實驗名稱實驗十五邏輯組合電路的分析和設計系別電子科學系班號11級電子科學系實驗日期2013年10月29日實驗報告完成日期2013年10月31日實驗十五組合邏輯電路的分析和設計一、實驗目的1、掌握用基本邏輯門電路進行組合邏輯電路的設計方法；2、掌握用中規模集成電路設計組合邏輯電路的方法；3、通過實驗，論證設計的正確性；4、觀察組合電路中的競爭冒險現象。二、實驗原理1、組合邏輯電路的分析所謂組合邏輯電路分析，即通過分析電路，說明電路的邏輯功能。通常采用的分析方法是從電路的輸入到輸出，根據邏輯符號的功能逐級寫出邏輯函數表達式，最后得到表示輸入與輸出之間的邏輯函數式。然后利用公式簡化法或者卡諾圖法將邏輯函數式化簡或變換，以使邏輯關系簡明。為使電路的邏輯功能更加直觀，有時還把邏輯函數式轉化為真值表。2、組合邏輯電路設計根據實際的邏輯問題，求出實現這一邏輯功能的最簡邏輯電路，成為組合邏輯電路設計。1SSI設計邏輯抽象分析事件的因果關系，確定輸入輸出變量。一般把引起事件的起因定位輸入，把事件的結果定為輸出。定義邏輯狀態的含義乙二值邏輯的，狀態分別表示輸入輸出變量的兩種不同狀態；根據給定的因果關系列出邏輯真值表；寫出邏輯表達式，利用化簡方法化簡，并根據選定器件進行適當地轉換；根據化簡、變換后的邏輯表達式，畫出邏輯電路的連接圖；實驗仿真，結果驗證。2MSI設計、步驟同SSI設計步驟一致。寫出邏輯表達式。根據表達式尋找合適的MSI器件。通過比較表達式或真值表，利用適當的設計實現所需功能。畫出邏輯電路的連接圖。實驗仿真，驗證結果。三、實驗儀器1、多功能電路實驗箱1臺2、數字萬用表1臺四、實驗內容1、連鎖器電路分析并用中規模集成電路設計實現其功能所謂聯鎖電路如下圖1所示，其輸入為S1，S2，S3開關，報警和解鎖輸出分別為F1，F2其中S1，S2，S3為單刀雙擲開關，根據撥動可分別置為1或0。當F11，表示不報警，否則報警。當F21，表示解鎖，否則安鎖。現要求1當聯鎖電路處于始態，（S1S2S31），則L51，L60，即安鎖不報警。2利用所學知識分析電路，找出解鎖并不報警的開關撥動順序；解答畫出電路真值表如下S3S2S1F1F20001100100010000110010010101001101011110由真值表可得解鎖不報警的開關波動順序是S1S2S30。3試用74LS138設計代替該電路；74LS138（三線八線譯碼器）其慣用符號及管腳圖如圖2所示，表2為其功能表表274LS138功能表輸入輸出S1A2A1A00XXXX11111111X1XXX1111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110解答用74LS138設計電路報警電路如圖3及結果如圖4；解鎖電路如圖5及結果如圖6。U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU2A74AS08NU3B74AS08MU4C74AS08MU5A74AS04N圖374LS138報警電路圖4報警電路的輸入輸出邏輯關系U174LS138DY015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16G2A4G2B5XLC1ABVDD5VU4C74AS08MU5A74AS04N圖574LS138解鎖電路圖6解鎖電路的輸入輸出邏輯關系2、制轉換器用基本邏輯門電路SSI設計1設計一個5421BCD碼8421BCD碼轉換器寫出原函數的最簡與或表達式解答AADCDBBDCCDDD寫出用與非門實現的最簡邏輯表達式解答AADCDBBDCCDDD畫出用輸入與非門組成的邏輯圖；解答邏輯圖如圖7圖7與非門組成的邏輯圖2用7400雙輸入端四與非門搭建電路用邏輯開關S4S1作5421BCD碼的DCBA的輸入，將8421BCD碼的輸出DCBA接實驗箱的二十進制譯碼器顯示器Y8Y4Y2Y1按表1順序輸入5421碼，觀察數碼轉換的結果，檢驗所設計電路的正確性。表15421BCD、8421BCD碼表；十進制數5421碼8421碼DCBADCBA000000000100010001200100010300110011401000100501010101601100110701110111810111000911001001解答用7400雙輸入端四與非門設計碼制轉換器如下圖8圖87400雙輸入四與非門碼制轉換器3、電路的競爭冒險按下圖9所示，用7400和7476搭接的電路，信號源用TTL方波作為A端輸入信號，F1MHZ，用示波器觀察并記錄A、Q、Y端的工作波形。并與下圖的理想波形作比較，注意觀察競爭冒險現象。若在Q端接上一個幾百PF的電容，則競爭冒險現象更加明顯。解答實驗觀察的競爭冒險現象如圖10（出現毛刺現象）圖10競爭冒險現象五、實驗心得通過本次實驗我掌握了一些用邏輯門電路進行組合邏輯電路的