数电实验内容

实验一 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和测试方法。 2、掌握半加器、全加器的逻辑功能。

3、通过功能验证锻炼解决实际问题的能力。

二、实验主要仪器设备

1、万用表

2、集成芯片：74LS00、74LS08

三、实验原理

1、设计组合逻辑电路的一般步骤：设计要求→逻辑状态表→逻辑表达式→简化逻辑表达式→逻辑图。

通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行。其流程图如。

（1）列真值表。设计的要求一般是用文字来描述的。设计者很难由文字描述的逻辑命题直接写出逻辑函数表达式。由于真值表在四种逻辑函数表示方法中，表示逻辑功能最为直观，故设计的第一步为列真值表。首先，对命题的因果关系进行分析，“因”为输入，“果”为输出，即“因”为逻辑变量，“果”为逻辑函数。其次，对逻辑变量赋值，即用逻辑0和逻辑1分别表示两种不同状态。最后，对命题的逻辑关系进行分析，确定有几个输入，几个输出，按逻辑关系列出真值表。

（2）由真值表写出逻辑函数表达式。

（3）对逻辑函数进行化简。若由真值表写出的逻辑函数表达式不最简，应利用公式法或卡诺图法进行逻辑函数化简，得出最简式。如果对所用器件有要求，还需将最简式转换成相应的形式。

（4）按最简式画出逻辑电路图。

设计要求 真值表 逻辑表达式 卡诺图 简化的逻辑表达式 逻辑图

图3.4.1 组合逻辑电路设计流程图

2、用74LS00和74LS86组成半加器电路。要求按设计要求步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。

3、用74LS00和74LS86组成全加器电路。要求按设计要求步骤进行，直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。

四、预习要求

1、复习组合逻辑电路的设计方法。

2、熟悉本实验所用各种集成电路的型号及引脚号。

3、根据实验内容所给定的设计命题要求，按设计步骤写出真值表、输出函数表达式并按指定逻辑写出表达式。

4、根据实验要求画出标有集成电路的型号及引脚号的逻辑电路图。

五、实验内容及步骤

1、 半加器的设计

可以选择与非门74LS00以及与非门74LS00结合异或门74LS86两种方法设计半加器电路，连接电路，测试输入、输出端的逻辑状态，填入下表。

表3-1 输入 Bi 0 0 1 1 Ai 0 1 0 1 一位半加器的真值表

输出 Si 0 1 1 0 Ci 0 0 0 1 Si=Ai?Bi?Ai?Bi=Ai⊕Bi Ci=Ai·Bi

2、 全加器设计

选择74LS00和异或门74LS86设计一个全加器电路，连接电路，测试输入、输出端的逻辑状态，填入下表

一位全加器有三个输入、两个输出。“进位入”Ci-1指的是低位的进位输出，“进位出”Ci即是本位的进位输出。

表3-2

输入 Ci-1 0 0 0 0 1 1 1 1 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 Ai 0 1 0 1 0 1 0 1 一位全加器的真值表

输出 Si 0 1 1 0 1 0 0 1 Ci 0 0 0 1 0 1 1 1 根据表3-2便可写出逻辑函数表达式：

Si=Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1=（Ai⊕Bi）⊕Ci-1 Ci=Ai·Bi+Ai·Ci-1+Bi·Ci-1=Ai·(Bi+Ci-1)+Bi·Ci-1

2 用三-八译码器74LS138组装全加器

根据所设计的电路接线，按照全加器真值表验证设计的正确性，分析实验中出现的问题及解

决的方法并将实验测试结果记录在自拟的表格中。 a 逻辑表达式

Si=Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1 =Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1 =Y1?Y2?Y4?Y7 Ci=Ai·Bi+Ai·Ci-1+Bi·Ci-1

Ci?1Bi=Ai·Bi·+Ai··Ci-1+Ai·Bi·Ci-1+Ai·Bi·Ci-1

=Ai?Bi?Ci-1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1?Ai?Bi?Ci?1 =Y3?Y5?Y6?Y7 b 芯片

74LS138（三-八译码器） 74LS20（双4输入与非门） c 电路图如图3-3所示

CBAG1G2AG2B74LS138Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7&SiVCCG1G2AG2B74LS138CBA 1片

1片

Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7&CiVCC3-3 用74LS138组装全加器电路图

六、思考与问答

1 组合逻辑设计的要点是什么？

2 用门电路和中规模集成电路实现逻辑函数有什么不同？

3 两个4位全加器是否可以组成一只8位加法器？若可以，如何连接？ 4实验中可否用一片74138实现一位全加器？

六、注意事项

1、 检查试验台和相关设备是否供电正常； 2、 检查试验所用到的电线是否完好无损； 3、 切记断电接线，通电试验，断电拆线； 4、 完成后要关设备电源，整理试验台。

七、实验报告要求

1、列写实验任务的设计过程，画出设计的逻辑电路图，并注明所用集成电路的引脚号。

2、拟定记录测量结果的表格。

3、总结用小规模数字集成电路设计组合电路的方法。

实验二 集成触发器及其应用

一、实验目的

1．掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能。 2．掌握集成触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法。 3．熟悉触发器之间的相互转换方法。 二、实验原理

触发器是构成时序逻辑电路的基本逻辑单元。它有“0”和“1”两个稳定状态，只有在触发信号的作用下，才能从原来的稳定状态翻转为新的稳定状态。因此。触发器是一种具有记忆功能的电路，可作为二进制存储单元使用。触发器种类很多，按其功能可分为基本RS触发器、JK触发器和D触发器等，按电路的触发方式又可分为电平触发器和边沿触发器等。

基本RS触发器是各种触发器中最基本的组成部分，它能储存一位二进制信息，但有一定约束条件。如图14.1所示，用与非门组成的基本RS触发器的R、S不能同时为“0”，否则当R、S端的“0”电平同时撤消后，触发器的状态不定。因此R = S = 0的情况不允许出现。 边沿触发型JK触发器和D触发器抗干扰性能好，应用广泛。图14.2所示为JK触发器和D触发器的逻辑符号。图中RD是直接置“0”端，SD是直接置“1”端，当RD或SD 加“0”信号时，触发器状态不受时钟脉冲CP及控制输入端状态的影响。

在RD = SD =1时，触发器输出的状态取决于输入的状态，但触发器翻转的时间受时钟脉冲CP的控制。若CP端有小圆圈，则表示该触发器在CP脉冲的下降沿翻转，若CP端没有小圆圈，则表示该触发器在CP脉冲的上升沿翻转。若JK和D有两个以上的输入端时，则各输入端子间是“与”的关系。表14.1所示为基本RS、JK、D触发器的状态表。 ＆ G1 Q Q ＆ G2 Q Q Q Q

SD RD Q

∧ ∧ Q

SD J CP K RD （a）

SD D CP RD （b）

RD SD （a） （b） 图14.1 基本RS触发器的组成和符号

三、实验仪器和设备

图14.2 边沿触发的 JK触发器和D触发器符号

1．74LS00集成与非门 1片 2．74LS112双JK触发器 1片 3．74LS74双D触发器 1片 4．数字万用表 1台

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