信号； 2.了解掌握实验开发板上数码管和LED部分 3.强化对74161二进制计数器、7447七段译码器、74194移位寄存器的理解和应用。 二、实验要求 要求1：参照参考内容，用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter 实现50M分频，输出频率为1Hz秒脉冲信号，用实验板上绿色LED灯观察。 要求2：参照参考内容中数码管显示控制电路设计方法，用74161二进制计数器、7447七段译码器和若干门电路，用原理图输入方法实现一个七段数码管上显示0、1、2、3、4、5、0、2、4、1、3、5。 要求3：参照参考内容，用74161二进制计数器、74194移位寄存器和若干门电路，用原理图输入方法实现彩灯控制器电路设计。 验收要求：将要求2和要求3同时在电路上实现，验收时能够说明电路设计的原理。 注：如果电脑软件出现Megafunction无法启用，可利用绑定按键开关作为时钟信号，验收时需要演示波形仿真结果。 三、实验设备 （1）电脑一台； （2）数字电路实验箱； （3）数据线一根。 （4）EDO实验开发板一个 四、实验原理 要求1:（1）用QuartusⅡ软件内嵌函数ipm_counter实现50M分频，
输出频率为1Hz秒脉冲信号，并用实验板上绿色LED灯观察。 要求2： （1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑；
（2）7447七段译码器驱动七段译码管，共阳极数码管显示； （3）经过卡诺图化简实现码制转换所需序列； 要求3： （1）74161二进制计数器实现输出序列逻辑，同上； （2）四位双向移位寄存器，具有左移，右移、保持、等功能。
数字电子技术第三章(组合逻辑电路)作业及答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S 0 =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
数字电路时序分析 1数字电路时序分析 前面介绍了对器件之间的互连系统进行建模所需要的知识，包括对信号完整性的详细分析并估算了由于非理想因素引起的时序变化。但是要正确设计一个数字系统还需要使系统中器件之间可以互相通信，涉及到的内容主要是设计正确的时序，保证器件的时钟/锁存信号与数据信号之间保证正确的时序关系，满足接收端要求的最小建立和保持时间，使得数据可以被正确的锁存。 在本章中将会介绍共用时钟总线（common-clock）和源同步总线（source synchronous）的基本的时序方程。设计者可以利用时序方程来跟踪分析影响系统性能的有时序要求的器件，设置设计目标，计算最大的总线频率和时序裕量。 1.1. 共用时钟定时（common-clock timing） 在共用时钟总线中，总线上的驱动端和接收端共享同一个时钟。图8.1为一个共用时钟总线的例子，是处理器与外围芯片之间的总线接口，由处理器向外围芯片发送数据。图中还示出了位于每一个输入输出单元（I/O cell）的内部锁存器。完成一次数据传输需要两个时钟脉冲，一个用于将数据锁存到驱动端触发器，另一个用于将数据锁存到接收端触发器。整个数据传输过程分为以下几个步骤： 图8.1 共用时钟总线示意图 a．处理器内核产生驱动端触发器的有效输入D p。
b．系统时钟（clk in）的边沿1由时钟缓冲器输出并沿着传输线传播到处理器用于将驱动端触发器的输入（D p）锁存到输出（Q p）。 c．信号Q p沿着传输线传播到接收端触发器的输入（D c），并由第二个时钟边沿锁存。这样有效数据就在外围信号的内核产生了。 基于前面对数据传输过程的分析，可以得到一些基本的结论。首先，电路和传输线的延时必须小于时钟周期，这是因为信号每次从一个器件传播到另一个器件需要两个时钟周期：第一个周期——驱动端触发器将数据锁存到输出（Qp），第二个周期——接收端触发器将输入数据锁存到芯片内核。由电路和PCB走线引起的总延时必须小于一个时钟周期，这一结论限制了共用时钟总线的最高理论工作频率，因此设计一个共用时钟总线时必须考虑每部分的延时，满足接收端的建立和保持时间（建立和保持时间是为了保证能够正确地锁存数据，数据应该在时钟边沿来到之前和之后必须保持稳定的最小时间，这两个条件必须满足）。 1.1.1.共用时钟总线的时序方程 图8.2的时序图用于推导共用时钟总线的时序方程，每个箭头都表示系统中的一个延时，并在图8.1中已表示出来。实线表示的定时回路（timing loop）可用于推导建立时间时序裕量的计算公式，虚线表示的定时回路可用于推导保持时间时序裕量的计算公式。下面会介绍如何使用定时回路来得到时序方程。 图8.2 共用时钟总线的时序图 时延分为三个部分：T co、飞行时间（flight time）和时钟抖动。T co为时钟有效到数据输出有效的时间；飞行时间（T flt）是指PCB上传输线的延时；时钟抖动
第五章 组合逻辑电路典型例题分析 第一部分：例题剖析 例1．求以下电路的输出表达式： 解： 例2．由3线－8线译码器Ｔ4138构成的电路如图所示，请写出输出函数式． 解： Y = AC BC ABC = AC +BC + ABC = C(AB) +CAB = C (AB) T4138的功能表 & & Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 “1” T4138 A B C A 2A 1A 0Ya Yb S 1 S 2 S 30 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 S 1S 2S 31 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 A 2A 1A 0Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 70 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0
例3．分析如图电路，写出输出函数Ｚ的表达式。CC4512为八选一数据选择器。 解： 例4．某组合逻辑电路的真值表如下，试用最少数目的反相器和与非门实现电路。（表中未出现的输入变量状态组合可作为约束项） CC4512的功能表 A ? DIS INH 2A 1A 0Y 1 ?0 1 0 0 0 00 00 00 0 0 0 0 00 0 ?????0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0 1 0 11 1 01 1 1 高阻态 0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7 Z CC4512 A 0A 1A 2 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 DIS INH D 1 D A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 00 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 0 CD AB 00 01 11 1000 1 0 0 101 0 1 0 1 11 × × × ×10 0 1 × × A B 第一步画卡诺图第三步画逻辑电路图
实验报告 课程名称：数字电路实验第8 次实验实验名称：同步时序电路逻辑设计 实验时间：2012 年 5 月29 日 实验地点：组号 学号： 姓名： 指导教师：评定成绩：
《数字电路与系统设计》实验指导书 1 一、实验目的： 1．掌握同步时序电路逻辑设计过程。 2．掌握实验测试所设计电路的逻辑功能。 3．学习EDA软件的使用。 二、实验仪器： 三、实验原理： 同步时序电路逻辑设计过程方框图如图8-1所示。
《数字电路与系统设计》实验指导书 2 图8-1 其主要步骤有： 1．确定状态转移图或状态转移表 根据设计要求写出状态说明，列出状态转移图或状态转移表，这是整个逻辑设计中最困难的一步，设计者必须对所需要解决的问题有较深入的理解，并且掌握一定的设计经验和技巧，才能描绘出一个完整的、较简单的状态转移图或状态转移表。 2．状态化简 将原始状态转移图或原始状态转移表中的多余状态消去，以得到最简状态转移图或状态转移表，这样所需的元器件也最少。 3．状态分配 这是用二进制码对状态进行编码的过程，状态数确定以后，电路的记忆元件数目也确定了，但是状态分配方式不同也会影响电路的复杂程度。状态分配是否合理需经过实践检验，因此往往需要用不同的编码进行尝试，以确定最合理的方案。 4．选择触发器 通常可以根据实验室所提供的触发器类型，选定一种触发器来进行设计，因为同步时序电路触发器状态更新与时钟脉冲同步，所以在设计时应尽量采用同一类型的触发器。选定触发器后，则可根据状态转移真值表和触发器的真值表作出触发器的控制输入函数的卡诺图，然后求得各触发器的控制输入方程和电路的输出方程。 5．排除孤立状态 理论上完成电路的设计后，还需检查电路有否未指定状态，若有未指定状态，则必须检查未指定状态是否有孤立状态，即无循环状态，如果未指定状态中有孤立状态存在，应采取措施排除，以保证电路具有自启动性能。 经过上述设计过程，画出电路图，最后还必须用实验方法对电路的逻辑功能进行验证，如有问题，再作必要的修改。时序电路的功能测试可以用静态和动态两种方法进行，静态测试由逻辑开关或数据开关提供输入信号，测试各级输出状态随输入信号变化的情况，可用指示灯观察，用状态转移真值表或功能表来描述。动态测试是在方波信号的作用下，确定各输出端输出信号与输入信号之间的时序图，可用示波器观察波形。 在实际的逻辑电路设计中，以上的设计过程往往不能一次性通过，要反复经过许多次仿真和调试，才能符合设计要求，既费时费力，又提高了产品的成本，而且，随着电路的复杂化，受工作场所及仪器设备等因素的限制，许多试验不能进行。为了解决这些问题，很多国内外的电子设计公司于20世纪80年代末、90年代初，推出了专门用于电子线路仿真和设计
实验报告 课程名称： 数字电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 时序逻辑电路 实验类型： 设计型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一．实验目的和要求 1. 加深理解时序电路的工作原理。 2. 掌握同步时序逻辑电路的设计与调试方法。 3. 了解集成时序逻辑电路的应用。 4. 提高分析实验中出现的问题的能力，学习自启动电路的设计方法。 二．主要仪器设备 实验选用集成电路芯片：74LS00（与非门）、74LS11（与门）、74LS55（与或非门）、74LS74（双D 触发器）、74LS107（双J-K 触发器）、74LS161（二进制计数器） GOS-6051型示波器，导线，SDZ-2实验箱 三. 实验内容、实验原理（设计过程）、实验电路及实验结果 1.时序逻辑电路的设计方法 分析题意，选定所需状态数和触发器个数； 根据题意，画出状态转换图； 进行状态化简合并等价状态； 状态分配也称状态编码； 列出初态到次态的状态转换以及实现状态转换对个触发器输入端的要求； 求出各触发器激励端和电路输出的逻辑函数表达式； 根据表达式画出完整的电路图 检验电路能否自启动。 1．同步十进制加法计数器 （1）实验内容 用74LS107型J-K 触发器和74LS11三输入与非门设计一个8421BCD 码的同步十进制加法计数器并进行实验。 （2）设计过程
十进制加法计数器的需要十个状态来完成，其状态图为： 0000→0001→0010→0011→0100→0101→0110→0111→1000→1001→0000 根据真值表，画出卡诺图，
I I 4 5 7 I 1 6 2 I I I 0 3 I I I 9 8 I 图 P5.7 图P5.8 第5章 组合逻辑电路应用 习题5 5.1 设计一个10线-4线编码器，输出为8421BCD 码。 5.2 试用2片8线-3线优先编码器74148，设计一个10线-4线优先编码器。连接时允许附加必要的门电路。 5.3 试分析图P5.3所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.4 分析图P5.4所示电路的功能。 5.5 用2片3线-8线译码器74138，组成4线-16线译码器。 5.6 某一个8421BCD 码七段荧光数码管译码电路的e 段部分出了故障，为使数码管能正确地显示0～9十种状态，现要求单独设计一个用与非门组成的e 段译码器。已知共阳极数码管如图P5.6所示。 5.7 分析图P5.7所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.8 画出用两片4线-16线译码器74154组成5线-32译码器的接线图。图P5.8是74154的符号，S A 和S B 是两个控制端（亦称片选端），译码器工作时应使S A 和S B 同时为低电平，当输入信号A 3A 2A 1A 0为0000到1111共16种状态时，输出端从Y 0到Y 15依次给出低电平输出信号。 图P5. 4 图P5.6 图P5.3
5.9 设计一个编码转换器，将三位2进制码转换为循环码。 5.10 某医院的某层有6个病房和一个大夫值班室，每个病房有一个按扭，在大夫值班室有一个优先编码器电路，该电路可以用数码管显示病房的编码。各个房间按病人病情严重程度不同分类，1号房间病人病情最重，病情按房间号依次降低，6号房间病情最轻。试设计一个呼叫装置，该装置按病人的病情严重程度呼叫大夫，若两个或两个以上的病人同时呼叫大夫，则只显示病情最重病人的呼叫。 5.11 设计一个电话机信号控制电路。电路有I 0（火警）、I 1（盗警）和I 2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从Y 0、Y 1、Y 2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含4个2输入端与非门）实现。 5.12 试用一片3线-8线译码器T3138，实现下列逻辑函数（可使用必要的门电路）： （1）B A L =1 （2）B A AB L +=2 （3）C B A L ⊕⊕=3 5.13 用4路数据选择器实现下列函数: (1) ∑=)5,4,2,0(),,(1m C B A L (2) ∑= )7,5,3,1(),,(2m C B A L （3）∑=)7,5,2,0(),,(3m C B A L （4）∏= )3,2,0(),,(4M C B A L 5.14 用8路数据选择器实现下列函数： (1) ∑=)15,13,10,8,7,5,2,0(),,,(1m D C B A L (2) ∑= )12,10,9,5,4,3,0(),,,(2m D C B A L (3) C B AB C B A L +=),,(3 5.15 将四选一数据选择器，扩展为16选一数据选择器。 5.16 用3线-8线译码器74138和8选1数据选择器74151和少量与非门实现组合逻辑电路。当控制变量C 2C 1C 0=000时，F=0；C 2C 1C 0=001时，F=ABC ；C 2C 1C 0=010时，F=A+B+C ；C 2C 1C 0=011时，F=ABC ；C 2C 1C 0=100时，F=C B A ++；C 2C 1C 0=101时，F=C B A ⊕⊕；C 2C 1C 0=110时，F=AB+AC+BC ；C 2C 1C 0=111时，F=1。画出电路图。 5.17 分析图P5.17所示电路的工作原理，说明电路的功能。
第六章几种常用的组合逻辑电路 一、填空题 1、（8-1易）组合逻辑电路的特点是：电路在任一时刻输出信号稳态值由决定（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），与无关（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），属于（a、有；b、非）记忆逻辑电路。 2、（8-2易）在数字系统中，将具有某些信息的符号变换成若干位进制代码表示，并赋予每一组代码特定的含义，这个过程叫做，能实现这种 功能的电路称为编码器。一般编码器有n个输入端，m个输出端，若输入低电平有效，则在任意时刻，只有个输入端为0，个输入端为1。对于优先编码器，当输入有多个低电平时，则。 3、（8-3易，中）译码是的逆过程，它将转换成。译码器有多个输入和多个输出端，每输入一组二进制代码，只有个输出端有效。n 个输入端最多可有个输出端。 4、（8-2易）74LS148是一个典型的优先编码器，该电路有个输入端和个输出端，因此，又称为优先编码器。 5、（8-4中）使用共阴接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器；使用共阳接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器，这样才能显示0~9十个数字。 6、（8-4中）译码显示电路由显示译码器、和组成。 7.（8-4易）译码器分成___________和___________两大类。 8.（8-4中）常用数字显示器有_________,_________________,____________等。 9.（8-4中）荧光数码管工作电压_______，驱动电流______，体积_____，字形清晰美观，稳定可靠，但电源功率消耗______，且机械强度_____。 10．（8-4中）辉光数码管管内充满了_________，当它们被______时，管子就发出辉光。 11.（8-4易）半导体发光二极管数码管（LED）可分成_______，_______两种接法。 12.（8-4中）发光二极管正向工作电压一般为__________。为了防止二极管过电流而损坏，使用时在每个二极管支路中应______________。 13.（8-3中）单片机系统中，片内存储容量不足需要外接存储器芯片时，可用_________作高位地址码。 14.（8-3中）数字系统中要求有一个输入端，多个数据输出端，可用_________输入端作为
实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）
一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。
测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表
A B C 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。 仿真示意
第四章组合逻辑电路 4.1概述 1、数字电路种类：逻辑电路根据输岀信号对输入信号响应的不同分为两类：一类是组合逻辑电路，简称组合电路;另一类是时序逻辑电路，简称时序电路。 2、组合逻辑电路定义：某一时刻电路的输出状态仅由该时刻电路的输入信号决定，而与该电路在此输入信号之前所具有的状态无关。从电路结构上来看，组合逻辑电路的输出端和输入端之间没有反馈回路。 3、电路结构框图 组合电路的一般电路结构如右图所示。可用如下表达式裏示： X n-P X n） 点. | i 1）电路由逻辑门构成，不含记忆元件. 2）输出卷反馈到输入的回路（不含反馈元 件）所以输出与电路原来状态无关时序电路（以 后祥细讨论）某一时刻电路的输岀状态不仅取决 于该时刻电路的输入信号,还与该电路在此输入 信号之前所具有的状态有关。组逻电合辑路 X千― n-1 X n 组合电路有两类问题：7?给定电路，分析其功能。
4.2组合逻辑电路的分析方法与设计方法 421组合电路的分析方法 一、分析步骤： 1、由已知的逻辑图，写出相应的逻辑函数式； 2、对函数式进行化简； 3、根据化简后的函数式列真值表； 4、找出其逻辑功能； 5、评价与改进。（评价给定的逻辑电路是否经济、合理。）设计步骤用框图表示如下:
A?B (A^)C i+AB C (A^B)C f +AB = (A^B)C i +AB 一位二进制加法器。 A 为被加数， B 为加数, C,为低位的进位数。 S 为本位之和， C 。是本位向高位的进 位数。 ? 真值表 A^B 0 0 7 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 s (A?B)C Z 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 A?B?C. AB T" 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 Co P 0 0
肇 庆 学 院 电子信息与机电工程 学院 数字电路 课 实验报告 12电气(1) 班姓名 王园园 学号 2 实验日期2014年5 月26 日 实验合作者:李俊杰 老师评定 实验题目:时序逻辑电路——计数器实验 一、实验目的 (一)掌握由集成触发器构成计数器的方法。 (二)熟悉中规模集成计数器74LS161计数器的逻辑功能及使用方法。 (三)学习中规模集成计数器74LS192计数器的逻辑功能及使用方法。 (四)学习计数器清零端与置数端的功能、同步与异步的概念。 二、实验仪器: DZX-1型电子学综合实验装置 UT52万用表 芯片74LS00 74LS161 74LS192 三、实验内容 图5-1 74LS161构成N 进制计数器目标电路图 图5-2 74LS161引脚排列图 输入 输出 CR CP LD CT P CT T D 3D 2D 1D 0 n n n n Q Q Q Q 0123 C0 0 x x x x x 0 0 0 0 1 0 x x d 3d 2d 1d 0 d 3d 2d 1d 0 CO= CT T Q Q Q Q n n n 123 1 1 1 1 x 计数 CO=n n n n Q Q Q Q 0123 1 x 1 0 x x 保持 CO= CT T Q Q Q Q n n n 123 1 x 1 x x 保持 用十六进制同步加法计数器74LS161构成N 进制计数器的设计(异步清零,同步置数)
1.按图5-1接好。从CP端输入时钟脉冲。 2.将M端接高电平,并把计数结果记录下来。如下表5-2 3.将M端接低电平,并把计数结果记录下来。 4.如果将清零端与置数端接线交换,重复2、3步骤,计数器的N分别等于多少？ 答:2,3步骤N都为16 接线交换后,LD=1输入无效。加法计数器计数溢出后CO=1 => CR=0触发异步清零,然后CO=0 => CR=1,计数器重新从零开始加法计数,所以N=15
习题 4.1写出图所示电路的逻辑表达式，并说明电路实现哪种逻辑门的功能。 习题4.1图 解：B A B A B A B A B A F ⊕=+=+= 该电路实现异或门的功能 4.2分析图所示电路，写出输出函数F 。 习题4.2图 解：[]B A B B B A F ⊕=⊕⊕⊕=)( 4.3已知图示电路及输入A 、B 的波形，试画出相应的输出波形F ，不计门的延迟． 图 解：B A B A B A AB B AB A AB B AB A F ⊕=?=???=???= 4.4由与非门构成的某表决电路如图所示。其中A 、B 、C 、D 表示4个人，L=1时表示决议通过。 （1） 试分析电路，说明决议通过的情况有几种。 （2） 分析A 、B 、C 、D 四个人中，谁的权利最大。 解：（1）ABD BC CD ABD BC CD L ++=??= （2） L B A =1 =1 =1 F F B A
(3)根据真值表可知，四个人当中C 的权利最大。 4.5分析图所示逻辑电路，已知S 1﹑S 0为功能控制输入，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，求电路所具有的功能。 习题4.5图 解：（1）011011)(S S B S A S S B S A L ⊕⊕+⊕=⊕⊕?⊕= (2) 4.6试分析图所示电路的逻辑功能。 习题4.6图 解：（1）ABC C B A F )(++= 10
(2) 电路逻辑功能为：“判输入ABC 是否相同”电路。 4.7已知某组合电路的输入A 、B 、C 和输出F 的波形如下图所示，试写出F 的最简与或表达式。 习题4.7图 解：（1）根据波形图得到真值表： C AB BC A C B A F ++= 4.8、设∑=)14,12,10,9,8,4,2(),,,(m D C B A F ，要求用最简单的方法，实现的电路最简 单。 1）用与非门实现。 2）用或非门实现。 3) 用与或非门实现。 F C B A
第五章组合逻辑电路 内容提要 【熟悉】组合逻辑电路的特点(功能、结构) 【掌握】组合逻辑电路的一般分析方法和设计方法 【熟悉】常见的五种组合逻辑电路 【掌握】中规模集成组合逻辑电路的应用(扩展与实现组合逻辑函数) 【了解】组合逻辑电路中的竞争和险象 一．一．网上导学 二．二．本章小结 三．三．典型例题 四．四．习题答案 网上导学 一. 一.组合逻辑电路的特点:p123 功能：输出仅取决于该时刻的输入而与电路原状态无关(无记忆功能)； 结构(无记忆元件,无反馈环路). 二. 二.组合逻辑电路的一般分析方法(组合逻辑电路图→求解逻 辑功能): 组合逻辑电路图→列出逻辑函数表达式(迭代法,由输入逐级向后推) →求标准表达式或简化的表达式(转换或化简) →列出相应的真 值表→判断电路功能。例5.2.1(异或门) P124 分析图5.3.3逻辑电路
1.1.迭代法求输出逻辑表达式,如图： 图中,C=B A ,D=AB,用迭代法求出电路输出逻辑表达式 F= 2.列出真值表(表5.2.1, P125) 分析真值表可知该电路是一个异或门 例2. 试分析下面电路 1.由上图可知E=AB，D=AC，G=BC，迭代法得F=E+D+G=AB+AC+BC 2. 列出相应的真值表
由真值表可以看出,该逻辑电路是一个三人多数表决电路。 三. 三. 组合逻辑电路的一般设计方法： 根据设计要求(要实现的逻辑功能)→画出逻辑电路图. 设计要求→列出真值表(确定输入、输出变量及它们的逻辑关系) →化简写出简化的逻辑表达式(→或转换成逻辑器件所需的表达形式)→画出逻辑图。 例5.3.1(多数表决器) P125。 举例：设计一个一位加法器(半加器)电路. 1. 1. 该电路有两个输入An 、Bn 和二个输出Sn 和Cn, An Bn Sn Cn 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 Sn=Bn An Bn An Bn An ⊕=+,Cn=An*Bn 3. 3. 画出逻辑图 四.组合逻辑电路中的竞争和险象：P126~P129
1.（8-5中）设一位二进制半加器的被加数为A，加数为B，本位之和为S， 向高位进位为C，试根据真值表 1）.写出逻辑表达式 2）.画出其逻辑图。 真值表： 2.（8-5难）设一位二进制全加器的被加数为A i，加数为B i，本位之和为 S i，向高位进位为C i，来自低位的进位为C i-1，根据真值表 1）.写出逻辑表达式 2）.画出其逻辑图。 真值表：
3.（8-1难）分析图示逻辑电路： 1）.列真值表 2）.写出逻辑表达式 3）.说明其逻辑功能。 =++，根据给出的4．（8-3难*）用一个74LS138译码器实现逻辑函数Y ABC ABC ABC 部分逻辑图完成逻辑图的连接。
6.（8-1难）试用2输入与非门和反向器设计一个3输入（I0、I1、I2）、3输出（L0、L1、L2）的信号排队电路。它的功能是：当输入I0为1时，无论I1和I2为1还是0，输出L0为1，L1和L2为0；当I0为0且I1为1，无论I2为1还是0，输出L1为1，其余两个输出为0；当I2为1且I0和I1均为0时，输出L2为1，其余两个输出为0。如I0、I1、I2均为0，则L0、L1、L2也均为0。 1).列真值表 2).写出逻辑表达式 3）.将表达式化成与非式 4）.根据与非式画出逻辑图 7.（8-1难）某个车间有红、黄两个故障指示灯，用来表示3台设备的工作情况。如一台设备出现故障，则黄灯亮；如两台设备出现故障，则红灯亮；如三态设备同时出现故障，则红灯和黄灯都亮。试用与非门和异或门设计一个能实现此要求的逻辑电路。 1).列真值表
2).写出逻辑表达式 3）.根据表达式特点将其化成与非式，或者是异或式 4）.根据化成的表达式画出逻辑图 9.（8-3难）请用3-8线译码器译码器和少量门器件实现逻辑函数 ()()∑=7630,,，，，m A B C F 。
模块6 组合逻辑电路 一、判断题 1. 组合逻辑电路具有记忆功能。（） 2. 组合逻辑电路是由集成运放大器所组成的。（） 3. 组合逻辑电路的读图就是分析电路所能实现的逻辑功能。（） 4. 组合逻辑电路的设计就是根据功能要求设计逻辑电路。（） 5. 组合逻辑电路读图的第一步是根据实际问题建立真值表。（） 6. 组合逻辑电路的输出取决于该时刻的输入。（） 7. 触发器是一种常见的组合逻辑电路。（） 8. 编码器属于组合逻辑电路。（） 9．编码器的功能是将输入端的各种信号转换为二进制数码。 ( ) 10．译码器的功能是将二进制码还原成给定的信息符号。 ( ) 11. 在3位二进制编码器中，输入信号为8位二进制代码，输出为3个特定对象。( ) 12.在8421BCD编码器中，其输出端为BCD码。（） 13. 8421BCD编码器，有10个输入端，BCD码由4个输出端口输出。（） 14. 在编码器中，两个输入信号同时有效时，必须采用优先编码器。（） 15. 编码器的输入端与输出端的数量是相同的。（） 16. BCD编码器的输出，是以二进制形式表达十进制数码。（） 17.普通编码器允许同时输入多个输入信号。（） 18. 显示译码器的功能是将二进制码复原为十进制码。（） 19. 显示器的作用仅显示数字。（） 20. 译码器是由逻辑门电路所构成的。（） 21. 在输入端信号消失后，译码器的输出仍然维持不变。（） 22. 74LS138集成电路是3线—8线译码器。（） 23. 数码管某几个发光二极管损坏，会引起显示缺段的现象。（） 24. 2位二进制代码可以表示4种输入组合。（） 25. 显示译码器的作用是将输入端的BCD码译成驱动数码管的信号。（）二、单项选择题 1. 组合逻辑电路的功能是。 A．放大数字信号 B．实现一定的逻辑功能 C．放大脉冲信号 D．存储数字信号 2．组合逻辑电路中一般不包括以下器件。 A．与门 B．非门 C．放大器 D．或非门3．不属于组合电路表达方式的一项是。 A．真值表 B．逻辑电路 C．逻辑函数表达式 D．二进制代码 4．关于组合逻辑电路不正确的表述是。 A．组合逻辑电路是由逻辑门电路所组成 B. 组合逻辑电路不可以作为存储信号的记忆元件 C. 组合逻辑电路的输出取决于输入状态 D. 组合逻辑电路的输出与以前状态有关 5．组合逻辑电路是属于。 A．数字电路 B. 模拟电路与门电路的组合 C. 模拟电路 D. 数字与模拟电路的组合 6．优先编码器同时有两个输入信号时，是按的输入信号编码。 A．高电平 B．低电平 C．高优先级 D．高频率7．要完成二进制代码转换为十进制数，应选择的电路是。 A．译码器 B．编码器 C．数据选择器 D．数据分配器 8．半导体数码管是由排列成显示数字。 A．小灯泡 B．液态晶体 C．辉光器件 D．发光二极管 9. 一个输出n位代码的二进制编码器，可以表示种输入信号。 A. 2n B. 2n C. n2 D. n
1、组合逻辑电路分析。采用4选1数据选择器和逻辑门构成图示电路。 1)写出下图的函数真值表和逻辑表达式。 2)叙述该电路的功能。 2、设计一个数字比较电路，能比较两个两位二进制数的大小，这两个数为A ＝A !A 0，B=B 1B 0，当A>B 时，F 1F 0＝10；当A=B 时，F 1F 0＝11；当A
(1) 写出该电路的逻辑函数 (2) 从真值表分析该电路的逻辑功能 5、根据图4所示4选1数据选择器实现的组合电路，写出输出E 表达式并化成最简“与或”表达式。 6、用八选一数据选择器74HC151（功能表见附录）和反相器设计一个函数发生器电路，它的功能如下表所示。要求写出设计步骤，并画出电路图。 A 2 A 1 A 0D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 S Y 74HC151 W （09南理工） 148输出接138,138输出接3个与门 A1A0=X3X2，D10=X1X0，D11=X1+X0，D12=X1+X0，D13=（X1+X0）‘ 。 D20=0，D21=X1⊙X0，，D22=X1⊙X0，D23=0 S 1 S 0 Y 0 0 AB 0 1 A+B 1 0 A B 1 1 A B e
实验一：门电路功能测试及组合逻辑电路设计 一．实验目的： （1）掌握常用门电路的逻辑功能及测试方法。 （2）掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 二．实验仪器设备与主要器件 数字电路实验箱一个；双踪示波器一台；稳压电源一台；数字万用表一个；74LS00（四2输入与非门一片）；74LS10（三3输入与非门一片）；74LS20（二4输入与非门一片）。三．实验原理 与非门当输入均为高电平时，输出低电平；当输入有低电平时，输出为高电平。测试门电路的逻辑功能有静态测试和动态测试。静态测试时，门电路输入端加固定高低电平，用示波器，万用表或发光二极管测出门电路的输出响应。动态测试时，门电路的一端加脉冲信号，用示波器可观察输入波形和输出波形的同步关系。 四．实验内容及结果 1.对74LS00进行功能测试，按图2-1-2实现静态测试，测试结果与表2-1-2对照，说明测试的门电路功能是否正确；按图2-1-4实现动态测试，画出输入和输出的同步波形图，并说明实验所得的波形是否符合逻辑功能。 （1）静态测试真值表如下： 静态测试仿真电路图： （2）动态测试仿真电路图：
K=1: K=0: 2.分析测试图2-1-8所示电路的逻辑功能，将测试结果填入2-1-4的F列中，并写出逻辑表达式。 仿真电路如图：
真值表如下： 3.设计一个控制楼梯电灯的开关控制器。设楼上楼下各装一个开关，要求两开关均可分别控制楼梯间的一个电灯。设楼上开关用K1表示，楼下开关用K2表示，1表示开关闭合，0表示开关断开；楼梯电灯的状态用Y 表示，1表示亮，0表示灭，则开关和电灯的控制关系可参考表2-1-5所示的真值表。写出逻辑表达式，画出逻辑电路并接线调试，观察输出状态是否正确。 逻辑表达式为：2121K K K K Y ?+?= 真值表如下： 仿真电路图如图：
课程名称：数字电子技术基础实验指导老师：樊伟敏成绩：__________________ 实验名称：时序逻辑电路实验实验类型：设计类同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1. 加深理解时序电路的工作原理。 2. 掌握同步时序逻辑电路的设计与调试方法。 3. 了解集成时序逻辑电路的应用。 4. 提高分析实验中出现的问题的能力，学习自启动电路的设计方法。 二、主要仪器与设备 实验选用集成电路芯片：74LS00（与非门）、74LS55（与或非门）、74LS74（双D 触发器）、74LS107（双J—K 触发器），74LS161中规模集成计数器，GOS-6051 型示波器，导线，SDZ-2 实验箱。 三、实验内容和原理、数据记录 1. 用74LS107型J-K触发器和74LS11三输入与非门设计一个8421BCD码的同步十进制加法计数器并进行实验。 实验原理：手写
实验名称：时序逻辑电路实验 姓名： 学号： 实验结果：10进制计数器可以正常工作。 2. 用74LS74双D 触发器二片和74LS55或非门三片设计一个三相脉冲分配电路并进行实验。 要求：用环形计数器来构成一个可逆三相脉冲分配电路。电路的三个输出分别用A 、B 、C 表示，当可逆分配控制端X=“1” 时，输出相序为： A ?A B ?B ?B C ?C ?AC ?A … 当可逆分配控制端X=“0” 时，输出相序为： A ?AC ?C ?BC ?B ?AB ?A … 实验原理：手写
组合电路1 1、1⊕⊕=B A F ，求其最小项之和形式。 2、已知AB B A F +=1、B A B A F +=2，则两式之间的逻辑关系为 3、化简)(B A B A ABC B A F +++= 4、设计一个带控制端的组合逻辑电路，控制端X=0时，实现B A F ⊕=，控制端X=1时，实现AB F =，用与非门及反相器实现。 5、卡诺图化简法F(A, B, C, D) = ∑m(3, 5, 8, 9, 10, 12)+∑d(0, 1, 2, 13) 6、设计一个三输入的“多数表决电路”。当输入的A 、B 、C 中有两个或两个以上为“1”时，输出为“1”，否则为“0” 7、已知逻辑电路如下图所示，分析该电路的功能。 8、电路如图所示，要求写出它们的输出函数表达式，化简，并说出它们的逻辑功能。
9、用公式法化简函数F=A(B+C)(A+B+C)(A B C) 10、卡诺图化简F(A, B, C, D) = ∑m(4, 5, 6, 13, 14, 15)+∑d(8, 9, 10, 12) 11、设计一个3变量“不一致电路”，即当3个输入变量全 部为0或全部为1时，输出为0，其他情况输出为1。 13、已知逻辑电路如下图所示，分析该电路的功能。 15.用公式法化简函数F=A B C D+A+B+C+D ．
16．化简C AB C B BC A AC F +++= 17.卡诺图化简F(A,B,C,D)m(0,2,3,4,8)d(10,11,12,13,14,15)=+∑∑ 18、试分析下图逻辑电路的功能 答案 1、1⊕⊕=B A F ，其最小项之和形式为_ 。AB B A F += 2、两式之间的逻辑关系相反。 3、0=F 4、（1）、真值表
