第二篇：组合逻辑电路分析与设计

【实验题目】                    组合逻辑电路分析与设计

【实验目的】

1.    掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能。

2.    掌握组合逻辑电路的设计方法，并能用最少的逻辑门实现之。

3.    熟悉示波器的使用。

【实验仪器及器件】

【实验原理】

1.    组合逻辑电路的分析：对已给定的组合逻辑电路分析其逻辑功能。

步骤：（1）由给定的组合逻辑电路写函数式；

     （2）对函数式进行化简或变换；

     （3）根据最简式列真值表；

     （4）确认逻辑功能。

2．组合逻辑电路的设计：就是按照具体逻辑命题设计出最简单的组合电路。

步骤：（1）根据给定事件的因果关系列出真值表；

        （2）由真值表写出函数式；

        （3）对函数式进行化简或变换；

        （4）画出逻辑图，并测试逻辑功能；

3．异步计数器74LS197组成与工作原理

     

图1 74LS197原理图                                 图2 74LS197引脚定义

    74LS197内部由一个8进制计数器和一个2进制计数器组成，它们可以独立工作，也可以串联组成一个16进制计数器。Cr和LD两个低电平有效的控制信号是两个计数器共用的。

当Cr为低电平时，输出、、、清零；LD为低电平时，把来自输入端ABCD的电平送入、、、，因LD容易受到外来干扰，在使用时常接高电平。

16进制计数器接法：作为时钟输入，与连接，则、、和就是16进制计数器的输出。将、、和接“0-1”显示器，接手动单步脉冲。

4．74LS86为异或门（OC门），各引脚定义如图3

     图3 74LS86引脚定义

【实验内容】

1.    设计一个代码转换电路，输入为4位8421码，输出为4位循环码。

2.    用逻辑开关模拟二进制代码输入，并把输出接“0-1”显示器检查电路，看电路是否正常工作。

3.    用集成异步下降沿触发的异步计数器74LS197构成十六进制计数器作为代码转换电路的输入信号源。16进制计数器工作正常后，将、、和连接到代码转换输入端，作为8421码输入。注意：在把197的输出接入代码转换输入之前，先要断开原来作为8421码输入的逻辑开关。检查电路是否正常工作。

4.    用10kHz的方波作为计数器的脉冲，用示波器观察并记录CP、、、、和、、、的波形。注意电压波形图之间的相位关系。

5.    思考分析：组合电路的分析。多功能发生电路的逻辑函数=，取不同组合，则可得到以A、B为输入变量的各种逻辑函数。

【实验分析及总结】

1.    代码转换电路的设计

已知4位输入8421码为表1，4位输出循环码如表2

表1 BCD码                                 表2 GRAY码

                

将表1中ABCD作为自变量，表2中~各自作为因变量可得到四张真值表，即可得出~各自与ABCD的逻辑函数式如下

  (1)

  (2)

  (3)

  (4)

由函数式可得下图

图4代码转换电路逻辑图

2.    代码转换电路工作测试

测试：将ABCD分接逻辑开关的各输入端口，~接入“0-1”显示器检测，结果如表1、表2所示。

3. CP、、、、和、、、的波形记录

图5 实验数据记录图

4．问题分析：

实验中，由于双踪示波器只能输出两路波形，因此要得到如图5般各个相位对应地方波，则必须已一组已知相位互相对应的数据作对照，本实验以经过测试的~为基准分组进行测量。

5．思考分析：

由式=，即有：表3与表4.

表3 多功能发生电路函数表

表4 各函数真值表

【附录】

参考文献：数字电子技术基础（第五版）（高等教育出版社 阎石 主编）