实验2组合电路设计
组合电路分析实验报告
一、实验目的1. 掌握组合逻辑电路的基本概念和特点。
2. 学会分析组合逻辑电路的逻辑功能。
3. 熟悉逻辑门电路的原理和应用。
4. 提高实验操作能力和分析问题能力。
二、实验原理组合逻辑电路是由逻辑门电路组成的，其输出仅与当前输入有关，而与电路历史状态无关。
本实验主要涉及以下几种基本逻辑门电路：1. 与门（AND Gate）：当所有输入都为1时，输出才为1。
2. 或门（OR Gate）：当至少一个输入为1时，输出为1。
3. 非门（NOT Gate）：将输入信号取反。
4. 异或门（XOR Gate）：当输入信号不同时，输出为1。
三、实验仪器与器材1. 74LS00（四2输入与门）2. 74LS02（四2输入或门）3. 74LS04（六反相器）4. 74LS86（四2输入异或门）5. 数字逻辑实验箱6. 万用表7. 导线若干四、实验内容与步骤1. 实验一：验证与门、或门、非门、异或门的功能（1）按照实验指导书连接电路图，并检查无误。
（2）按照表1要求输入信号，观察并记录输出信号。
（3）根据观察到的输出信号，分析各门电路的逻辑功能。
表1：验证与门、或门、非门、异或门的功能| 输入信号 | 与门输出 | 或门输出 | 非门输出 | 异或门输出 || :-------: | :-------: | :-------: | :-------: | :-------: || A | B | A | A | A || 0 | 0 | 0 | 1 | 0 || 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |2. 实验二：设计组合逻辑电路（1）设计一个组合逻辑电路，实现以下功能：当输入A为1，B为0时，输出Y为1，否则Y为0。
（2）根据设计要求，选择合适的逻辑门电路，并画出电路图。
（3）按照电路图连接实验电路，并检查无误。
（4）按照表2要求输入信号，观察并记录输出信号。
表2：设计组合逻辑电路| 输入信号 | 输出信号 || :-------: | :-------: || A | B | Y || 0 | 0 | 0 || 0 | 1 | 0 || 1 | 0 | 1 || 1 | 1 | 0 |3. 实验三：分析组合逻辑电路（1）分析实验二所设计的组合逻辑电路，确定其逻辑功能。
实验2 组合逻辑电路的设计
4. 实验内容及要求 (1) 用与非门设计实现异或逻辑功能。 a) 按照组合逻辑电路的设计方法， 列出两输入异或逻辑函数的真值表， 写出最简 与或式、与非-与非式，画出与非门实现的逻辑电路图。 b) 使用集成电路芯片 74LS10 和 74LS20 中的与非门， 按照所设计的逻辑电路图连 接电路。 c) 选择使用数字电路实验装置中的逻辑电平输入开关和逻辑电平输出 LED 指示 灯，设计实验测试方案。 d) 记录并分析实验数据参考表 2-2， 说明所设计的电路是否实现预计的异或逻辑 功能。
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。这里 0 和 1 的具体含意完全是由设计者人为选定的。
3) 根据给定的因果关系列出逻辑真值表。 举例： “大月指示器”的逻辑功能如下：输入一年中的具体月份，电路能自动判别出“大月” 还是“小月” （大月有 31 天） 。 通过分析，逻辑抽象结果为：月份输入 ABCD 可以由 4 位二进制代码表示，例如 ABCD=0001 表示输入月份为 1 月， ABCD=0010 表示 2 月， ABCD=0011 表示 3 月，...... ， ABCD=1100 表示 12 月；输出 Y 的逻辑值 1 或 0 分别表示信息“大月”或“小月” ，Y=1 表 示大月，Y=0 表示小月。列出真值表如表 2-1 所示。
得到最简与或式为选定器件的类型实际逻辑问题逻辑抽象逻辑函数化简变换表达画出逻辑连接电路实现为了实现最终的逻辑函数既可以用小规模集成门电路组成相应的逻辑电路也可以用中规模集成的常用组合逻辑器件或可编程逻辑器件等构成相应的逻辑电路
实验二 组合逻辑电路的设计
1. 实验目的 （1）熟练使用数字电路实验装置设计实验方案； （2）掌握用基本门电路实现组合电路的设计方法。 （3）掌握实现组合逻辑电路的连接及调试方法。 2. 实验仪器与材料 （1）数字电路实验装置 1 台； （2）双列直插集成电路芯片 74LS10、74LS20 各 1 片，导线若干。 3 . 知识要点 （一）组合逻辑电路的设计方法
实验二组合逻辑电路实验(半加器、全加器)
5、记录实验结果（三）
3.全加器组合电路的逻辑功能测试
Ai
Bi
Ci-1
Y
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
Z
X1
X2
X3
Si
Ci
5、记录实验结果（四）
自己设计实现逻辑函数，给出逻辑电路连接图，并连接调试。
5、记录实验结果（选做）
（1）画出用异或门、或非门和与非门实现全加器的逻辑电路图，写出逻辑表达式。 （2）找出异或门、或非门和与非门器件，按自己设计画出的电路图接线，注意：接 线时,或非门中不用的输入端应该接地。与非门中不用的输入端应该接VCC。 （3）当输入端Ai Bi Ci-1为下列情况时，测量Si和Ci的逻辑状态并填入表格中
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
输出
Y1
Y2
（1）按上图接线（注意数字编号与芯片管脚编号对应） （2）写出Y2的逻辑表达式并化简。 （3）图中A、B、C接实验箱下方的逻辑开关，Y1，Y2接实验箱上方的电平显示发光管。 （4）按表格要求，拨动开关，改变A、B、C输入的状态，填表写出Y1，Y2的输出状态。 （5）将运算结果与实验结果进行比较 。
每个小组在数字电路试验箱上找到本次实验所需要的芯片 ，并查看芯片形状是否完好，芯片管脚有没有插牢。
2、查看数字电路实验箱
74LS86
74LS00
3、了解芯片
芯片管脚示意图
4、实验内容与结果(一)
组合逻辑电路的设计实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除组合逻辑电路的设计实验报告篇一：数电实验报告实验二组合逻辑电路的设计实验二组合逻辑电路的设计一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。
2.熟悉组合电路的特点。
二、实验仪器及材料a)TDs-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。
b)参考元件：74Ls86、74Ls00。
三、预习要求及思考题1．预习要求：1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。
2)组合逻辑电路的功能特点和结构特点.3)中规模集成组件一般分析及设计方法.4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。
2.思考题在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？四、实验原理1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录2.用集成电路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）利用卡络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。
五、实验内容1．用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）设计一个一位全加器。
1）列出真值表,如下表2-1。
其中Ai、bi、ci分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；si、ci+1分别为本位和、本位向高位的进位。
2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。
3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）实现的表达式。
4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。
按图选择需要的集成块及门电路连线，将Ai、bi、ci接逻辑开关，输出si、ci+1接发光二极管。
改变输入信号的状态验证真值表。
2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（b），一枪打兔子（c）。
实验二-组合逻辑电路
实验二组合逻辑电路设计：陈佳敏洪会珍学号：22920132203741 22920132203774学院：信息科学与技术学院系别：电脑专业：电脑一、实验目的掌握组合逻辑电路设计的基本方法，并用与非门实现。
二、实验设备与器件数字逻辑实验箱1台2输入四与非门〔7400〕2片3输入三与非门〔7410〕1片三、实验内容1．表决电路设计和实现该电路有四个输入变量A、B、C、D，当输入量中有三个或三个以上为1时，输出F为1，否则F为0。
2．比较电路设计和实现由A1、A0组成一个二进制数A〔A1A0〕，由B1、B0组成另一个二进制数B〔B1B0〕，电路有三个输出端P1、P2、P3：当A>B时，P1=1，P2=P3=0；当A=B时，P2=1，P1=P3=0；当A<B时，P3=1，P1=P2=0。
四、实验步骤和要求1．根据题意，列出真值表；实验1的真值表：2．用卡诺图化简，得到最简的与-或表达式。
最简与-或表达式即为：F=ABC+ABD+BCD+ACD实验2的卡诺图：最简与-或表达式即为：p1=A11B +10B A 0B +A1A00B最简与-或表达式即为:p2=1A 0A 1B 0B +1A A01B B0+A1A0B1B0+A10A B10B最简与-或表达式即为:p3=1A B1+1A 0A B0+0A B1B03．将表决电路用摩根定理进行逻辑变换为用二输入与非门〔7400〕实现的形式。
比较电路用摩根定理进行逻辑变换为用两片二输入与非门和一片三输入与非门〔7410〕实现的形式。
实验1：F=ABC+ABD+BCD+ACD=A(BC+BD)+C(AD+BD)=A BD BC +BD AD C=BD AD C BD BC A实验2：P1=A11B +10B A 0B +A1A00B=)11(0011B A B A B A ++=110011B A B A B A +=110011B A B A B AP3=01000111B B A B A A B A ++=)11(0011B A B A B A ++=110011B A B A B A +=110011B A B A B AP2=31p p +=31p p=31p p4．画出电路图。
实验2-CMOS组合逻辑电路设计
数字集成电路-实验2：VTC仿真
反相器:r=3
nand2
Ln=Lp /um
Wn /um
Wp /um
Ln=Lp /um
Wn /um
Wp A=B= /um 0->1
0.8
1*L
0.8
1
2*L
1
1.5
3*L
1.5
2
4*L
2
2.5
5*L
2.5
Vth
A=1, B=0->1
B=1, A=0->1
2பைடு நூலகம்
nand2 输入数据模式与延时之间的关系
数字集成电路-实验2：延时仿真
Ln=Lp /um 0.8
1 1.5 2 2.5
tpHL(ps)
Wn A=B=0- A=1,
/um
>1
B=0->1
1*L
B=1, A=0->1
2*L
3*L
4*L
5*L
A=B=1>0
tpLH (ps)
A=1, B=1->0
B=1, A=0->1
3
组合逻辑传输链的最小延时和尺寸优化
3、根据负载电容和第2级第3级门的特性，设 计X和Y的值，让整个组合逻辑链的延时最小。
已知：第一级反相器尺寸为：
WP/LP=？/？; WN/LN=？/？；
r=3
Vin(V) 2.5
cgn (fF) cgp (fF) C1(fF)
第1级inv的输入电容C1:
C1 (1 r) 1 Cgn 4Cgn
tpLH (ps)
1
1
第2级单个nand2的输入电容C2:
第3级单个nor2的输入电容C3:
实验2组合逻辑电路设计(预习报告)
实验二组合逻辑电路的设计
一、实验目的
略
二、实验器件数据
Figure 1 74HC02N（或非）
Figure 2 74HC00(n),与非门74LS00
Figure 3 74HC86N（异或）74LS86
三、 实验原理
1. 二进制加法运算电路
二进制加法电路可以由一位全加器组合而成； 全加器逻辑表达式为：111()=('()')'n n n n n
n n n n n n n n n n D A B C C A B C A B A B C A B ---=⊕⊕⎧
⎨
=+⊕⊕⎩g g （）'
一位全加器电路实现如下：
图中，用74LS00D 代替74HC86N
如果要实现多为二进制的加法运算，可将多个全加器级联。
例如将两个全加器级联， 并且在最后输出接一个带解码器的数字显示管，就构成了一个两位二进制数相加的加法器，
如
下图
2.二进制减法运算电路
为了实现减法电路，引入了补码系统，求补码只需让输入取反并使最后一位来自低位进位置高电平，其中，取反可以通过与高电平做异或运算来实现，电路如下：
注意：此时图中电子管输出应该为减法答案的补码。
下面，将补码答案转换为原码。
有如下电路：
注意，通过对图中低电平/高电平的转换（低位的进位信息和补码的取反信息），该减法电路实际上可以变化为加法电路。
可以加入控制信号K，使其为1时电路执行减法，否则执行加法，电路如下：
四、实验内容
1.基本要求：
原码输出结果，并显示正负标志2.提高要求：略。
实验二组合逻辑电路的设计与测试 PPT
• 3、根据修改后得表达式,画出用标准器件构成得 逻辑电路图,并标注管脚号。
• 4、写出完整设计过程;熟练使用仿真软件,并进行 仿真(没学过仿真软件得专业,可以不仿真)
• 思考题:5、如何用最简单得方法验证与或非门得 逻辑功能就是否完好？
• 4、设计一个对两个两位无符号得二 进制数进行比较得电路,根据第一个
数就是否大于、等于、小于第二个 数,使相应得三个输出端中得一个输 出为“1”,要求用与门、与非门及或 非门实现(74LS08、74LS00、 74LS20、74LS02)
实验预习要求
• 1、根据实验设计任务要求,建立输入、输出变量, 列出真值表。
实验二组合逻辑电路的设计与测试
• 实验内容:
• 1、设计用与非门及用 异或门、与门组成得半加器(74LS00、 74LS86、74LS08)
• 2、设计一个一位全加器,要求用异或门、 与门及或门组成(74LS86、74LS08、 74LS32)
• 3、设计一位全加器,要求用与或非门实 现(74LS51)
• 思考题: 6、与或非门中,当某一组与端不用时,应如 何处理？
一、实验目得
• 掌握组合逻辑电路得设计与测 试方法
二、组合逻辑电路得设计流程
三、实验设备与器件
• 1、电子技术实验箱 • 2、数字万用表 • 3、主要参考器件
74LS00×2、74LS20×3、 74LS86、74LS08、74LS51×2、 74LS32、74LS02 、74LS04
74LS02)
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问得,可以询问与交流
10
• 设计原理:
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课程 数字电路 学号 姓名 成绩 实验名称 实验二 组合逻辑电路的设计 一、实验目的
1、掌握组合逻辑电路的设计方法；
2、熟悉组合电路芯片的使用方法。
二、实验仪器 数字电路实验箱，74LS00、74LS20，连接线若干。
三、预习要求（带预习报告进实验室） 复习组合逻辑电路的设计方法。
四、设计方法
图1~图4是本实验使用芯片的功能图和引脚图，其14脚为电源端，7脚为接地端。
组合电路设计过程：审题→定义（0、1）→列真值表→作卡诺图→逻辑函数化简→逻辑函数变换（为与非式）→逻辑图→安装图。
五、实验内容
1、用与非门设计A 、B 、C 三人表决器
（1）审题：表决器应符合少数服从多数的原则，满足时灯亮，否则灯灭。
（2）定义：输入A 、B 、C 三人同意为“1”，反对为“0”，输出Y 灯亮为“1”，灯灭为“0”。
（3）列真值表：
图2 74LS00引脚图
图4 74LS20引脚图
&
A ：1、4、9、12
B ：2、5、10、13
Y ：3、6、8、11
图1 74LS00功能：AB Y =
&
A ：1、9
B ：2、10
C ：4、12
D ：5、13 Y ：6、8
图3 74LS20功能：ABCD Y =
（6）设计电路：图5是表决器的逻辑图，图6是表决器的安装图，其中74LS00和74LS20的14脚V +接5V 电源，多余端引脚悬空相当接高电平。
2、用与非门设计数字密码锁的控制电路
（1）要求：图7是密码锁的功能模块，其中ABCD 为4位二进制数的密码信号，Z 1为开锁信号，Z 2为报警信号，E 为控制信号。
当E=1时，若输入的密码正确，则开锁（Z 1=1开锁指示灯亮），否则报警（Z 2=1报警指示灯亮）。
当E=0时，不开锁（Z 1=0），不报警（Z 2=0）。
设密码ABCD=1111。
CC
V 图6由与非门组成的表决器安装图
Y
（2）列真值表：
（3）逻辑函数式：
E A B C D E A B C D Z E
A B C D E A B C D Z ⋅=⋅=⋅=⋅=21
（4）设计电路：图8是密码锁的逻辑图，图9是密码锁的安装图。
六、对本实验的看法以及在实验中遇到的问题和解决问题的过程。
A B C Z 1 Z 2
E
图7密码锁模块
（A 、B 、C 、D 接开关，Z 1、Z 2接指示灯） A B C 1
2
图8密码琐逻辑图
CC
V 图9由与非门组成的密码锁安装图。