组合逻辑电路分析与设计
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）。
组合逻辑电路的分析和设计_实验报告
组合逻辑电路的分析和设计_实验报告组合逻辑电路的分析与设计实验报告院系：电⼦与信息⼯程学院班级：电信13-2班组员:盖兵（134********）邢帅成（134********）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，输出状态只取决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由逻辑图写输出端的逻辑表达式；②写出真值表；③根据真值表进⾏分析，确定电路功能。
2.组合逻辑电路⼀般设计的过程为图⼀所⽰。
图⼀组合逻辑电路设计⽅框图3.设计过程中，“最简”是指按设计要求，使电路所⽤器件最少，器件的种类最少,⽽且器件之间的连线也最少。
三、实验仪器设备数字电⼦实验箱、电⼦万⽤表、74LS04、74LS20、74LS00、导线若⼲。
74LS00 74LS04 74LS20四、实验容及⽅法1 、设计4线-2线优先编码器并测试其逻辑功能。
数字系统中许多数值或⽂字符号信息都是⽤⼆进制数来表⽰，多位⼆进制数的排列组合叫做代码，给代码赋以⼀定的含义叫做编码。
(1)4线-2线编码器真值表如表⼀所⽰4线-2线编码器真值表(2)由真值表可得4线-2线编码器最简逻辑表达式为1Y =((I 0′I 1′I 2I 3′)′(I 0′I 1′I 2′I 3)′) ′0Y =((I 0′I 1I 2′I 3′)′( I 0′I 1′I 2′I 3)′)′(3)由最简逻辑表达式可分析其逻辑电路图4线-2线编码器逻辑图（4）按照全加器电路图搭建编码器电路，注意搭建前测试选⽤的电路块能够正常⼯作。
（5）验证所搭建电路的逻辑关系。
0I =1 1Y 0Y =0 0 1I =1 1Y 0Y =0 12I =1 1Y 0Y =1 0 3I =1 1Y 0Y =1 12、设计2线-4线译码器并测试其逻辑功能。
12 组合逻辑
【例12-2】某厂有三台水泵，要求最少有两台正常运转，满足此要求则发 出“正常”信号。试用与非门去组成发“正常”信号的逻辑电路。 解(1)分析设计要求。用传感器件(如光电器件)从运转着的水泵取得信号， 此信号就是该逻辑电路的输入信号，用逻辑电路的输出信号驱动“正常” 显示器的输入端钮。 设三台水泵分别为A、B、C，水泵运转时为1，停止时为0；电路输出为Y， 输出正常为1，不正常为0。 （2）根据设计要求，列出真值表
由真值表可见，对于B、A端2位二进制代码00、01、10、11，输出Y3、 Y2、Y1、Y0都有唯一的输出信号与其对应。这样，就将输入的00～11四个 代码，翻译成了相应的信号(T3139输出为低电平有效)去控制执行机构。 译码器的常见类型： 译码器的输入、输出端的个数，常被用来作为其名称。 2—4线译码器，3—8线译码器、4—16线译码器。 常用的TTL集成二进制译码器有T1155、T4139、T4138、T330、T1154、 T4042等。
液晶显示器笔划段及管脚排列
三、BCD七段译码器
为使数码管能显示所代表数码(BCD码)的数字，必须先将BCD码由二—十 进制译码器译出，然后输出给数码管去点亮相应的发光段。
二—十进制译码器 输入的是二—十进制代码(BCD码)， 输出的是与十进制数字0～9相对应的逻辑信号。
二—十进制七段译码器(即BCD七段译码器)的应用 七段译码器的真值表:
同或、异或关系：
半加器实例：
能够完成两个1位二进制数的加法运算
【例12-1】试分析图12-3所示电路的逻辑功能。 （3）列出真值表
解（1）写出输出逻辑表达式：
（4）确定逻辑功能。 （2）将表达式化简为最简式：
该电路能够完成两个1位二进制 数的加法运算，称为半加器。
《组合逻辑电路》教案
《组合逻辑电路》教案一、教学目标1. 让学生了解组合逻辑电路的基本概念和特点。
2. 使学生掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。
3. 培养学生运用组合逻辑电路解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 组合逻辑电路的基本概念介绍组合逻辑电路的定义、特点和应用。
2. 组合逻辑电路的分析和设计方法讲解组合逻辑电路的分析方法和设计步骤。
3. 常见组合逻辑电路介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用。
4. 组合逻辑电路实例分析分析实际应用中的组合逻辑电路，如数字电压表、数字频率计等。
5. 组合逻辑电路的设计实践引导学生运用组合逻辑电路设计解决实际问题的电路。
三、教学重点与难点1. 重点：组合逻辑电路的基本概念、分析和设计方法，常见组合逻辑电路的原理和应用。
2. 难点：组合逻辑电路的设计实践，灵活运用组合逻辑电路解决实际问题。
四、教学方法1. 采用讲授法，讲解组合逻辑电路的基本概念、分析和设计方法。
2. 利用实物模型、图示和仿真软件，直观展示组合逻辑电路的工作原理。
3. 案例分析，引导学生运用组合逻辑电路解决实际问题。
4. 小组讨论，培养学生团队合作精神和发现问题、解决问题的能力。
五、教学准备1. 教材或教学资源：《组合逻辑电路》相关章节。
2. 实物模型：组合逻辑电路的实物模型。
3. 教学课件：组合逻辑电路的相关图示和动画。
4. 仿真软件：如Multisim，用于模拟组合逻辑电路的工作过程。
5. 练习题：组合逻辑电路的相关习题和案例分析题。
六、教学过程1. 引入新课：通过复习上节课的内容，引入组合逻辑电路的学习。
2. 讲解基本概念：讲解组合逻辑电路的定义、特点和应用，引导学生理解组合逻辑电路的基本概念。
3. 分析和设计方法：讲解组合逻辑电路的分析方法和设计步骤，让学生掌握如何分析和设计组合逻辑电路。
4. 常见组合逻辑电路：介绍编码器、译码器、多路选择器和算术逻辑单元等常见组合逻辑电路的原理和应用，让学生了解各种组合逻辑电路的功能和结构。
组合逻辑电路设计
组合逻辑电路设计组合逻辑电路是数字电路中的一种基本电路类型，它由逻辑门组合而成，能够实现特定的逻辑功能。
本文将探讨组合逻辑电路设计的基本原理和方法，介绍一些常见的设计技巧。
一、组合逻辑电路的基本原理组合逻辑电路是由逻辑门（如与门、或门、非门等）按照特定的逻辑关系组成的。
它的输入信号经过逻辑门的运算后，得到输出信号。
组合逻辑电路的输出完全取决于当前的输入信号，与之前的输入信号或状态无关。
因此，它是一种无记忆性的电路。
组合逻辑电路的设计需要确定输入和输出之间的逻辑关系，即真值表。
通过真值表，我们可以得到逻辑门的布尔代数表达式，进而确定电路的结构和连接方式。
常用的逻辑门包括与门、或门、非门、异或门等。
二、组合逻辑电路的设计方法1. 确定逻辑功能：根据需求确定电路应该实现的逻辑功能。
可以通过文字描述或真值表的形式进行规定。
2. 按照真值表确定布尔代数表达式：通过真值表，我们可以得到电路的逻辑关系，进而推导出逻辑门的布尔代数表达式。
例如，一个与门的真值表为：| 输入A | 输入B | 输出 ||------|------|-----|| 0 | 0 | 0 || 0 | 1 | 0 || 1 | 0 | 0 || 1 | 1 | 1 |由此可得与门的布尔代数表达式为：输出 = A·B。
3. 设计逻辑门电路：根据上一步得到的布尔代数表达式，选择适当的逻辑门进行组合设计。
将逻辑门按照表达式和电路的连接关系进行布局。
4. 优化电路结构：对电路进行优化，以减少逻辑门的数量和延迟。
常见的优化技术包括代数化简、费诺定理、卡诺图等。
5. 进行验证和仿真：使用逻辑仿真软件对设计的电路进行验证和调试。
通过输入不同的信号组合，检查输出是否符合预期结果。
三、组合逻辑电路的设计技巧1. 使用多级逻辑门：为了减少电路的延迟和功耗，可以使用多级逻辑门的方式来实现复杂的逻辑功能。
将多个逻辑门级联，形成一个级性结构。
2. 使用寄存器：当需要存储中间结果时，可以使用寄存器来保存数据。
组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
由式（7.2.11）可写出功能表，如表7.2.10 所示。
7.2 常用组合逻辑电路
由功能表可以看出：当使能 端 =1时，不论其他输入端的 状态如何，都不会有输出，F=0； 只有当 =0时，输出数据才决定 于地址输入A1A0的不同组合。数 据选择器相当于一个被地址码控 制的4选1多路开关。
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2.5 数据选择器
1
数据选择器的功能与电路
数据选择器（multiplexer，MUX）又称多路开关或多路选 择器，它根据地址选择信号，从多路输入数据中选择一路送至输 出端，其作用与图7.2.25所示的单刀多掷开关相似。
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2 常用组合逻辑电路
7.2.2 译码器
1
二进制编码器
将二进制代码的各种状态按照其原来的含义翻译过来，称为 二进制译码器。例如，二进制代码001可能代表数码管的一字形 灯丝，也可能代表1号机组等。
例7.2.4 试用译码器和门电路实现下列逻辑函数。 F=AB+BC+AC
7.2 常用组合逻辑电路
2
二—十进制编码器
用四位二进制代码来表示一 位十进制数字0、1、2、…、9，
BCD
方案很多，最常用的是8421码。 例如，对十进制数字9进行编
码时，数码盘拨到数字9，输入端 9=1，其余输入端均为0。这时输 出端D=1，C=0，B=0，A=1， 即DCBA=1001，也就是将十进 制数字9 1001。其他编码原理类同。
组合逻辑电路的分析和设计—逻辑函数的化简
式，并且使矩阵的横方向和纵方向的逻辑变量的取值按 照格雷码的顺序排列，这样构成的图形就是卡诺图。
2.卡诺图的特点
卡诺图的特点是任意两个相邻的最小项在图中也是 相邻的。（相邻项是指两个最小项只有一个因子互为反 变量，其余因子均相同，又称为逻辑相邻项） 。
约束项：函数可以随意取值（可以为0，也可以为1）或不会出现 的变量取值所对应的最小项称为也叫做约束项。
例如：判断一位十进制数是否为偶数。
ABCD Y
ABCD Y
说明
0000 1 1000 1
0001 0 1001 0
0 0 1 0 1 1 0 1 0 × 不会出现
0 0 1 1 0 1 0 1 1 × 不会出现
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1 ＣＤ
0
0
0
0
ＢＤ
冗余项
的将
乘代
3
积表
项每
相个
加圈
最简与或表达式 Y (A, B,C, D) BD CD AC D
两点说明
① 在有些情况下，最小项的圈法不只一种，得到的 各个乘积项组成的与或表达式各不相同，哪个是最简的， 要经过比较、检查才能确定。
AB
CD
00 01 11 10
Y A B C ABC ABC ABC (A B C ABC) (ABC ABC) (ABC ABC) AC AB BC
4
1.4逻辑函数的图形法化简
（1）最小项
①最小项的定义
如果一个函数的某个乘积项包含了函数的全部变量，其中 每个变量都以原变量或反变量的形式出现，且仅出现一次，则 这个乘积项称为该函数的一个标准积项，通常称为最小项。
数电实验二 组合逻辑电路
实验二 组合逻辑电路一、实验目的1、熟悉组合逻辑电路的一些特点及一般分析、设计方法。
2、熟悉中规模集成电路典型的基本逻辑功能和简单应用设计。
二、实验器材1、直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表、示波器2、74LS00、74LS04、74LS10、74LS20、74LS51、74LS86、74LS138、74LS148、74LS151、 74LS153三、实验内容和步骤 1、组合逻辑电路分析（1）图2-1是用SSI 实现的组合逻辑电路。
74LS51芯片是“与或非”门（CD AB Y +=）, 74LS86芯片是“异或”门（B A Y ⊕=）。
建立实验电路，三个输入变量分别用三个 逻辑开关加载数值，两个输出变量的状态分别用两只LED 观察。
观察并记录输出变 量相应的状态变化。
整理结果形成真值表并进行分析，写出输出函数的逻辑表达式， 描述该逻辑电路所实现的逻辑功能。
（2）图2-2和2-3是用MSI 实现的组合逻辑电路。
图2-2中的74LS138芯片是“3-8译码 器”，74LS20芯片是“与非”门（ABCD Y =）图2-3中的74LS153芯片是四选一 数据选择器。
建立实验电路，对两个逻辑电路进行分析，列出真值表，写出函数的逻 辑表达式，描述逻辑电路所实现的功能。
图2-1：SSI 组合逻辑电路图2-2 ：MSI 组合逻辑电路（74LS138）2、组合逻辑电路设计（1）SSI 逻辑门电路设计——裁判表决电路举重比赛有三名裁判：一个主裁判A 、两个副裁判B 和C 。
在杠铃是否完全举起裁 决中，最终结果取决于至少两名裁判的裁决，其中必须要有主裁判。
如果最终的裁决 为杠铃举起成功，则输出“有效”指示灯亮，否则杠铃举起失败。
（2）MSI 逻辑器件设计——路灯控制电路用74LS151芯片和逻辑门，设计一个路灯控制电路，要求能够在四个不同的地方都 能任意的开灯和关灯。
四、实验结果、电路分析及电路设计方案1、组合逻辑电路分析 （1）图2-1： 逻辑表达式：)()(11i i i i i i i i i i B A C S B A C B A C ⊕⊕=⊕+=--逻辑功能：实现A i 、B i 、C i-1三个一位二进制数 的加法运算功能，即全加器。