数电仿真实验报告 (2)

数电仿真Multisim

实

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实验一组合逻辑电路设计与分析

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的特点

2、利用逻辑转换仪对组合逻辑电路进行分析与设计

二、实验原理

组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路：特点是任何时候的输出仅仅取决于同一时刻的输入信号的取值组合。

根据电路确定功能，是分析组合逻辑电路的过程，其步骤如下：组合逻辑电路→推导→逻辑表达式→化简→最简表达式→列表→真值表→分析→确定电路功能。

根据要求求解电路，是设计组合逻辑电路的过程，其步骤如下：问题提出→分析→真值表→归纳→逻辑表达式→化简变换→逻辑图。

逻辑转换仪是Multisim中常用的数字逻辑电路分析和设计仪器。

三、仿真例题

1、利用逻辑转换仪对已知逻辑电路进行分析

电路图如下：

图1.1 待分析逻辑电路

分析结果如下：

图1.2 逻辑分析仪输出结果

2、根据要求利用逻辑转换仪进行逻辑电路设计

问题：有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外线三种类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中的两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才产生报警控制信号，试设计报警控制信号的电路。

利用逻辑分析仪分析：

图1.3 经分析得到的真值表和表达式

则可以得到如下电路图：

A B C

14

13

10

912

11

8

图1.4 最终得到的逻辑电路图

四、思考题

1、设计一个四人表决电路，即如果3人或3人以上同意，则通过；否则被否决。用与非门实现。

解：用ABCD 分别表示四人的表决结果，1表示同意，0表示不同意。则利用逻辑分析仪可以输入如下真值表，并得到如下表达式：

L=ACD+ABD+ABC+BCD

图1.5 逻辑分析仪得到的真值表和表达式

得到如下电路图：

A B C

14

11

13

1

12

3

210

9

68754

图1.6 利用逻辑分析仪得到的与非门设计的表决电路

2、利用逻辑转换仪对下图所示电路进行分析。

XLC1

A B

U1A

74LS04D

U1B 74LS04D

U1C 74LS04D

U2A 74LS00D

U2B

74LS00D

2

U3A

74LS10D

U3B

74LS10D

1

4

3

6

5

7

8

9

10

图1.7 待分析的逻辑电路

解：通过逻辑分析仪可以得到如下结果：

图1.8 逻辑分析仪输出结果

=++

得到逻辑表达式为：L AC BC ABC

实验二 编码器、译码器电路仿真实验

一、实验目的

1、掌握编码器、译码器的工作原理

2、常见编码器、译码器的应用 二、实验原理

数字信号既可以表示数，也可以用来表示指令和信息。 编码器是指在选定的一系列二进制数码中，赋予每个二进制数码以某种特定的含义。能完成编码功能的电路统称为编码器。74LS148D 是常用的8-3线优先编码器，在8个输入线上可以同时出现几个有效输入信号，但只对其中优先权最高的一个有效输入信号进行编码。其中7端优先权最高，0端优先权最低。1E 端是选通输入端，低电平有效，只有当1E =0时，编码器正常工作，当1E =1时，所有的输出端均被封锁，EO 为选通输出端，GS 为优先标志端。此编码器输入、输出都是低电平有效。

译码是编码的逆过程。能够完成译码功能的电路叫做译码器。74LS138属于3-8线译码器，该译码器输入高电平有效，输出低电平有效。 三、仿真例题

1、8-3线优先编码器实验仿真

按图2.1接线，切换单刀双掷开关进行仿真实验，将结果填入表2.1中。

图2.1 8-3线优先编码器仿真电路

实验真值表如下：

表2.1 8-3线优先编码器真值表

2、3-8线译码器实验仿真

按图3.2接线，切换单刀双掷开关进行仿真实验，将结果填入表2.2中。

X7

图2.28-3线译码器实验仿真

实验真值表如下：

四、思考题

线优先编码的逻辑功能。

解：实验电路图如下图2.3

图2.3 用8-3线优先编码器74LS148D设计16-4线优先编码电路

码的逻辑功能。

解：实验电路图如下图3.4

图3.43 用-8线译码器74LS138D设计4-16线译码电路实验真值表略。

实验三 竞争冒险电路仿真

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路产生竞争冒险的原因。

2、学会竞争冒险是否可能存在的判断方法。

3、了解常用的消除竞争冒险的方法。 二、实验原理

在组合逻辑电路中，由于门电路存在传输延时时间和信号状态变化的速度不一致等原因，使信号的变化出现快慢的差异，这种现象叫做竞争。竞争的结果是使输出端可能出现错误信号，这种现象叫做冒险。因此有竞争不一定有冒险，但是有冒险就一定存在竞争。

利用卡诺图可以判断组合逻辑电路是否可能存在竞争冒险现象，具体做法如下：根据逻辑函数表达式，做出其卡诺图，若卡诺图中填1的格所形成的卡诺图有两个相邻的圈相切，则该店路存在竞争冒险的可能性。

既然电路存在竞争就有可能产生冒险，造成输出的错误动作，因此，必须杜绝竞争冒险现象的产生，常用的消除竞争冒险的方法有以下4种：加取样脉冲；修改逻辑设计，增加冗余项；在输出端接滤波电容；加封锁脉冲等。 三、仿真例题

1、0型冒险电路仿真实验

图3.1是逻辑功能为1F A A =+=的逻辑电路图，

图3.1 0型冒险电路

得到如下仿真结果：