实验4 组合逻辑电路设计

实验三组合逻辑电路研究（设计性实验）

一、实验目的

1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。

2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。

3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。

4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。

二、实验所用仪器设备

1．Multisim2001中的虚拟仪器

2．Quartus II中的功能仿真工具

3．GW48-EDA实验开发系统

三、实验说明

1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行

（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。

（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。

（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI 集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。

（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。

2. 常见的SSI和MSI的型号

（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2

输入与门74LS08等。

（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四

位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。

四、实验内容

（一）基本命题

1．用8-3线优先编码器74LS148、七段字符译码器74LS48和数码管组成编码、译码、显示电路；编码器8个数据输入端接至8个编码开关，自拟实验步骤，记录实验结果，说明电路具备的功能。

2．用MSI器件74LS283实现四位全加显示电路，用带译码数码管显示其全加和，并将结果填入表3.1中并说明其运算规律。

表3.1

3．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：（1）F1：检测到输入数字能被3整除。

（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。

（3）F3：检测到输入数字小于7。

自选逻辑器件，列出设计步骤，画出逻辑电路图，记录测试结果。

（二）扩展命题（以宿舍为单位，每人选1题）

1. 用异或门74LS86和四位全加器74LS283实现有符号三位全减器，用译码、显示电路显示其差，并将结果填入表3.2中。参考P134图3-39

表3.2

参考电路图

2. 人类有

4种血型O 、A 、B 、AB ，输血时，输血者和受血者的血型必须符合一定的规律，否则将出现生命危险，试用4选1数据选择器和最少的与非门设计一个血型符合判断器。输血者和受血者的血型符合的规律如下：

3. 利用两个4位二进制全加器和与非门，设计一个1位NBCD 码的全加器，输出结果如下表所示，画出设计电路图，检测电路运算功能。

输血者

A

B A O

A B A O

受 血者

4*. 设计一个四人（A，B，C，D）无弃权表决器电路（多数赞成则提案通过F）。本设计要求用16选1数据选择器实现。

5*. 设计一个对两个2位无符号的二进制数进行比较的电路。根据第一个数是否大于，等于，小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为1。

6*. 使用一个3线—8线译码器74LS138和与非门74LS20设计一个1位二进制全减器，画出逻辑电路图，检测并记录电路功能。要求用3个开关分别表示被减数An、减数Bn和低位向本位借位Cn；用2个指示灯表示差Dn和本位向高位借位Cn+1。

* 从4. 5. 6三题中选择一题完成。

五、参考电路

基本命题（1）参考电路图

基本命题（2）参考电路图

六、设计要求

1. 根据题目需求分析并抽象出与实际问题相符的逻辑关系（真值表或逻辑表达式）；

2. 列出相应的逻辑函数表达式，若采用门电路构建逻辑电路，则需要化简逻辑函数表达式，并转换为与所选逻辑门类型相符的表达式；

3. 画出逻辑电路图。

4. 在Multisim2001仿真平台中检测电路功能，自己制定检测方案，记录实验结果并进行分析和评价。

七、总结（包括实验过程的体会、心得和实验教与学之间还需改进的内容）