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《电路与电子技术仿真与实践》-吴霞-电子教案 实验3.2 组合逻辑电路设计1

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    • 1、实验3.2 组合逻辑电路设计1,数字电子技术实验,1.学习数字电路的集成芯片的使用方法。,一、实验目的,2.熟悉组合逻辑电路设计过程。,1.要求利用一片74LS00芯片(含有4个“与非”门)设计实现一个“异或”功能的电路。,二、实验任务,3.初步掌握利用小规模集成逻辑芯片设计组合逻辑电路的一般方法。,2.实现自备电站中发电机启停控制电路设计,电路功能为:某工厂有三个车间和一个自备电站,站内有两台发电机X和Y,Y的发电量是X的两倍,如果一个车间开工,启动X就可满足要求;如果两个车间同时开工,启动Y就可满足要求;若三个车间同时开工,则X和Y都应启动,试设计一个用“异或”门(74LS86)控制X 、“与或非”门(74LS54)及“非”门(74LS04)芯片控制Y的启停电路。,四、实验原理及步骤,“与或非”门(74LS54)芯片管脚图介绍,因为是“与或非”门,根据“或非”门的特点:有“1”出“0”、全“0”出“1”,所以对于74LS54多余的“或”门管脚必须接地处理,不能悬空,以防门被“关闭”。,对于小规模集成电路的芯片的多余输入端的处理,根据逻辑门的逻辑特点在门不被关闭时允许悬空,悬空相当于

      2、逻辑“1”。,实验箱介绍,接线以芯片管脚为准,注意插座序号与实际芯片管脚序号的区别.,常用集成门电路的特点,输入:16路白色钮子开关置“H”表示逻辑“1”,置“L”表示逻辑“0” 输出:16路发光二极管亮表示逻辑“1” ,二极管灭表示逻辑“0”,输出,型号,根据题目输入和输出要求及相互关系,进行逻辑抽象,即说明逻辑变量;,组合逻辑电路1的设计步骤:,列出真值表;,组合逻辑电路1的特点:,由小规模集成电路逻辑门芯片构成;,电路的输出只与电路当前输入有关。,逻辑抽象,输入变量:分别用A、B、C等表示,输出变量:用F、Y或题目指定符号表示,“1”:表示高电平报警,则“0”表示不报警,“0”:表示低电平报警,则“1”表示不报警,任务一:一片74LS00芯片实现“异或”功能,查管脚图,一片74LS00芯片,含有4个独立的“与非”门,要实现“异或”功能必须化简成4个“与非”门的组合来实现。,真值表,化简过程和逻辑表达式,逻辑电路,输入变量:A、B、C(分别表示三盏灯),列真值表,逻辑抽象,举例:设计一个照明工作状态的逻辑电路,电路由 红、黄、绿三盏灯组成。正常工作时,只允许有一盏灯点亮;在其它的点

      3、亮状态时要求发出故障信号。(用“与或非”门74LS54和“非”门74LS04实现),写出输出 F 的最小项的表达式,用公式法或卡诺图化简成满足给定的芯片的逻辑表达式。,用卡诺图化简,化简过程和逻辑表达式,用“与或非”门(74LS54) 实现,因为74LS54的表达式是:,它是由4个“与”门,经“或非”后输出的,用“与或非”门(74LS54 )及“非”门(74LS04)实现的F:,Y,逻辑电路,1.用万用表 档、电阻2K挡或将导线连接+5V电源与输出发光二极管等方法检查导线导通情况,当万用表发出蜂鸣声、阻值示数约为0或发光二极管亮时,均表示导线导通。,3.在实验时,对于小规模集成电路的芯片的多余输入端在门不被关闭时允许悬空,悬空相当于逻辑“1”。,2.根据给定芯片的管脚图,电源均按+5V和地接入(注意不要接反)。按照设计好的逻辑电路图连接电路,输入接白色钮子开关,输出接发光二极管,控制输入开关,验证真值表,观察表示输出“1”的发光二极管的亮灯情况。,4.用万用表20V挡测量任务一、二的输入、输出电位(即输入、输出在逻辑“0”和“1”时对地电压,正常的电压值范围前面已介绍)。,任务一电位测

      4、试,任务二电位测试,5. A接低电平,B接高电平,C接1kHz脉冲,记录输入C与输出Y的波形。示波器的电压衰减置2V/每格(可利用真值表中得到理论上的C与Y的波形加以核对)。,在验证真值表时,如某个输出状态出错,可在该状态下,用万用表的直流电压20V挡从输入端一级一级向后逐级测量各门的输出电位,校验门的输入输出逻辑关系,不符合门的逻辑特点话,则该门电路为故障,即该芯片故障。,五、实验报告要求,2.完成任务一、二电位测试表格。,4.根据测试数据,得出结论。完成思考题。,1.按组合逻辑电路1的设计步骤设计实验电路,并写出详细设计过程和操作步骤。,3. 记录输入C与输出Y的波形。(A接低电平,B接高电平,C接1kHz脉冲),六、注意事项,注意通常电源均按+5V和地接入,每个芯片都需接入一对电源,为防止遗漏,可把它定为接线的第一步。注意电源不要接反,否则会烧坏芯片。,因为扩展箱与主箱间没有电的连接,所以扩展箱上的每个芯片电源需通过主箱电源(+5V和地)接入。,TTL集成块输出不允许并联(“线与”)使用(集电极开路门(OC门)和三态门电路除外)。否则会使电路逻辑功能混乱,严重时串联形成大电流会导致器件损坏。,不可在接通电源的情况下插入或拔出芯片。,注意一定要先查导线,再开始接线。,观察输入和输出波形时,一定要把示波器的的耦合方式置“DC”。CH1、CH2电压衰减可置2V/每格。,加入输入波形时,可利用实验箱内左下角的脉冲源得到输入波形。但要使该脉冲源工作,必须接入+5V电源。如果脉冲源坏了,可用信号发生器“TTL/CMOS”电平端口送出脉冲信号。注意仪器共地。,

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