利用SSI设计组合逻辑电路.docx

利用SSI设计组合逻辑电路
一、实验目的
1． 掌握组合逻辑电路的设计方法；
2． 熟悉集成组合电路芯片的逻辑功能及使用方法。
二、实验预习要求
1． 复习组合逻辑电路的设计方法；
2． 根据实验任务与要求，独立设计电路；
3． 清楚本次实验所用集成门电路的管脚。
三、实验原理
在数字系统中，按逻辑功能的不同，可将数字电路分为两类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路在任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路原来的状态无关。
用SSI进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：
1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表；
2）利用卡诺图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式；
3）画出逻辑图；
4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。
掌握组合逻辑电路的设计方法，能让我们具有五彩缤纷的逻辑思维，通过逻辑设计将许多实际问题变为现实。
四、实验设备及器件
名 称
数 量
备 注
数字电子技术实验箱
1

74LS00，74LS20，75LS86
各1

五、设计举例
1． 用与非门设计一个A、B、C三人表决电路。
设：A、B、C为输入变量，F为输出结果。变量取值为1表示赞成，取值为0，表示反对。F为1表示通过，为0表示反对。

1) 列真值表

A
B
C
&
&
&
&
A
B
F
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
C
F
0
0
1
0
图3-1 三人表决电路
1
1
1

BC
A

00

01

11

10
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1

2) 输出逻辑函数化简与变换
根据真值表，用卡诺图进行化简：
F=AB+BC+CA
经两次求反，即得两级“与非”表达式
F=AB+BC+CA =AB BC CA
3) 画逻辑图
根据表达式，用与非门组成的逻辑电路如图3-1所示。
4) 验证电路逻辑功能
按图接线，A、B、C分别接相应开关，F接指示灯，观察输入、输出状态。
六、实验任务（下列实验内容任取其二）
1）用TTL四2输入与非门（74LS00）、二4输入与非门（74LS20）设计数字密码锁控制电路。
密码信号控制信号开锁信号报警信号
要求：
数字锁
Z1 Z2
A
B
C
D
图2-2 数字锁电路
E
ABCD ：
E ：
Z1 ：
Z2 ：

当控制信号：
E=1时，如密码正确，则开锁；
密码错误，报警
E=0时，不开锁，不报警

2） 用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全减器。
要求：Ai、Bi、Ci分别为一个被减数、另一个减数、低位向本位的借位；Si、Ci+1分别为本位差、本位向高位的借位。
3） 用与非门设计血型配对电路（判断输血者与受血者的血型符合规定的电路）。
要求：
人类由四种基本血型：A、B、AB、O型。输血都与受血者的血型必须符合下述原则：O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能接受所有血型的血；A型血能给A型与AB型血的人，而A型血的人能接受A型与O型血；B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能接受B型与O型血。试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果符合规定，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对。）
约定：“00”代表“O”型；“01”代表“A”型
“10”代表“B”型；“11”代表“AB”型
七、实验报告要求
1． 写出设计步骤与电路工作原理；
2． 分析实验结果；
3． 总结实验过程中出现的故障和排除故障的方法。
八、电路功能验证（结论记录在实验原记录纸上）
⑴ 数字密码锁
控制信号
密码
开锁信号
报警信号
E
A B C D
Z1
Z2
1
1 1 1 1

0
××××

1
0 1 1 1

1
1 0 1 1

1
1 1 0 1

1
1 1 1 0

⑵ 全减器电路
Ai Bi Ci
Si Ci+1
0 0 0

0 0 1

0 1 0

0 1 1

1 0 0

1 0 1

1 1 0

1 1 1

（3）血型配对电路
供血者
受血者
配对结果
供血者
受血者
配对结果
MN
PQ
F
MN
PQ
F
0 0
0 0

1 0
0 0

0 1

0 1

1 0

1 0

1 1

1 1

0 1
0 0

1 1
0 0

0 1

0 1

1 0

1 0

1 1

1 1

九、回答问题
在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？