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    组合逻辑电路的设计..doc

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    组合逻辑电路的设计..doc

    精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除实验4.9 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与测试方法2. 了解组合逻辑电路的竞争冒险现象二、 实验仪器与器材1. 集成与非门若干块2. 数字实验箱一台三、 实验原理组合逻辑电路的设计是给定一定的逻辑功能,要求用门电路实现这一逻辑功能。用小规模集成电路(SSI)进行组合逻辑电路设计的一般步骤是:(1)根据实际问题对逻辑功能的要求,定义输入输出逻辑变量,列出真值表。(2)通过化简和变换得到符合要求(一般为与非关系)的最简逻辑表达式。(3)根据最简的逻辑表达式画出逻辑图,实现逻辑功能。组合逻辑电路设计的关键之一,是对输入逻辑变量和输出逻辑变量作出合理的定义,在定义时,应注意以下几点:(1) 有具有二值性的命题才能定义成输入或输出逻辑变量。(2) 把逻辑变量取1值的定义表达清楚。组合逻辑电路的设计都是在理想的情况下进行的,即假定一切逻辑器件都没有延迟效应。但事实并非如此,信号通过任何导线和器件都存在一个响应时间。由于工艺上的原因,各器件的延迟时间离散型非常大,往往按照理想情况下设计的逻辑电路,在实际工作中有可能会产生错误输出。一个组合逻辑电路,在它的输入信号变化时,输出出现瞬时错误的现象称为组合逻辑电路的冒险现象。冒险现象直接影响数字设备的可靠性和稳定性,故要设法消除。四、实验内容1. 设计一个交通灯报警电路。在三个输入变量中,当两个或两个以上输入端为“1”时,属不正常状态,应该发出报警。(1) 逻辑抽象输入变量为A、B、C三个交通灯,灯亮时认为是“1”,灯灭时为“0”。输出变量为Y,正常时,输出为“0”,灯不亮铃不响;出现故障时,输出为“1”,灯亮铃响。(2)逻辑状态表ABCY00000010010001111000101111011111得到逻辑表达式F=AB+ BC+ AC(3)逻辑电路图开关闭合为信号1,断开为信号0。经检验,电路完全和逻辑状态表值完全吻合。股可以证明电路是正确的。2.设计一个一位8421BCD码的检码电路,当输入数码等于或大于1010时,电路应输出“1”,否则输出为“0”。(1) 逻辑抽象A、B、C、D分别代表四位二进制码,输出为“1”时灯亮,输出为“0”时灯不亮。(2) 逻辑状态表ABCDF00000000100010000110010000101001100011101000010010101011011111001110111110111111(3) 逻辑表达式Y=(4) 逻辑电路3设计一个三人无弃权表决电路。(1)逻辑抽象A、B、C分别代表三个人,同意为“1”,不同意为“0”,大于等于两人同意时输出为“1”,否则输出“0”。(2)逻辑状态表ABCF00000010010001111000101111011111(2) 逻辑表达式同电路一(3) 逻辑电路同电路图一4设计一个有三个参赛组参加比赛的抢答器电路。(1)逻辑抽象A、B、C分别代表三个组,第一个人抢答闭合开关输入为“1”,对应的灯亮灯亮,表示输出“1”;当再有人抢答时,对应的灯不再亮。(2) 思考分析电路要求,设计电路。与非门的性质,“有0出1,全1出0”。如果有一段作为控制端,另一端作为信号段,那么控制端只有在1时,信号才能被传输。又显然,电路需要引入反馈,由此引入的反馈就容易确定了。 即初始所有反馈信号都为1,当有一人输入1时,须向另两方反馈为0的信号,来抑制信号的传输,从而锁定电路。由此,不难作出电路。(3) 逻辑电路为仿真结果完全和理论值对应。五、 实验结果及误差分析由此次逻辑电路设计的实验,明白了怎样去设计一个数字电路。具体的步骤在前面已作了说明,对大部分电路都很实用。在设计最后一个电路时,觉得更需要逻辑分析,用逻辑状态表已不是很适用,最后,顺利的做出来了。但仍想证实一下自己所想是否正确?这个电路是否可以按照常规的步骤去设计?望老师解答,谢谢。在实验室做实验时,第四个硬件实验和仿真有出入。仿真得到的结果是理想的,但在真正实验时,闭合A,X1亮,再闭合B、C,灯不发生变化。这时如果先断开C,X1灭,X2亮。除此之外,所有的电路反映都是正常的。这应该是和与非门的响应有关系,造成了这一现象。【精品文档】第 3 页

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