实验六--组合逻辑电路的分析和设计及开关电路设计.doc

实验六 组合逻辑电路的分析和设计及开关电路设计
一、 实验目的：
1.掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的分析、设计方法；
2.通过实验，论证设计的正确性；
3.掌握使用双极性三极管、单极性三极管开关电路的设计；
4.掌握组合逻辑电路故障排除方法。
二、 实验原理：
1、组合逻辑电路的分析：
所谓组合逻辑电路分析，即通过分析电路，说明电路的逻辑功能。
通常采用的分析方法是从电路的输入到输出，根据逻辑符号的功能逐级写出逻辑函数表达式，最后得到表示输出和输入之间关系的函数逻辑式。然后利用公式化简法或卡诺图化简法将得到的函数式化简或变换，已使逻辑关系简单明了。为了使电路的逻辑功能更加直观，有时还可以把逻辑函数式转换为真值表的形式。
2、组合逻辑电路的设计：
根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，称为组合逻辑电路的设计。其通常分为SSI设计和MSI设计。
（1） SSI设计：SSI设计通常采用如下步骤：
1>逻辑抽象：分析事件的因果关系，确定输入和输出变量。一般把引起事件的原因定位输入变量，而把事件的结果作为输出变量。
2>定义逻辑状态的含义：以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的两种不同状态。
3>根据给出的因果关系列出逻辑真值表。
4>写出逻辑表达式，利用化简方法进行化简，并根据选定器件进行适当转换；
5>根据化简、变换后的逻辑表达式，画出逻辑电路的连接图；
6>实验仿真，结果验证。
（2）MSI设计：MSI设计通常采用如下步骤：
1> 2> 3>步骤同SSI设计步骤；
4>写出逻辑表达式；
5>根据表达式查找合适的MSI器件；
6>通过比较表达式或真值表，利用适当的设计实现所需功能；
7>画出逻辑电路的连接图；
8>实验仿真，结果验证。
三、 实验仪器：
1、多功能实验箱 1台
2、数字万用表 1台
四、 实验内容：
1、码制转换器分析
下图为一个BCD码转换组合逻辑电路，按图搭接电路，求出真值表及逻辑表达式，说明电路功能；
2、联锁器电路[用基本逻辑门电路（SSI用双输入端与非门7400）设计]
所谓联锁器即为密码锁，其输入为K1、K2、K3开关，报警和解锁输出分别为F1、F2。
其中K1、K2、K3为单刀双掷开关，根据拨动可分别置‘1’或‘0’。当F1=‘1’，表示不报警，否则报警。当F2=‘1’，表示解锁，否则安锁。现要求：
（1）当联锁器处于始态（K1=K2=K3=‘1’），则F1=‘1’、F2=‘0’即：安锁且不报警。
（2）试利用所学知识分析电路，设计密码锁电路，使其只有按K1->K2->K3顺序拨动开关时，才能解锁且不报警，否则不能开锁并报警。
（3）若报警信号F1要求频率1KHZ声音（8Ω喇叭）、光（高亮LED最大电流350mA，导通电压3V）方式报警，如何设计驱动电路（采用N沟道MOS管设计）；若解锁采用继电器（12V）驱动，如何设计驱动电路（双极性三极管）。
实验仿真：

仿真真值表：

联锁器电路
真值表：

表达式：
F1=((K1’K2’)’(K2K3)’)’
F2=F1K3’
仿真电路：