组合逻辑电路的应用

组合逻辑电路的应用

1.实验目的

（1）初步学会组合逻辑电路的设计方法，设计3人表决器及路灯控制电路。

（2）测试所设计电路的逻辑功能。

（3）学会合理布局、布线技巧，提高检查线路与排除故障的能力。

2.实验预习要求

（1）复习组合逻辑电路的设计方法，认真预习以下的实验内容和步骤。

（2）用与非门设计3人表决器电路。

（3）用异或门及与门设计路灯控制电路。

（4）利用EDA软件对路灯控制电路进行仿真。

3.实验原理

组合逻辑电路的设计方法大致归纳如下：

（1）进行逻辑抽象

①根据设计要求，确定输入、输出信号及它们之间的因果关系；

②设定变量，用英文字母加以表示；

③状态赋值，即用“0”或“1”表示信号的状态；

④列真值表，把变量的各种取值和相应的函数值列表。

（2）进行化简及转换函数式

①用卡诺图法或代数法化简，得函数表达式；

②根据实验室具有的门电路元件情况，将表达式转换成相应逻辑的最简函数式。（3）画逻辑电路

设计时应本着电路结构最简单、使用器件最少的原则。

4.实验参考电路

74LS20是4输入双与非门集成块，管脚排列见图1。74LS00是2输入四与非门集成块，管脚排列见图2。74LS86是2输入四异或门集成块，管脚排列见图3。

图1 74LS20管脚排列图2 74LS00管脚排列

图3 74LS86管脚排列

内容和步骤

5.实验

实验内容和步骤

（1）用与非门设计一个3人表决器，逻辑功能是3人表决，有2人或3人赞成时，表决通过，否则不通过。应用一片74LS20和一片74LS00集成块实现。

①按题意确立输入、输出变量。设A、B、C为3人的输入变量，赞成为“1”，反对为“0”；Y为表决结果的输出变量，通过为“1”，不通过则为“0”。

②列出真值表，填入表1中。

的真值表

和功能测试表

真值表和功能测试表

表1 表决器

表决器的

输入输出实测电路输出

A B C Y Y

③写出逻辑表达式：

Y=

④卡诺图化简后：

Y=

⑤化为与非形式：

Y=

⑥根据简化了的逻辑表达式，画出逻辑电路图。

⑦按图接线，A、B、C端接“0”或“1”逻辑按钮，Y接到发光二极管或电平显示装置上。

⑧测试表决器的功能，并填入表1中的最右面一列。

（2）用异或门及与门设计路灯控制电路，要求实现如下功能。

有一盏路灯，当总电源开关断开时，路灯不亮。当总电源开关闭合后，安装在三个不同地方的三个开关都能独立地将灯打开或熄灭，即：任意闭合一个开关，灯亮；任意闭合两个开关，灯灭；三个开关同时闭合，灯亮。

①设定变量：用S表示总电源开关，用A、B、C表示安装在三个不同地方的开关，用Y表示路灯。状态赋值：用“0”表示开关断开及灯灭，用“1”表示开关闭合及灯亮。

②列出真值表，填入表2中。

和功能测试表

表2 路灯控制器

真值表和功能测试表

的真值表

路灯控制器的

输入输出实测电路输出S A B C Y Y

③写出逻辑表达式：

Y=

④逻辑化简后：

Y=

⑤化为异或与逻辑表达式：

Y=

⑥画出电路图：

⑦按图接线，S、A、B、C端接“0”或“1”逻辑按钮，Y接到发光二极管或电平显示装置上。

⑧测试路灯控制器的功能，并填入表2中的最右面一列。

6.实验设备和器材

（1）数字电子技术实验箱

（2）集成块（74LS00、74LS20和74LS86各1块）

（3）数字万用表

7.实验注意事项

（1）采用不同的逻辑表达式（采用不同的门电路），可以有不同的电路，都是允许的。但注意应设计成最简单的电路。

（2）学会正确识别和使用集成块。集成块接线时，均应先接地，再接电源，养成良好的习惯。

8.实验报告要求

（1）按照实验内容和步骤整理真值表、表达式和电路图，填好功能测试表，检查并分析实验结果。

（2）谈谈通过设计、调试，对设计全过程有何经验和体会。

（3）思考题：

3人表决电路中，如用译码器74LS138来实现，那电路图应如何画？