组合实验讲义

实验2.5 组合逻辑电路

1. 实验目的

（1）深入了解组合逻辑电路的组成及功能特点。

（2）掌握集成门电路及常用中规模集成组合逻辑电路的功能及使用方法。

（3）初步掌握组合逻辑电路的设计方法。

（4）了解常用中规模集成电路的灵活运用。

2. 实验预习要求

（1）根据图2.5.1所示逻辑电路，写出逻辑式，归纳出电路实现的逻辑功能。

（2）画出交通信号灯故障报警显示电路的逻辑图，写出输出端的逻辑式。

（3）在本实验各电路图中，标出所用到芯片的型号及各端子的管脚号。

3. 实验仪器及器件

本实验所用芯片列表如下（引脚分布图见附录）：

4. 实验内容与任务

（1）与非门逻辑功能的测试

测试TTL与非门74LS00（任选1个门）的逻辑功能，将测量值填入表2.5.1中。

所有TTL组件的电源电压均为5V，由实验箱上的“+5V”电源提供。输入变量的“0”、“1”电平由实验箱的“0-1”开关提供（共8路）。输出“电压值”用万用表直流电压档测量，输出“逻辑”采用实验箱上“电平指示”（发光二极管LED，共10路）进行显示。

表2.5.1

（2）组合逻辑电路的分析

测试图2.5.1所示组合逻辑电路的功能。其中非门用74LS04，或非门用74LS02 接好线路后，在不同输入信号的组合下，测试输出Y 1、Y 2、Y 3的状态，填入表2.5.2中，并分析其逻辑功能。

（3） 交通信号灯故障报警电路的设计

→ 设计要求：当交通信号灯是故障状态时，故障报警电路发出报警信号。

交通信号灯为三盏：红灯（R ）、黄灯（Y ）、和绿灯（G ），R 、Y 、G 作为输入信号。输入“1”表示灯亮；“0”表示灯暗。正常工作时电路输出F 为“0”；出现故障时F 为“1”。 正常工作情况是：G 亮、R 暗、Y 暗 —— 通行； G 亮、R 暗、Y 亮 —— 准备停车； G 暗、R 亮、Y 暗 —— 停车。

当R 、G 、Y 亮、暗状态是其它组合情况时，是故障状态。

→ 根据要求：a)列出逻辑真值表；b)写出报警信号的表达式；c)设计出逻辑电路图。 注意：逻辑电路设计应尽可能选用DCL- 型数字电子技术实验箱提供的器件。 → 用实验系统提供的器件连接逻辑电路，并进行测试。 （4）用集成组合逻辑电路构成数据总线

用中规模集成2-4线译码器及4总线缓冲器（三态门）将四个外部设备的采样数据分时送入数据总线，数据总线构成的原理电路如图2.5.2所示。

表2.5.2

A

B 图2.5.1

图2.5.2

S

设外部设备的数据有A、B、C、D 4路，分别加入实验箱上的“1Hz信号”、“逻辑开关”、“数据开关1”和“数据开关0”。输入数据与总线输出之间可采用三态缓冲器实现分时控制。各缓冲器的使能控制端分别由2-4线译码器的一个输出端进行控制。标明芯片的管脚号，测试电路实现的逻辑功能，139译码器输出分别接四个发光二极管显示其逻辑状态，125三态门输出接在一起，接一个发光二极管做为数据总线显示其输出状态，填入表2.5.3中。

说明：三态缓冲器采用74LS125实现，缓冲器的功能为信号驱动和总线隔离。74LS125中有四个缓冲器，具有各自的使能控制端，低电平有效。2-4线译码器采用74LS139实现，其功能表请参见教材。将4个总线缓冲器的输出端连接于实验系统的同一点，可模拟总线结构。当某一缓冲器被选通时，其输出端状态随输入端状态改变。其余未被选通的缓冲器输入状态改变时，输出为高阻状态。

表2.5.3

5. 实验总结要求

（1）说明三态门构成的数据总线的工作原理。通过实验说明三态门的输出端为何能直接连接在一起作为总线？