实验二组合逻辑电路分析与设计.doc

信 息 工 程 学 院

数字逻辑与数字系统 实验/实习报告
学院:信息工程学院
班级:信息111
姓名:朱伟定
学号:2011013259
成绩:
实验二 组合逻辑电路分析与设计

一、 实验目的
1.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法；
2.掌握组合逻辑电路的设计方法。
二、实验预习要求
1.熟悉门电路工作原理及相应的逻辑表达式；
2.熟悉数字集成电路的引脚位置及引脚用途；
3.预习组合逻辑电路的分析与设计步骤。
三、实验原理
通常，逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。电路在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合，而与先前的状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。
1．组合逻辑电路的分析过程，一般分为如下三步进行：
   （1）由逻辑图写出输出端的逻辑表达式；
    （2）画出真值表；
    （3）根据对真值表进行分析，确定电路功能。
2．组合逻辑电路的一般设计过程为图实验2.1所示。
设计过程中，“最简”是指电路所用器件最少，器件的种类最少，而且器件之间的连线也最少。
实际逻辑
问题
真值表
卡诺图化简
最简逻辑表达式
逻辑电路图
逻辑代数化简
逻辑
抽象
图实验2.1 组合逻辑电路设计方框图

四、实验仪器设备
1．TPE－ADⅡ实验箱（+5V电源，单脉冲源，连续脉冲源，逻辑电平开关，LED显示，面包板数码管等）1台；
2． 四两输入集成与非门74LS00 2片；
3. 四两输入集成异或门74LS86 1片；
4. 两四输入集成与非门74LS20 3片。
五、实验内容及方法
1．分析、测试74LS00组成的半加器的逻辑功能。
（1）用74LS00组成半加器，如图实验2.2所示电路，写出逻辑表达式并化简，验证逻辑关系。

（2）列出真值表。

A
B
Si
Ci
0
0
0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
1
0

    （3）分析、测试用异或门74LS86与74LS00组成的半加器的逻辑功能，自己画出电路，将测试结果填入自拟表格中，并验证逻辑关系。

图实验2.2 由与非门组成的半加器电路
2．分析、测试全加器电路，设计用74LS86和74LS00组成全加器电路，用异或门、与门和或门组成的全加器如图实验2.3所示，将测试结果填于真值表内，验证其逻辑关系。
  全加和:
进 位：
1.逻辑电路图：

图实验2.3 全加器电路图

2.真值表如下：

A
B
Ci-1
Si
Ci
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
1
3．设计：用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有3个或4个“1”时输出为“1”

（1） 写出真值表。
 表实验2.1 真值表
输入
输出

输入
输出
A
B
C
D
Z
A
B
C
D
Z
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1

（2） 用卡诺图化简。
AB
CD

00
01
11
10
00
0
0
0
0
01
0
0
1
0
11
0
1
1
1
10
0
0
1
0

（3） 写出逻辑表达式。
Z=ABC+BCD+ACD+ABD。
（4） 用“与非门”构成的逻辑电路图。

图实验2.4 表决电路逻辑图
六、实验报告
1.整理实验数据并填表，对实验结果进行分析。
具体数据与分析如上。
2.总结组合逻辑电路的分析与设计方法。
(1)分析方法
组合逻辑电路的分析一般可按以下步骤进行：
第一步：根据给定逻辑电路图，写出逻辑表达式
第二步：简化逻辑函数表达式。
第三步：列出逻辑电路的真值表。
第四步：逻辑功能分析。
(2)设计方法
第一步：按文字描述的逻辑命题写出真值表。
这是十分重要的一步。具体为：先分析设计要求，设置输入、输出变量，设定逻辑状态1和0的含义，然后再按逻辑功能的要求列出真值表。
第二步：由真值表写出函数表达式，并化简。
有时为便于考虑最优化方案，可先由真值表写出与或表达式(方法见下面)。
①当采用小规模集成电路设计时，则要根据所选用的门进行函数化简，以求用最少的门来实现。化简时，可通过卡诺图法(直接根据真值表填图化简)，也可通过代数法(根据表达式进行化简)。
②当采用中、大规模集成电路设计时，有时可能需对表达式进行适当的变换，以适应所需门的需要，然后再用最少的集成块来实现。
第三步：画出相应的逻辑图。