实验4组合逻辑电路设计.doc

数字逻辑与电路实验
学号：123012009xxx 姓名：xxx Email：xxxxx@xxxxxxxx 日期：2011年 月 日
实验三 组合逻辑电路研究（设计性实验）
一、实验目的
1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。
2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。
3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。
4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。
二、实验所用仪器设备
1．Multisim2001中的虚拟仪器
2．Quartus II中的功能仿真工具
3．GW48-EDA实验开发系统
三、实验说明
1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行
（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。
（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。
（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。
（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。
2. 常见的SSI和MSI的型号
（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2输入与门74LS08等。
（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。
四、实验内容
（一）基本命题
1．用8-3线优先编码器74LS148、七段字符译码器74LS48和数码管组成编码、译码、显示电路；编码器8个数据输入端接至8个编码开关，自拟实验步骤，记录实验结果，说明电路具备的功能。
2．用MSI器件74LS283实现四位全加显示电路，用带译码数码管显示其全加和，并将结果填入表3.1中并说明其运算规律。
表3.1
A4 A3 A2 A1
B4 B3 B2 B1
C0
C4
S4 S3 S2 S1
数码显示结果
0 0 1 0
0 1 0 1
0

0 0 1 0
0 1 1 0
1

1 0 1 0
1 1 0 1
0

3．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：
（1）F1：检测到输入数字能被3整除。
（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。
（3）F3：检测到输入数字小于7。
自选逻辑器件，列出设计步骤，画出逻辑电路图，记录测试结果。
（二） 扩展命题 （以宿舍为单位，每人选1题）
1. 用异或门74LS86和四位全加器74LS283实现有符号三位全减器，用译码、 显示电路显示其差，并将结果填入表3.2中。参考P134图3-39
表3.2
A4 A3 A2 A1
B4 B3 B2 B1
数码显示结果
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1
1 0 0 0 1
0 0 0 0
0 0 1 0
1 0 0 1 0
……
……
……
1 1 1 1
1 1 1 0
1 0 0 0 1
1 1 1 1
1 1 1 1
0 0 0 0 0

参考电路图
输血者
A
B
AB
O
A
B
AB
O
受
血者
2. 人类有4种血型O、A、B、AB，输血时，输血者和受血者的血型必须符合一定的规律，否则将出现生命危险，试用4选1数据选择器和最少的与非门设计一个血型符合判断器。输血者和受血者的血型符合的规律如下：

3. 利用两个4位二进制全加器和与非门，设计一个1位NBCD码的全加器，输出结果如下表所示，画出设计电路图，检测电路运算功能。

4*. 设计一个四人（A，B，C，D）无弃权表决器电路（多数赞成则提案通过F）。本设计要求用16选1数据选择器实现。
5*. 设计一个对两个2位无符号的二进制数进行比较的电路。根据第一个数是否大于，等于，小于第二个数，使相应的三个输出端中的一个输出为1。
6*. 使用一个3线—8线译码器74LS138和与非门74LS20设计一个1位二进制全减器，画出逻辑电路图，检测并记录电路功能。要求用3个开关分别表示被减数An、减数Bn和低位向本位借位Cn；用2个指示灯表示差Dn和本位向高位借位Cn+1。
* 从4. 5. 6三题中选择一题完成。
五、参考电路

基本命题（1）参考电路图

基本命题（2）参考电路图
六、设计要求
1. 根据题目需求分析并抽象出与实际问题相符的逻辑关系（真值表或逻辑表达式）；
2. 列出相应的逻辑函数表达式，若采用门电路构建逻辑电路，则需要化简逻辑函数表达式，并转换为与所选逻辑门类型相符的表达式；
3. 画出逻辑电路图。
4. 在Multisim2001仿真平台中检测电路功能，自己制定检测方案，记录实验结果并进行分析和评价。
七、总结（包括实验过程的体会、心得和实验教与学之间还需改进的内容）
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