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1、南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 实验二 组合电路设计和冒险现象分析 实验目的 实验原理 设计举例 实验内容 仪器与器材 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 一、实验目的 1、掌握用SSI设计组合电路及其检测方法； 2、观察组合电路的冒险现象； 3、熟悉消除冒险现象的常用方法。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 二、实验原理 u 74LS00 四2输入与非门 u 74LS04 六反相器 u 74LS20 双4输入与非门 u 组合电路设计 u 冒险现象 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 1、 74LS0
2、0 四2输入与非门 图1 图中: 一共有四组2输入与 非门； 14号管脚接电源，7 号管脚接地； 1、2号管脚接输入电 平，3号管脚为输出， 其它输入输出以此类推 。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 2、 74LS04 六反相器 图2 图中: 一共用六组反相器 ； 14号管脚接电源，7 号管脚接地； 1号管脚接输入电平 ，2号管脚为输出，其 它输入输出以此类推 。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 3、 74LS20 双4输入与非门 图3 图中: 一共有二组4输入与非 门； 14号管脚接电源，7号 管脚接地； 1、2、4、5号管脚接 输入电平，
3、6号管脚为输 出，另一组输入输出以 此类推； 3、11号管脚悬空。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 4、 组合电路设计 （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，然后列出真值 表； 使用小规模集成电路（SSI）进行组 合电路设计的一般步骤是： （2）通过化简得出最简与或表达式； 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （3）通过最简与或表达式，画逻辑图（一般 用与非门）实现此逻辑函数。若给出的门电 路器件不是与非门，则可在最简与或表达式 的基础上进行转换，得出与给定器件相一致 的逻辑表达式，并实现之，最后测试验证其 逻辑功能。 南
4、通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 (a) 两个输入信号同时 向相反的逻辑电平跳 变产生尖峰脉冲 5、竞争冒险现象 （b）门的延迟产生尖 峰脉冲 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （1）逻辑冒险的判断 a、代数法 b、卡诺图判别法 （2）逻辑冒险的消除 a、加封锁脉冲或选通脉冲 b、接滤波电容 c、修改逻辑设计 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 三、设计举例三、设计举例 设计一个组合逻辑电路，它有三个输设计一个组合逻辑电路，它有三个输 入端，分别是入端，分别是 ，当，当 值为值为2 2 、3 3、5 5、7 7时，输出时，输出
5、Y Y为为1 1，其它值时输出，其它值时输出 Y Y为为0 0。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （1）根据题意列出真值表 设 计 步 骤 一 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （2）根据真值表画卡诺图并化简 设 计 步 骤 二 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （3）逻辑冒险现象判断 设 计 步 骤 三 a、代数法 根据函数表达式进行判别，当某一变 量同时以原变量和反变量的形式出现在 逻辑函数式中时，该变量就具备了竞争 的条件； 当n-1个变量给予特定的取值（0或1 ），只保留被讨论的变量，函数若得到 以下两种形式则说
6、明存在静态冒险现象 。 或 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 由输出函数表达式 可 知，变量B2具备了竞争条件，下面列表 讨论： 从左表可知 时，B2变化时将产生 冒险现象 设 计 步 骤 三 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 设 计 步 骤 三 b、卡诺图判别法 输入变量在卡诺图圈内变化时，则 输出不会有冒险现象； 若输入变量那个是在相邻卡诺图圈 的相切处发生变化，并且是从一个卡 诺图圈进入另一个卡诺图圈，则可能 产生逻辑冒险； 因此，若有两个卡诺图圈相切，则 该电路必然存在冒险现象，两个卡诺 图圈相互交错或相互错开，均不会产 生冒险现象。 南
7、通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 由左图知 卡诺图圈存 在两个卡诺 图圈相切情 况，所以一 定存在冒险 现象。 设 计 步 骤 三 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （4）逻辑冒险现象的消除 设 计 步 骤 四 通过修改逻辑设计来消除 对上述产生的冒险现象，可以增 加冗余项 来消除。 （5）根据逻辑表达式画电路逻辑图 （略） 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 四、实验内容四、实验内容 （1）设计一个组合逻辑电路，它接收 一个 8421BCD码 ，仅当2 7时输出 Y才为1。 （2）设计一个四舍五入电路，输入信号 为8421B
8、CD码，输出结果用指示灯显示。 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （3）人类有四种血型：A、B、AB和O型。输血 时，输血者与受血者必须符合图四的规定， 否则有生命危险，试设计一个电路，判断输 血者与受血者血型是否符合规定。（提示： 可用两个自变量的组合代表输血者的血型， 另外两个自变量的组合代表受血者的血型， 用输出变量代表是否符合规定。） 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 图四 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 （4） 按下表设计一个逻辑电路 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 a、设计要求：输入
9、信号仅提供原变量 ，要求用最少数量的2输入端与非门，画 出逻辑图； b、搭试电路，进行静态测试，验证逻 辑功能，记录测试结果； c、分析输入端B、C、D各处于什么状态 时能观察到输入端A信号变化时产生的冒险 现象； 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 e、在A端输入f=100KHZ1MHZ的方波信 号，观察电路的冒险现象，记录A和Y点的 工作波形图； f、观察用增加校正项的办法消除由于输 入端A信号变化所引起的逻辑冒险现象，画出 此时的电路图，观察并记录实验结果. d、估算此时出现的干扰脉冲宽度是门 平均传输延迟时间tpd的几倍； 南通大学电气工程学院 数字电子技术实验课程 下翻上翻退出 五、仪器与器材 （1）双踪示波器 YB4320型 1台 （2）函数发生器 YB1638型 1台 （3）数字试验箱 YB3262型 1台 （4）直流稳压电源 DF1701S型 1台 （5）万用表 MF78型 1只 （6）主要器材 74LS00 3片 74LS20 1片 74LS04 1片
