实验三 组合逻辑电路
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
译码器和数据选择器是现代数字电子学中常用的两种组合逻辑电路。
它们可以将输入
的二进制信号转换为对应的输出信号，并且在数字电路中具有广泛的应用。
一、译码器
译码器是一种将输入的二进制信号转换成对应输出信号的数字电路。
译码器的作用是
将输入的地址码转换成溢出电路所能识别的控制信号，通常用来将不同的地址码映射到不
同的设备或功能上。
比如在存储器系统中，根据不同地址码，从RAM或者ROM中取出相应
的数据或指令。
除此之外，译码器还可以用于数据压缩、解码、解密等领域。
在一些数字电路中，译
码器还可以充当多路复用器、选择器等电路的功能。
译码器的分类按照其输入和输出的码制不同，可以分为译码器、BCD译码器、灰码译
码器等。
其中，最常见的是2-4译码器、3-8译码器、4-16译码器等。
二、数据选择器
数据选择器是一种多路选择器，根据控制信号选择输入端中的一个数据输出到输出端。
选择器的控制信号通常由一个二进制码输入到它的控制端，二进制码的大小由选择器的通
道数决定。
数据选择器广泛用于控制、多媒体处理、信号处理等方面。
数据选择器与译码器相比，最主要的区别在于其输出可以不仅限于数字信号。
数据选
择器可以处理模拟信号、复合信号等多种形式的信号，因为它可以作用于信号的幅度、相位、频率等方面。
数据选择器按照输入和输出的端口取数的不同，可以分为单路选择器和多路选择器。
常见的有2-1选择器、4-1选择器、8-1选择器、16-1选择器等。
实验三组合逻辑电路的设计
实验三组合逻辑电路的设计组合逻辑电路是由与门、或门、非门等基本逻辑门组成的电路，其输出取决于输入信号的组合方式。
本实验旨在通过设计一个具体的组合逻辑电路，来强化学生对组合逻辑电路的理解和应用能力。
一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的基本原理和设计方法；3.进一步理解与门、或门、非门等基本逻辑门的逻辑运算。
二、实验器材1.教学实验箱；2.相关实验电路元器件。
三、实验内容1.根据给定的逻辑功能要求，设计一个组合逻辑电路；2.使用门电路组合搭建所设计的组合逻辑电路；3.利用数字电路实验箱进行电路的搭建和测试；4.验证电路的功能是否符合设计要求。
四、实验步骤1.确定逻辑功能要求。
在本实验中，我们以设计一个4位二进制加法器为例。
4位二进制加法器是由4个全加器和一个或门组成的。
全加器的功能是将三位输入（被加数、加数和进位）相加得到两位输出（和和进位）。
2.进行真值表的列写和逻辑方程的列写。
为了完成4位二进制加法器的设计，我们首先需要根据功能要求列写真值表，包括所有的输入和输出组合。
然后，我们可以通过观察真值表，得出逻辑方程，并将其转化为门电路的连接方式。
3.根据真值表和逻辑方程进行卡诺图化简。
卡诺图是一种用于化简逻辑方程的方法。
通过将逻辑方程的输入和输出用二进制表示，在卡诺图上标记出函数值为1的格子，然后将格子组合成最简化的表达式。
在本实验中，通过化简后的逻辑方程，我们可以确定需要使用的与门、或门、非门的数量和连接方式。
根据实验器材的要求，选择相应的门电路元器件进行电路的搭建。
5.利用数字电路实验箱进行电路的搭建和测试。
根据门电路的设计，使用数字电路实验箱中的元器件进行电路的搭建。
搭建完成后，仔细检查电路连接是否正确，确保没有接错导线或插错元器件。
6.验证电路的功能是否符合设计要求。
根据真值表的结果，对经过测试的电路进行验证。
观察输出是否符合预期，如果输出结果与设计要求一致，则说明电路的功能实现正确。
五、实验注意事项1.在进行实验之前，应仔细阅读实验内容和操作步骤，理解实验的目的和要求；2.在进行电路连接时，应注意电路元器件的极性和连接方式，确保电路连接正确；3.在进行电路测试时，应注意接线的稳固性和安全性，避免触电事故的发生；4.实验结束后，应及时关闭电源，避免给他人和设备带来危险。
组合逻辑电路实验报告
组合逻辑电路实验报告组合逻辑电路实验报告引言组合逻辑电路是数字电路中的一种重要类型，它由多个逻辑门组成，能够根据输入信号的不同组合产生相应的输出信号。
在本次实验中，我们将研究和实验不同类型的组合逻辑电路，并通过实验结果来验证其功能和性能。
实验一：与门电路与门电路是最简单的组合逻辑电路之一，它的输出信号只有在所有输入信号都为高电平时才会输出高电平。
我们首先搭建了一个与门电路，并通过输入信号的变化来观察输出信号的变化。
实验结果显示，在输入信号都为高电平时，与门电路的输出信号为高电平；而只要有一个或多个输入信号为低电平，输出信号则为低电平。
这验证了与门电路的逻辑功能。
实验二：或门电路或门电路是另一种常见的组合逻辑电路，它的输出信号只有在至少一个输入信号为高电平时才会输出高电平。
我们搭建了一个或门电路，并通过改变输入信号的组合来观察输出信号的变化。
实验结果表明，只要有一个或多个输入信号为高电平，或门电路的输出信号就会为高电平；只有当所有输入信号都为低电平时，输出信号才会为低电平。
这进一步验证了或门电路的逻辑功能。
实验三：非门电路非门电路是一种特殊的组合逻辑电路，它只有一个输入信号，输出信号与输入信号相反。
我们搭建了一个非门电路，并通过改变输入信号的电平来观察输出信号的变化。
实验结果显示，当输入信号为高电平时，非门电路的输出信号为低电平；当输入信号为低电平时，输出信号则为高电平。
这进一步验证了非门电路的逻辑功能。
实验四：多选器电路多选器电路是一种复杂的组合逻辑电路，它具有多个输入信号和一个选择信号，根据选择信号的不同，将其中一个输入信号输出。
我们搭建了一个4选1多选器电路，并通过改变选择信号的值来观察输出信号的变化。
实验结果表明，当选择信号为00时，输出信号与第一个输入信号相同；当选择信号为01时，输出信号与第二个输入信号相同；依此类推，当选择信号为11时，输出信号与第四个输入信号相同。
这验证了多选器电路的功能和性能。
实验报告组合逻辑电(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本概念和组成原理；2. 掌握组合逻辑电路的设计方法；3. 学会使用逻辑门电路实现组合逻辑电路；4. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理组合逻辑电路是一种在任意时刻，其输出仅与该时刻的输入有关的逻辑电路。
其基本组成单元是逻辑门，包括与门、或门、非门、异或门等。
通过这些逻辑门可以实现各种组合逻辑功能。
三、实验器材1. 74LS00芯片（四路2输入与非门）；2. 74LS20芯片（四路2输入或门）；3. 74LS86芯片（四路2输入异或门）；4. 74LS32芯片（四路2输入或非门）；5. 逻辑电平转换器；6. 电源；7. 连接线；8. 实验板。
四、实验步骤1. 设计组合逻辑电路根据实验要求，设计一个组合逻辑电路，例如：设计一个3位奇偶校验电路。
2. 画出逻辑电路图根据设计要求，画出组合逻辑电路的逻辑图，并标注各个逻辑门的输入输出端口。
3. 搭建实验电路根据逻辑电路图，搭建实验电路。
将各个逻辑门按照电路图连接，并确保连接正确。
4. 测试电路功能使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号，观察输出信号是否符合预期。
五、实验数据及分析1. 设计的3位奇偶校验电路逻辑图如下：```+--------+ +--------+ +--------+| | | | | || A1 |---| A2 |---| A3 || | | | | |+--------+ +--------+ +--------+| | || | || | |+-------+-------+||v+--------+| || F || |+--------+```2. 实验电路搭建及测试根据逻辑电路图，搭建实验电路，并使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号（A1、A2、A3），观察输出信号F是否符合预期。
（1）当A1=0，A2=0，A3=0时，F=0，符合预期；（2）当A1=0，A2=0，A3=1时，F=1，符合预期；（3）当A1=0，A2=1，A3=0时，F=1，符合预期；（4）当A1=0，A2=1，A3=1时，F=0，符合预期；（5）当A1=1，A2=0，A3=0时，F=1，符合预期；（6）当A1=1，A2=0，A3=1时，F=0，符合预期；（7）当A1=1，A2=1，A3=0时，F=0，符合预期；（8）当A1=1，A2=1，A3=1时，F=1，符合预期。
实验三 组合逻辑电路
实验三组合逻辑电路一、实验目的1. 通过简单的组合逻辑电路设计与调试，掌握采用小规模（SSI）集成电路设计组合逻辑电路的方法。
2. 用实验验证所设计电路的逻辑功能。
3. 熟悉、掌握各种逻辑门的应用。
二、实验原理组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一，可以用一些常用的门电路来组合成具有其他功能的门电路。
组合逻辑电路在逻辑功能上的特点是任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，而与电路过去的状态无关。
在电路结构上的特点是只包含门电路，而没有存储（记忆）单元。
在使用中、小规模集成电路来设计组合电路时，一般步骤如图3-1所示：1. 进行逻辑抽象，首先根据设计任务的要求建立输入、输出变量，列出其真值表。
2. 用卡诺图或代数法化简，求出最简逻辑表达式。
3. 根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑电路图。
若已知逻辑电路，欲分析组合电路的逻辑功能，则分析步骤为：1. 由逻辑电路图写出各输出端的逻辑表达式。
2. 由逻辑表达式列出真值表。
3. 根据真值表进行分析，从而确定电路功能。
组合电路的设计过程是在理想情况下进行的，即假设一切器件均没有延迟效应。
图3-1 组合逻辑电路设计流程图三、实验仪器及器件1. EL-ELL-Ⅳ型数字电路实验系统2. 集成电路芯片：74LS00 74LS04 74LS86等四、实验内容及步骤1. 测试用异或门和与非门组成的半加器的逻辑功能如果不考虑来自低位的进位而能够实现将两个1位二进制数相加的电路，称为半加器，半加器的符号如图3-2所示。
半加器的逻辑表达式为：AB COBABABAS=⊕=+=根据半加器的逻辑表达式可知，半加和S是输入A、B的异或，而进位CO则为输入A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成，电路如图3-3所示。
COA BS CO图3-2 半加器符号 图3-3 异或门和与非门组成的半加器逻辑电路在实验仪上用74LS00及74LS86按图3-3接线，当输入端A 、B 为表3-1所列状态时，测量输出端S 及CO 的逻辑状态，将结果记录于表3-1中。
实验三 组合逻辑电路
(2) 若用74LS138译码器实现数据分配器，应选择74LS138的哪个引脚作为数据分配器的数据输入端？
应选E1或E2端作为输入端，由Y1、Y2、Y3三个端口确定数据分配器的输出端。
组合逻辑电路设计的一般步骤为：（1）明确实际问题的逻辑功能，确定输入、输出变量数计表示符号。（2）根据电路逻辑功能的要求，列出真值表。（3）由真值表写出逻辑表达式。（4）简化和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图以及电路原理图。
七、思考题解答：
(1) 3-8线译码器74LS138在正常工作状态下，输入 时，哪一个译码输出端为有效电平？由此说明A、B、C中哪一个为高位输入端？
经过实验验证，实验结果符合预期，电路实现了故障诊断的逻辑功能。
五、实验的注意事项及主要经验教训
本次实验操作性较强，实验前要做好预习。进行实验前，要仔细检查导线和芯片，确保其功能正常。实验中仔细对照实验原理图和芯片引脚正确连接实验电路，确认电路无误后，认真做好实验结果的记录和验证。实验过程要注意保护实验器材，实验完成时，切断电源并整理好实验器材。当然，本实验也给我留下了一些教训：在实现一位全加器时，没有考虑到实验器材的实际情况，采取了教材的全加器模型，实现过程中出现了很多困难，也出现了逻辑错误，之后转换了方案，采用了另一种电路形式，最终取得了理想的实验结果。通过这次经历，我认识到：对于组合数字逻辑电路，实现相同逻辑功能时，可以有不同的电路形式，这要综合考虑选用的芯片和逻辑单元以及功耗、精度等一系列因素，在电路设计是应该灵活把握。
四、实验结果及数据分析
1．实现一位全加器
（1）列真值表
A
B
C-1
S
C0
实验三利用SSI设计组合逻辑电路
实验三 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CF2) 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。
要求：ABCD：E ： Z 1 ： Z 2 ：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。
实验三 组合逻辑电路设计
表1-16-3
3、组合逻辑电路设计 选择以下设计题目中的任意一个进行设计， 选择以下设计题目中的任意一个进行设计，并装接 电路，测试和验证其逻辑功能。 电路，测试和验证其逻辑功能。 要求设计一个由三个人（ （1）要求设计一个由三个人（A、B、C）控制的逻辑 电路，每人控制一个电键， 电路，每人控制一个电键，如果赞成某一个提案就按下电 键（状态“1”）；如果不赞成则不按（状态“0”），三 状态“1”）；如果不赞成则不按（状态“0”），三 ）；如果不赞成则不按 ）， 人表决的结果用指示灯表示，如果多数赞成（ 人表决的结果用指示灯表示，如果多数赞成（两人或三人 赞成）则指示灯亮，反之，则灯不亮。 赞成）则指示灯亮，反之，则灯不亮。 某工厂有三个车间： 和一个自备电站， （2）某工厂有三个车间：A、B、C和一个自备电站， 站内有二台发电机M 的发电能力是M的二倍。 站内有二台发电机M、N，N的发电能力是M的二倍。如果一 个车间开工，启动M就可以满足要求；如果二个车间开工， 个车间开工，启动M就可以满足要求；如果二个车间开工， 启动N就可以满足要求；如果三个车间均开工，启动M、N 启动N就可以满足要求；如果三个车间均开工，启动M 才能满足要求，请用74LS86 74LS00设计一个控制线路 74LS86和 设计一个控制线路， 才能满足要求，请用74LS86和74LS00设计一个控制线路， 由车间的开工情况来控制M 的启动。 由车间的开工情况来控制M、N的启动。 设计要求如下： 设计要求如下： 要求电路最简，而且全部用与非门组成。 a 要求电路最简，而且全部用与非门组成。推荐器件 74LS00、74LS20。引脚排列看附录。 为74LS00、74LS20。引脚排列看附录。 写出设计的全过程。 b 写出设计的全过程。
五、实验报告 1、整理实验数据，图表并对实验结果进行 分析讨论。 2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。
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实验三组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)
一、实验目的
1．掌握组合逻辑电路的设计方法
2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法
3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法
4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法
二、实验原理及实验资料
（一）组合电路的一般设计方法
1．设计步骤
根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。
组合逻辑电路的一般设计步骤如图所示。
图组合逻辑电路的一般设计步骤
设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。
2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）
（二）常用组合逻辑器件
1．四二输入与非门74LS00
74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
2．二四输入与非门74LS20
74LS20为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有两个独立的四输
入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图 74LS20引脚排列及内部逻辑结构
3．四二输入异或门74LS86
74LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有四个独立的二输
入“异或”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图 74LS86引脚排列及内部逻辑结构
3．3线－8线译码器74LS138
74LS138是集成3线－8线译码器，其功能表见表。
它的输出表达式为
i A B i Y G G G m 122（i
＝0，1，…7；m i 是最小项），与基本门电路配合使用，它能够实现任何三变量的逻辑函数。
74LS138为双列直插16脚塑料封装，外部引脚排列如图所示。
表 74LS138的功能表
图 74LS138引脚排列
4．8选1数据选择器74LS151
74LS151是一种典型的集成电路数据选择器，它有3个地址输入端CBA ，可选择D 0 ～D 78个数据源，具有两个互补输出端，同相输出端Y 和反相输出端W 。
其功能表见表，外部引脚排列如图所示。
它的同相输出表达式为（m i 是最小项；Di 是数据输入），它能够实现任何三变量的逻辑函数。
表 74LS151的功能表
i i
i 0
Y G m D ==∑7
图 74LS151引脚排列
三、实验设备与器件
设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器 器件：74LS00、74LS20、74LS86、74LS138
、74LS151 四、实验内容及步骤
1
．设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成，其正常工作状态如图所示，其余状态为故障状态，故障状态时要发出报警信号。
要求用74LS151实现电路。
代表灯亮
代表灯灭
图 正常工作状态
(1) 逻辑抽象。
红、黄、绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R 、Y 、G 表示，并规定灯亮时为1，
灯灭时为0；故障信号为输出变量，用Z 表示，并规定正常工作状态下Z 为0，发生故障时Z 为1。
(2) 列真值表于表。
(3) 选定逻辑器件。
按题目中要求，用74LS151实现
(4) 将函数式化简、变换。
根据真值表填卡诺图化简，并将化简结果进行变换，变换成“与非”形式。
(5) 画出逻辑电路图。
(6) 连线与验证。
按照逻辑电路图和器件的引脚图连接电路，并对电路进行静态和动态测试，消除冒
险现象。
表 真值表
2．实现一位全加器。
(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00、74LS20、74LS86）实现一位全加器。
(2) 用异或门和与非门实现
(3)用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。
用2片74LS151实现一位全加器。
3．用74LS151和74LS138组成8通道传输系统。
要求：将某路信号先送入74LS151的某个数据输入端，再通过地址选择将信号输出，然后将此输出接入74LS138的某个使能端，再通过地址选择将信号从相应地址输出端输出。
试画出设计电路，并监测电路功能。
在CBA＝000～111八种状态下，在地址码对应的输入端加f＝1KHz的脉冲信号，用示波器观察和记录该输入端及地址码对应的输出端的波形。
4．用74LS151和74LS138组成3位并行数码比较器，被比较的3位二进制数自拟。
五、实验报告
1．实验预习
（1）熟练掌握组合逻辑电路设计的一般步骤。
（2）了解74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151的功能表、引脚图和使用注意事项，熟练掌握使用它们实现逻辑函数的方法。
（3）完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、原始数据记录表格及图形。
2．实验及数据处理
（1）根据布置实验内容认真完成实验中的各项任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。
（2）列出真值表，画出完整的电路原理图，记录实验波形，并对这些数据进行分析。
3．思考题
（1）什么情况下必然存在静态0型险象如何消除（2）什么情况下必然存在静态1型险象如何消除4．实验的注意事项及主要经验教训。