实验二_组合电路设计和冒险现象分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,南通大学电气工程学院,数字电子技术实验,课程,下翻,上翻,退出,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,实验二,组合电路设计和冒险现象分析,实验目的,实验原理,设计举例,实验内容,仪器与器材,一、,实验目的,1,、掌握用,SSI,设计组合电路及其检测方法；,2,、观察组合电路的冒险现象；,3,、熟悉消除冒险现象的常用方法。,二、实验原理,74LS00,四,2,输入与非门,74LS04,六反相器,74LS20,双,4,输入与非门,组合电路设计,冒险现象,1,、,74LS00,四,2,输入与非门,图,1,图中,:,一共有四组,2,输入与非门；,14,号管脚接电源，,7,号管脚接地；,1,、,2,号管脚接输入电平，,3,号管脚为输出，其它输入输出以此类推。,2,、,74LS04,六反相器,图,2,图中,:,一共用六组反相器；,14,号管脚接电源，,7,号管脚接地；,1,号管脚接输入电平，,2,号管脚为输出，其它输入输出以此类推。,3,、,74LS20,双,4,输入与非门,图,3,图中,:,一共有二组,4,输入与非门；,14,号管脚接电源，,7,号管脚接地；,1,、,2,、,4,、,5,号管脚接输入电平，,6,号管脚为输出，另一组输入输出以此类推；,3,、,11,号管脚悬空。,4,、组合电路设计,（,1,）根据实际问题对逻辑功能的要求，定义输入、输出逻辑变量，然后列出真值表；,使用小规模集成电路（,SSI,）进行组合电路设计的一般步骤是：,（,2,）通过化简得出最简与或表达式；,（,3,）通过最简与或表达式，画逻辑图（一般用与非门）实现此逻辑函数。若给出的门电路器件不是与非门，则可在最简与或表达式的基础上进行转换，得出与给定器件相一致的逻辑表达式，并实现之，最后测试验证其逻辑功能。,(,a),两个输入信号同时向相反的逻辑电平跳变产生尖峰脉冲,5,、竞争冒险现象,（,b,）门的延迟产生尖峰脉冲,（,1,）逻辑冒险的判断,a,、代数法,b,、卡诺图判别法,（,2,）逻辑冒险的消除,a,、加封锁脉冲或选通脉冲,b,、接滤波电容,c,、修改逻辑设计,三、设计举例,设计一个组合逻辑电路，它有三个输入端，分别是 ，当 值为,2,、,3,、,5,、,7,时，输出,Y,为,1,，其它值时输出,Y,为,0,。,（,1,）根据题意列出真值表,设,计,步,骤,一,（,2,）根据真值表画卡诺图并化简,设,计,步,骤,二,（,3,）逻辑冒险现象判断,设,计,步,骤,三,a,、代数法,根据函数表达式进行判别，当某一变量同时以原变量和反变量的形式出现在逻辑函数式中时，该变量就具备了竞争的条件；,当,n-1,个变量给予特定的取值（,0,或,1,），只保留被讨论的变量，函数若得到以下两种形式则说明存在静态冒险现象。,或,由输出函数表达式 可知，变量,B,2,具备了竞争条件，下面列表讨论：,从左表可知,时，,B,2,变化时将产生冒险现象,设,计,步,骤,三,设,计,步,骤,三,b,、卡诺图判别法,输入变量在卡诺图圈内变化时，则输出不会有冒险现象；,若输入变量那个是在相邻卡诺图圈的相切处发生变化，并且是从一个卡诺图圈进入另一个卡诺图圈，则可能产生逻辑冒险；,因此，若有两个卡诺图圈相切，则该电路必然存在冒险现象，两个卡诺图圈相互交错或相互错开，均不会产生冒险现象。,由左图知卡诺图圈存在两个卡诺图圈相切情况，所以一定存在冒险现象。,设,计,步,骤,三,（,4,）逻辑冒险现象的消除,设,计,步,骤,四,通过修改逻辑设计来消除,对上述产生的冒险现象，可以增加冗余项 来消除。,（,5,）根据逻辑表达式画电路逻辑图（略）,四、实验内容,（,1,）设计一个组合逻辑电路，它接收 一个,8421BCD,码 ，仅当,2,7,时输出,Y,才为,1,。,（,2,）设计一个四舍五入电路，输入信号 为,8421BCD,码，输出结果用指示灯显示。,（,3,）人类有四种血型：,A,、,B,、,AB,和,O,型。输血时，输血者与受血者必须符合图四的规定，否则有生命危险，试设计一个电路，判断输血者与受血者血型是否符合规定。（提示：可用两个自变量的组合代表输血者的血型，另外两个自变量的组合代表受血者的血型，用输出变量代表是否符合规定。）,图四,（,4,）按下表设计一个逻辑电路,a,、设计要求：输入信号仅提供原变量，要求用最少数量的,2,输入端与非门，画出逻辑图；,b,、搭试电路，进行静态测试，验证逻辑功能，记录测试结果；,c,、分析输入端,B,、,C,、,D,各处于什么状态时能观察到输入端,A,信号变化时产生的冒险现象；,e,、在,A,端输入,f=100KHZ,1MHZ,的方波信号，观察电路的冒险现象，记录,A,和,Y,点的工作波形图,；,f,、观察用增加校正项的办法消除由于输入端,A,信号变化所引起的逻辑冒险现象，画出此时的电路图，观察并记录实验结果,.,d,、估算此时出现的干扰脉冲宽度是门平均传输延迟时间,tpd,的几倍；,五、仪器与器材,（,1,）双踪示波器,YB4320,型,1,台,（,2,）函数发生器,YB1638,型,1,台,（,3,）数字试验箱,YB3262,型,1,台,（,4,）直流稳压电源,DF1701S,型,1,台,（,5,）万用表,MF78,型,1,只,（,6,）主要器材,74LS00 3,片,74LS20 1,片,74LS04 1,片,