数电实验1—组合逻辑电路的设计与仿真

数字逻辑电路与系统上机实验报告

实验一组合逻辑电路的设计与仿真

学校：哈尔滨工业大学

院系：电信学院通信工程系

班级：

学号：

姓名：

哈尔滨工业大学

实验一组合逻辑电路的设计与仿真

2.1 实验要求

本实验练习在Maxplus II环境下组合逻辑电路的设计与仿真，共包括5个子实验，要求如下：

2.2三人表决电路实验

2.2.1 实验目的

1. 熟悉MAXPLUS II原理图设计、波形仿真流程

2. 练习用门电路实现给定的组合逻辑函数

2.2.2 实验预习要求

1. 预习教材《第四章组合逻辑电路》

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

2.2.3 实验原理

设计三人表决电路，其原理为：三个人对某个提案进行表决，当多数人同意时，则提案通过，否则提案不通过。

输入：A、B、C，为’1’时表示同意，为’0’时表示不同意；

输出：F，为’0’时表示提案通过，为’1’时表示提案不通过；

波形仿真。

2.2.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP2_

2.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP2_2.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号A、B、C的波形（真值表中的每种输入情况均需出现）。

4. 运行仿真器得到输出信号F的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。

2.3 译码器实验

2.3.1实验目的

熟悉用译码器设计组合逻辑电路，并练习将多个低位数译码器扩展为一个高位数译码器。

2.3.2实验预习要求

1. 预习教材《4-2-2 译码器》一节

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

2.3.3实验原理

译码器是数字电路中的一种多输入多输出的组合逻辑电路，负责将二进制码或BCD码变换成按十进制数排序的输出信息，以驱动对应装置产生合理的逻辑动作。商品的译码器品种较多，有2-4线、3-8线、4-10线及4-16线等。本实验练习对双2-4线译码器74LS139的扩展，并用其实现特定的组合逻辑。74LS139包含两个2-4线译码器，其输入输出如下：

74LS139中译码器1真值表如下：

74LS139中译码器2真值表如下：

要求使用两片74LS139实现逻辑函数(,,,)(2,7,13,15)F A B C D m =∑，在MAXPLUS II 环境下完成电路的设计与波形仿真。

2.3.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP2_3.gdf 。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP2_3.scf ，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号A 、B 、C 、D 的波形（每种输入情况均需出现）。

4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输出信号）附于下表。

译码器实现逻辑函数仿真波形图

2.4 数据选择器实验

2.4.1实验目的

熟悉用数据选择器设计组合逻辑电路，并练习将多个低位数数据选择器扩展为一个高位数数据选择器。

2.4.2实验预习要求

1. 预习教材《4-3-1 数据选择器》一节

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

2.4.3实验原理

数据选择器是一种能从多路平行输入数据中，选择1路作为输出信号的电路，是又一类重要的组合功能电路。本实验练习对双2-4线译码器74LS153的扩展，并用其实现特定的组合逻辑。74LS153包含两个2-4线译码器，其输入输出如下：

74LS153的真值表如下：

要求使用两片74LS153实现逻辑函数(,,,)(2,7,13,15)F A B C D m =∑，在MAXPLUS II 环境下完成电路的设计与波形仿真。

2.4.4 实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP2_4.gdf 。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP2_

4.scf ，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号A 、B 、C 、D 的波形（每种输入情况均需出现）。

4. 运行仿真器得到输出信号F 的波形，将完整的仿真波形图（包括全部输入输

2.5 ‘101’序列检测电路实验

2.5.1实验目的

练习灵活运用中规模集成功能组件及基本逻辑门实现功能较复杂的组合逻辑电路。

2.5.2实验预习要求

1. 预习教材《4-6 组合电路的设计》一节

2. 了解本次实验的目的、电路设计要求

2.5.3实验原理

设计一个组合逻辑电路，其输入为六位二进制数X5, X4, X3, X2, X1, X0，输出为三位二进制数Y2, Y1, Y0，如下图所示。

电路的功能为：在六位输入数据中寻找连续三个比特为’101’的串，输出首个’101’出现的位置(最低位’1’所在的序号)；若输入序列中不包含’101’，则输出端全部置1。

例如：输入为001010时，’101’出现在X3,X2,X1的位置，故输出为001 (X1的序号)；输入为101010时，首个’101’出现在X5,X4,X3的位置，故输出为011 (X3的序号)；输入为100110时，不包含’101’，此时输出111。

可选用编码器(74LS148)、译码器(74LS139)、数据选择器(74LS153)配合适当的门电路完成设计。

2.5.4实验步骤

1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件，命名为EXP2_5.gdf。

2. 按照实验要求设计电路，将电路原理图填入下表。

3. 新建一个波形仿真文件，命名为EXP2_5.scf，加入所有输入输出信号，并绘制输入信号X0-X5的波形（至少包含001010, 101010, 100110三种情况）。

4. 运行仿真器得到输出信号Y2, Y1, Y0的波形，将完整的仿真波形图（包括全

2.6实验的心得体会

在这次上机实验中，我学到了很多。我感觉比较重要的一点就是学习和掌握了MAXPLUS II这一软件，这使我知道了在今后的数字电路学习的过程中，如何将理论课上所学的知识运用在仿真实验中，并使之能得到验证。此外，我还意识到做仿真实验时要多动脑，选出最好的方法，一件事往往有多种解决方法，一个好的方法，不仅能使事情事半功倍，而且往往决定最后的成与败；还要注意细节，细节决定成败，这句话在这次上机实验中得到了充分的印证。最后，通过这次上机实验，我复习了很多有关数电组合逻辑电路和时序逻辑电路方面的知识，对数字电路的基本原理有了更深入的了解，使我受益匪浅。