利用中规模集成电路 设计组合电路
范文4.3常用组合逻辑电路(3线—8线译码器138)
• 编码： 将输入的每个高/低电平信号变成一个对应的二 进制代码
最新.
1
选通输入端 S'
I '7
I '6
I '5
状态信号 I '4
输入端
I '3
〔低电平有效〕 I '2
I '1
I '0
YS'
YE' X
最新.
74HC148
Y ' S 选通输出端
Y '2 代码输出端 Y '1 Y '0 〔低电平有效〕 Y'EX 扩展端
最新.
16
例1：利用74HC138设计一个多输出的组合逻辑电 路，输出逻辑函数式为：
Z1 AC ' A'BC AB'C Z2 BC A'B'C Z3 A'B AB'C Z4 A'BC ' B'C ' ABC
最新.
17
解：先将要输出的逻辑函数化成最小项之和的形式， 即
Z1ACABCABCm3m4m5m6 Z2 BCABCm1m3m7 Z3 ABABCm2m3m5 Z4 ABCBCABC m0m2m4m7
S2'S3'0时
Yi'(S1mi)'
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12
• 利用附加控制端进展扩展 • 例：用74HC138〔3线—8线译码器〕 • 构成 4线—16线译码器
最新.
13
D3=0
Zi' mi'
最新.
D3=1
14
二、二-十进制译码器 二-十进制译码器的逻辑功能是将输入的BCD代 码译成10个高、低电平输出信号。
0级《数字逻辑电路》实验指导书 1
课程名称：数字逻辑电路实验指导书课时：8学时集成电路芯片一、简介数字电路实验中所用到的集成芯片都是双列直插式的，其引脚排列规则如图1－1所示。
识别方法是：正对集成电路型号（如74LS20）或看标记（左边的缺口或小圆点标记），从左下角开始按逆时针方向以1，2，3，…依次排列到最后一般排在左上端，接地一脚（在左上角）。
在标准形TTL集成电路中，电源端VCC，7脚为GND。
若集端GND一般排在右下端。
如74LS20为14脚芯片，14脚为VCC成芯片引脚上的功能标号为NC，则表示该引脚为空脚，与内部电路不连接。
二、TTL集成电路使用规则1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。
2、电源电压使用范围为＋4.5V～＋5.5V之间，实验中要求使用Vcc＝＋5V。
电源极性绝对不允许接错。
3、闲置输入端处理方法(1)悬空，相当于正逻辑“1”，对于一般小规模集成电路的数据输入端，实验时允许悬空处理。
但易受外界干扰，导致电路的逻辑功能不正常。
因此，对于接有长线的输入端，中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路，所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。
（也可以串入一只1～10KΩ的固定电阻）或接至某一固定(2)直接接电源电压VCC电压(＋2.4≤V≤4.5V)的电源上，或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。
(3)若前级驱动能力允许，可以与使用的输入端并联。
4、输入端通过电阻接地，电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。
当R ≤680Ω时，输入端相当于逻辑“0”；当R≥4.7KΩ时，输入端相当于逻辑“1”。
对于不同系列的器件，要求的阻值不同。
5、输出端不允许并联使用（集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外）。
否则不仅会使电路逻辑功能混乱，并会导致器件损坏。
6、输出端不允许直接接地或直接接＋5V电源，否则将损坏器件，有时为了使后，一般取R＝3～5.1K 级电路获得较高的输出电平，允许输出端通过电阻R接至VccΩ。
湖大数字电路与逻辑设计试卷答案
数字电路与逻辑设计1_3试卷和答案一、填空（每空1分，共45分）1．Gray码也称循环码，其最基本的特性是任何相邻的两组代码中，仅有一位数码不同，因而又叫单位距离码。
2．二进制数转换成十进制数的方法为：按权展开法。
3．十进制整数转换成二进制数的方法为：除2取余法，直到商为0 止。
4．十进制小数转换成二进制数的方法为：乘2取整法，乘积为0或精度已达到预定的要求时，运算便可结束。
5．反演规则：对于任意一个逻辑函数式F，如果将其表达式中所有的算符“·”换成“+ ”，“+ ”换成“·”，常量“0”换成“ 1 ”，“ 1 ”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，则所得到的结果就是。
称为原函数F的反函数，或称为补函数6．n个变量的最小项是n个变量的“与项”，其中每个变量都以原变量或反变量的形式出现一次。
对于任何一个最小项，只有一组变量取值使它为 1 ，而变量的其余取值均使它为0 。
7．n个变量的最大项是n个变量的“或项”，其中每一个变量都以原变量或反变量的形式出现一次。
对于任何一个最大项，只有一组变量取值使它为0 ，而变量的其余取值均使它为 1 。
8．卡诺图中由于变量取值的顺序按格雷码排列，任何几何位置相邻的两个最小项，在逻辑上都是相邻的。
，保证了各相邻行(列)之间只有一个变量取值不同。
9．卡诺图化简逻辑函数方法：寻找必不可少的最大卡诺圈，留下圈内没有变化的那些变量。
求最简与或式时圈 1 、变量取值为0对应反变量、变量取值为1对应原变量；求最简或与式时圈 0 、变量取值为0对应原变量、变量取值为1对应反变量。
10．逻辑问题分为完全描述和非完全描述两种。
如果对于输入变量的每一组取值，逻辑函数都有确定的值，则称这类函数为完全描述逻辑函数。
如果对于输入变量的某些取值组合逻辑函数值不确定，即函数值可以为0，也可以为1(通常将函数值记为Ø或×)，那么这类函数称为非完全描述的逻辑函数。
组合逻辑电路7、8、9节
4.7比较器导读:在这一节中，你将学习：⏹数值比较器的概念⏹一位数值比较器电路⏹集成数值比较器及应用用来完成两个二进制数A、B大小比较的逻辑电路称为数值比较器，简称比较器。
其比较结果有A>B、A<B、A=B 三种情况。
4.7.1 1位数值比较器一位数值比较器是比较器的基础。
它只能比较两个一位二进制数的大小，图4-57所示为一个一位二进制比较器，可以通过分析得到它的输出逻辑表达式为：BA L=1；BAL=2；BABAABBAL+=+=3由输出逻辑表达得1位数值比较器的真值表如表4-24所示。
图4-57 1位二进制比较器表4-24 1位数值比较器的真值表由真值表可知，将逻辑变量A，B的取值当作二进制数，当A＞B时L1＝1；A＜B时L2＝1；A＝B时L3＝1。
4.7.2 集成数值比较器多位数值比较器的设计原则是先从高位比起,高位不等时，数值的大小由高位确定。
若高位相等,则再比较低位数,比较结果由低位的比较结果决定。
常用的集成数值比较器有4位数值比较器74LS85，其功能表如表4-25所示，从表4-25中可看出：表4-25 74LS85功能表真值表中的输入变量包括八个比较输入端A 3、B 3、A 2、B 2、A 1、B 1 、A 0、B 0和三个级联输入端A ＇>B ＇、A ＇<B ＇和A ＇=B ＇。
级联输入端是为了便于输入低位数比较结果，是为了能与其它数值比较器连接，以便组成更多位数的数值比较器。
3个输出信号 L 1(A ＞B )、L 2(A ＞B )、和L 3(A ＝B )分别表示本级的比较结果。
74LS85的逻辑图和引脚图如图4-58所示。
图4-58 74LS85的逻辑图和引脚图4.7.3 集成数值比较器应用举例数值比较器就是比较两个二进制数的大小，如果二进制数的位数比较多，就需将几片数值比较器连接进行扩展，数值比较器的扩展方式有并联和串联两种。
图4-59为两片四位二进制数值比较器串联扩展为八位数值比较器。
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）。
采用中大规模集成电路的逻辑设计
中大规模集成电路广泛应用于消费 电子产品中，如手机、电视、音响 等，实现各种控制和信号处理功能。
03 采用中大规模集成电路的 逻辑设计方法
硬件描述语言
总结词
硬件描述语言是用于描述数字电路和系统的行为、结构和设 计的语言。
详细描述
硬件描述语言如Verilog和VHDL，允许设计者使用高级语言元 素来描述数字电路的行为和结构，包括逻辑门、寄存器、组合 逻辑和时序逻辑等。这些语言可以用于模拟、验证和实现数字 电路设计。
逻辑合成工具
总结词
逻辑合成工具是将高层次的数字设计转换为低层次的门级网表的过程。
详细描述
逻辑合成工具使用硬件描述语言的源代码作为输入，将其转换为门级网表，这是 一个包含逻辑门和连接它们的网络的低层次表示。这个过程涉及到将高级设计转 换为低级实现，以便在物理硬件上实现。
逻辑优化技术
总结词
逻辑优化技术是用于改进数字电路设计的各种技术。
混合设计方法综合了标准单元库的复用性和全定制设计的 灵活性，既能够快速实现设计，又能够根据特定需求优化 性能。这种方法通常在复杂度较高的电路设计中使用，可 以有效地平衡设计时间和性能。
06 中大规模集成电路的测试 与可靠性分析
测试策略与测试方法
测试策略
根据集成电路的特性和应用需求，制 定相应的测试策略，包括功能测试、 性能测试、边界扫描测试等。
详细描述
逻辑优化技术包括布局和布线、时序分析和功耗分析等。这些技术用于优化设计的性能、面积和功耗 ，以满足特定的设计目标。优化过程可能包括删除冗余的逻辑门、优化时钟网络、减少功耗等。
04 中大规模集成电路的设计 流程
设计输入
确定设计目标
明确电路的功能、性能和 规格要求，包括输入/输出 信号、工作频率、功耗等。
总结中规模集成电路的使用方法及功能
总结中规模集成电路的使用方法及功能一、什么是集成电路集成电路（Integrated Circuit，简称IC）是将数百万个晶体管、电容器、电阻器等元件以及它们之间的互连线集成在一块硅片上，形成一个完整的电路系统。
它具有体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等特点。
二、集成电路的分类1.按照功能分类：数字集成电路：主要用于数字逻辑运算和控制。
模拟集成电路：主要用于模拟信号的处理，如放大、滤波等。
混合集成电路：数字和模拟混合在一起，实现复杂的功能。
2.按照制造工艺分类：SOS（Silicon On Sapphire）工艺：将硅片直接生长在蓝宝石基板上。
CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）工艺：采用互补型金属氧化物半导体技术，具有低功耗和高可靠性等优点。
3.按照封装方式分类：DIP（Dual In-line Package）封装：两排引脚的直插式封装形式。
SOP（Small Outline Package）封装：小型外形封装形式，适合于高密度集成芯片。
BGA（Ball Grid Array）封装：小球阵列封装形式，适合于高速信号传输和大功率芯片。
三、集成电路的使用方法集成电路使用方法主要包括以下几个方面：1.焊接：将芯片引脚与电路板上的焊盘进行连接，通常采用手工焊接或自动化焊接。
2.测试：对芯片进行测试，以确保其功能正常。
测试方法主要分为静态测试和动态测试两种。
3.调试：在系统中使用集成电路时，需要对芯片进行调试，以使其能够正确地工作。
四、集成电路的功能1.数字信号处理：数字集成电路可以实现各种数字信号处理功能，如逻辑运算、计数器、寄存器等。
2.模拟信号处理：模拟集成电路可以实现各种模拟信号处理功能，如放大器、滤波器、振荡器等。
3.通讯：集成电路在通讯领域中得到广泛应用，如调制解调器、无线通讯芯片等。
4.控制系统：集成电路可以实现各种控制系统的设计和实现，如温度控制系统、机器人控制系统等。
实验五组合逻辑电路的设计与测试掌握组合逻辑电路的设计与测试...
实验五组合逻辑电路的设计与测试一、实验目的掌握组合逻辑电路的设计与测试方法二、实验原理1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。
设计组合电路的一般步骤如图5－1所示。
图5－1 组合逻辑电路设计流程图根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。
最后，用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。
设计步骤：根据题意列出真值表如表5－1所示，再填入卡诺图表5－2中。
由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD＝ABC⋅⋅ABC⋅BCDACD根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图5－2所示。
图5－2 表决电路逻辑图用实验验证逻辑功能在实验装置适当位置选定三个14P插座，按照集成块定位标记插好集成块CC4012。
按图5－2接线，输入端A、B、C、D接至逻辑开关输出插口，输出端Z 接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与表5－1进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。
三、实验设备与器件1、＋5V直流电源2、逻辑电平开关3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表3、 CC4011×2（74LS00） CC4012×3（74LS20） CC4030（74LS86）CC4081（74LS08） 74LS54×2(CC4085) CC4001 (74LS02)四、实验内容1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。
要求按本文所述的设计步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。
2、设计一个一位全加器，要求用异或门、与门、或门组成。
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Step 2：列写真值表
R
A
G
F
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0001 Nhomakorabea1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
RAG
RAG RAG RAG
RAG
F RAG RAG RAG RAG RAG
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Step 3：变换表达式
C
变换表达式
引起电技难路作巧点出响
应如的何原将因客作户需求 In抽p象ut;提取为电路 电路的的响I应/O作 Output。
D 确定MSI器件所接信
号
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利用MSI设计组合电路——实例讲解
设计一个交通灯故障报警电路
交通信号灯由红、黄、绿三盏等组成。 正常情况下，任何时刻必有一盏且只允许有一盏灯 点亮。否则出现任何其他状态时，电路发生故障， 要求发出故障报警信号，提醒维护人员修理。
掌握利用MSI 设计组合电路
的步骤。
难点
如何将客户需求 抽象提取为电路
的I/O。
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利用MSI设计组合电路的步骤
帮任我务搭要房求子
逻房辑子表形达状式
用长M条SI实积现木
小客女户孩
小设男计孩者
房电子路
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利用MSI设计组合电路的步骤
定电路的I/0 A 列写真值表 B
变
确定
换
MSI
表
器件
达
所接
式
信号
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人生之旅
前行
换位
等待
排错
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谢谢观赏
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要求用MSI：四选一数据选择器来实现。
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设计一个交通灯故障报警电路
正常状态
故障状态
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Step 1：定电路的 I / 0
Input
•R：红灯 •A：黄灯 •G：绿灯
•0：灯灭 •1：灯亮
故障
交 通 灯
报警
Output
•F：报警 信号
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Step 4：确定MSI所接信号
可以令 接线
D0 R D1 D2 R A1 A A0 G
F
D3 1
G
A0
Y
74LS153
A
A1 D0 D1 D2 D3
R
“1”
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回顾与小结
1
2
定
列
电
写
路
真
的
值
I/0
表
3
4
与四选一选择器输出的逻辑式对比
Y D0(A1 A0 ) D1(A1A0 ) D2(A1 A0 ) D3(A1A0 )
变换
F RAG RAG RAG RAG RAG
F R(AG) R(AG) R(AG) (R R)(AG) R(AG) R(AG) R(AG) 1 (AG)
利用中规模集成电路 （Medium Scale Integration :MSI ） 设计组合电路
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授课安排
1 利用MSI设计组合电路的步骤
2
例题讲解
3 在数字逻辑实验箱中对电路的验证
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利用MSI设计组合电路
Attention
重点