4.实验三：组合逻辑电路的分析与设计

您所在的位置：网站首页 › 译码器的功能测试及应用实验结果分析 › 4.实验三：组合逻辑电路的分析与设计

4.实验三：组合逻辑电路的分析与设计

2024-02-22 23:43| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、概括

在前面的学习里，我们掌握了基本门电路的定义及其运算法则。本篇目的为掌握组合逻辑电路的分析与设计，掌握真值表，逻辑函数表达式、卡诺图化简基本概念和方法。

二、设计组合电路的基本步骤

使用中规模和小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。其基本步骤如下图所示：

根据设计任务的要求建立输入变量和输出变量并且列出其真值表。然后采取逻辑表达式或者卡诺图的方式求出简化的逻辑表达式。按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式，并根据化简后的逻辑表达式画出逻辑图。在电路实验箱上用标准器件构成逻辑电路，通过实验来验证设计的正确性。三、实验内容（一）组合逻辑电路--四路表决器设计要求：用“与非”门设计一个表决电路，具体情况如下：当四个输入端A、B、C、D中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。真值表如下图所示：

$Y=\overline{\overline{A\cdot \overline{A\cdot B}}\cdot\overline{B\cdot \overline{A\cdot B}}}= A\cdot \overline{A\cdot B} + B\cdot \overline{A\cdot B} = \left ( A +B\right )\cdot \overline{A\cdot B}$

本化简式运用了1．德摩根定理 $\overline{A\cdot B}=\bar{A}+\bar{B}$ 　 2．分配律 $A\cdot \left ( B+C \right )=A\cdot B+A\cdot C$ 　

$Z= \overline{\overline{A\cdot B}\cdot \overline{A\cdot B}}= \overline{\overline{A\cdot B}}+\overline{\overline{A\cdot B}}=A\cdot B+A\cdot B= A\cdot B$

卡诺图：如下图所示：（A、B、C、D至少三个为1的情况表格填1）

由卡诺图画卡诺圈得出逻辑表达式为：

根据化简得到的含“与非门”逻辑表达式画出逻辑电路图如下图所示：

在logsim中建立的逻辑图如下图所示：

logsim中得出逻辑图理论真值表如下图所示：（与计算得到的真值表情况相同）

电路实验箱实物连接：在实验装置适当位置选定三个14P 插座，按照集成块定位标记插好集成块74LS20。按化简得到的逻辑图接线，输入端 A、B、C、D 接至逻辑开关输出插口，输出端 Z 接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与计算得到的真值表进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。

（二）LED显示电路 1.电路实验箱上的LED原理：

7段数码显示管（LED）是由7个单独LED二极管组合而成（忽略小数点），经常用来显示0-9 这些数字。它可以用 4个输入项A-B-C-D和7个输出项a~g的逻辑关系真值表来表达。CD4511芯片能够完成这种对应关系的转换。

各引脚及其对应控制的发光二极管对照图如下所示：

CD4511芯片原理图及其真值表：

四个输入端A、B、C、D利用与非门在电路实验箱上用12个输入表达三个为一组表示A、B、C、D。即只有每组三个输入端全为1时对应的CD4511芯片的某个输入才为1。

电路实验箱接法如下：

在做此实验时出现的问题：

LED显示实验若想在第一个表决器实验的基础上做延伸，就不能使用原本的电路箱4输入端，因为端口之间会出现重合排斥，无法读出真值表上的数值（消隐），则在此实验上采用了12输入端表示CD4511芯片上的4输入端的方法就不会重叠。

（三）组合逻辑电路化简在上篇《基本逻辑门电路硬件验证与仿真分析》文章中有一个逻辑图，如下图所示。

通过此逻辑图可得Y和Z的逻辑表达式为： $Y= \overline{\overline{B\cdot \overline{A\cdot B}}\cdot\overline{A\cdot \overline{A\cdot B}}}$ $Z= \overline{\overline{A\cdot B}\cdot \overline{A\cdot B}}$ 对于Y的逻辑表达式进行化简：对于Z的逻辑表达式进行化简：Ｙ的简化电路为：

Ｚ的简化电路为：

即原电路化简为：

【本文地址】

4.实验三：组合逻辑电路的分析与设计

4.实验三：组合逻辑电路的分析与设计

今日新闻

推荐新闻