数字逻辑对偶式_数字电子技术实验——组合逻辑电路的设计
实验目的:
(1)掌握组合逻辑电路设计的一般步骤
(2)掌握用TTL基本门电路进行组合电路设计的方法
(3)学会如何查找线路的故障
实验仪器:
(1)数字电路试验箱
(2)数字万用表
(3)集成块若干
实验原理:
实验内容:
(1)用74LS00与非门设计一个报警控制电路
某设备有开关A、B、C,具体执行时要求只有开关A接通的条件下,开关B才能接通,开关C只有开关B接通的条件下才能接通。违反这一规则,发出警报信号。设计一个由与非门组成的能实现这一功能的报警控制电路。
首先根据组合逻辑电路的设计步骤,将题目中的实际问题进行逻辑抽象,画出逻辑真值表:
根据真值表,将Y的逻辑函数式写出来:(因为是使用与非门搭建,因此先化简成最小项之和,再写成与非的形式)
之后画出与非门组成的逻辑电路:
其中,非门,可以通过改造与非门得到:通过将与非门的另一输入端连接到高电平,输出即与非门的效果相同。
之后进行电路实际连接,连接完成后进行逻辑验证。电路使用到了74LS00集成逻辑门,注意芯片的引脚的连接方法:
14接VCC,7接GND。1 2 3,4 5 6,13 12 11,10 9 8分别是四组与非门。
实际连接图如下:
注意:
构成非门的高电平,在实验箱中体现为一个一直为高的逻辑输入。
所有集成块的GND都要连接到电源的GND上
(2)设计一个一位全加器
用异或门(74LS86)和与非门(74LS00)实现全加功能。A、B为加数,C为低位来的进位,S为和的输出,Co为向高位的进位。按照二进位码的顺序变化作为输入。(S只能使用与非门和异或门的其中一个的组合,Co则使用另外一个门的组合)
真值表:
和上一个不同,全加器是三个输入,两个输出,逻辑函数式:(Co的逻辑函数式由卡诺图得到)
卡诺图:
根据函数逻辑函数式,画出电路图并进行实物连接:
(3)用双4选1数据选择器74LS153及必要的门电路设计一位全加器。写出真值表,画出设计逻辑图,并经实验验证
双4选1数据选择器,就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器,管脚图如下:
A1,A0为选择输入,用来确定输出Y。两格选择器共用一个。
ST1,ST2用来选通输入,算是使能端。
D0~D3是数据输入量。
(3)实验内容,是通过数据选择器74LS153来实现(2)实验中的内容。就是使数据选择器的逻辑函数式
Y=A1'A0'D0+A1'A0D1+A1A0'D2+A1A0D3
Y1,Y2分别满足S和Co,如下图实现:
之后在试验箱中,D0~D3直接连接对应到的C和C',总之输入量还是A,B,C三个量,输入也还是Y1,Y2两个量。对比两个的真值表就能发现,当A,B分别输入某值的时候,选择器1输出C或C',其逻辑与S相同,而选择器2的输出逻辑与Co对应。
此效果与(2)实验中的一致,达到了使用数据选择器设计一个一位全加器的目的。
本实验难点主要在于对组合逻辑电路设计每一步骤的掌握:逻辑抽象真值表,逻辑函数式的化简与运算,逻辑门的组合构建,以及通过卡诺图化简逻辑函数式。
实验结束后完成实验报告。
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