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1、计算机专业类课程实验报告课程名称：数字逻辑学院：计算机科学与工程专业：计算机科学与技术学生姓名：学号：指导教师：蔡世民日期：2013 年6 月30 日名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 29 页 -电子科技大学计算机科学与工程学院标 准 实 验 报 告（实验）课程名称数字逻辑电子科技大学教务处制表名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 29 页 -电 子 科 技 大 学实验报告学生姓名：学 号：指导教师：蔡世民实验地点：A2-402 实验时间：2013.6.22/28 实验室名称：国家级计算机实验示范中心实验 1 基本门电路的功能和特性及组合逻辑
2、电路实验【实验名称】基本门电路的功能和特性及组合逻辑电路实验【实验学时】4 学时【实验目的】掌握常用集成门电路的逻辑功能与特性掌握各种门电路的逻辑符号了解集成电路的外引线排列及其使用方法学习组合逻辑电路的设计及测试方法【实验内容】部分 TTL 门电路逻辑功能验证组合逻辑设计之全加器或全减器【实验设备】数字逻辑实验箱双踪示波器（记录波形时，应注意输入、输出波形的时间相位关系，在座标中上下对齐。）集成电路：7400、7404、7432、7486【实验步骤】1)在实验箱上插入相应的门电路，并把输入端接实验箱的逻辑开关，输出端接发光二极管，接好电源正负极，即可进行逻辑特性验证实验。将其逻辑特性制成表格
3、。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 29 页 -2)用 7400 连接的电路如图1.1 所示，其中M 端输入 HZ 级的连续脉冲，N 端输入 KHZ级的连续脉冲，X 和 Y 接逻辑开关，在XY 的四种输入组合下，用示波器观测A、B 及 F点的波形，并记录下来，写出F=f（M、N、X、Y）的逻辑表达式。3）实验电路如图1.2 所示，在X 端加入 KHZ 级的数字信号，逻辑开关AB 为 00、01、10、11 四种组合下，用示波器观察输入输出波形，解释AB 对信号的控制作用。4)用 7486 和 7400 搭出全加器或全减器电路，画出其电路图，并按照其真值表输入不同的逻
4、辑电平信号，观察输出结果和进位/借位电平，记录下来。思考题：第二题用 7486 和 7400 设计一个可控制的半加/半减电路，控制端X=0 时，为半加器，X=1 时为半减器。搭出电路并验证其运算是否正确。【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。
5、掌握了上述的分析方法和设计方法，即可对一般电路进行分析、设计，从而可以正确地使用被分析的电路以及设计出能满足逻辑功能和技术指标要求的电路。3）全加器/全减器相对半加器/半减器而言，考虑了进位/借位的情况，因此，输入端分别有三个，An（被加数/被减数），Bn（加数/减数）和Cn-1（低一位的进位/借位）。全加器的逻辑函数表达式11()iiiiiiiiiiSABCCA BCBC名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 29 页 -全加器真值表iAiB1iCiSiC0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0
6、1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 用与非门和异或门实现全加器的电路图：BiCi-1Ai=1=1&SiCi 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 29 页 -【实验数据记录及结果分析】1)经测试，发现所有发光二极管发光时都是高电平，低电平时不发光。2）对于本实验步骤2：FMXNYMXNYAMXBNY当 X 或 Y 等于 1时，发光二极管与脉冲同步闪烁；当 X=0 且 Y=0 时，发光二极管始终不发光。真值表M N X Y A B F 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 名师资料总结-精品
7、资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 29 页 -实验结果M N X Y A B F 亮亮0 0 亮亮熄亮亮0 1 亮熄亮亮亮1 0 0 亮亮亮亮1 1 0 熄亮实验结果与真值表完全相同3）对于本实验步骤3：()()YAXBAXBX A B Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 29 页 -4）按电路图搭好电路，依次调节三个输入端，观察输出端和借位端，记录下来：输入序列输出借位000 灭灭001 亮灭010 亮灭011 灭亮100 亮
8、灭101 灭亮110 灭亮111 亮亮结果与真值表完全相同。【思考题】：2、用 7486 和 7400 设计一个可控制的半加/半减电路，控制端X=0 时，为半加器，X=1 时为半减器。搭出电路并验证其运算是否正确。真值表：X AiBiSiCi0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 29 页 -画出卡诺图：对于输出：XAB 00 01 11 10 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 对于进位：XAB 00 01
9、11 10 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 因此，逻辑表达式：()iiiiiSABCB XA逻辑电路图：Ai Si Bi X Ci 根据电路图连接7400和 7486连接电路，观察输出端与借位端Ai Bi X 输出借位0 0 0 灭灭0 0 1 亮灭0 1 0 亮灭0 1 1 灭亮1 0 0 灭灭1 0 1 亮亮1 1 0 亮灭1 1 1 灭灭发现与真值表完全相同=1=1&名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 29 页 -【实验结论】很好验证了全加器、半加器的逻辑特性。通过对集成门电路的测试，设计和实现，熟悉了集成电路的接脚及使用，为进一步设计复杂电路的实验打下
10、了一定基础。【总结及心得体会】1.集成电路的Vcc 和 GND 端一定要正确接上电源端和接地端，不能接反。2.由于集成门电路直接接入输入端，可能导致出现输入延迟和干扰的现象。【对本实验过程及方法、手段的改进建议会】线路之间注意不要被缠乱影响电路。报告评分：指导教师签字：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 29 页 -实验 2 数值比较器、数据选择器【实验名称】数值比较器、数据选择器【实验学时】4 学时【实验目的】?掌握数值比较器和数据选择器的逻辑功能。?学习组合逻辑电路的设计及测试方法。【实验内容】?用 7486 和 7400、7404 搭出一位数值比较器电路，画出
11、其设计逻辑图，并验证它的运算。?利用 74153 选择器实现多数表决器，要求 3 个输入中有2 个和 3 个为 1 时，输出 Y为高电平，否则Y 为低电平。画出实验电路图，并简述实现原理。?用 7400、7404、7432 实现上题的多数表决器。【实验设备】?数字逻辑实验箱?导线若干?集成电路：7400、7486、7404、74153【实验步骤】1.用 7486 和 7400、7404 搭出一位数值比较器电路，画出其设计逻辑图，并验证它的运算。2.利用 74153 选择器实现多数表决器，要求3个输入中有2 个和 3 个为 1 时，输出 Y 为高电平，否则Y 为低电平。画出实验电路图，并简述实现
12、原理。3.用 7400、7404、7432 实现上题的多数表决器。思考题：1.设计一个二位数值比较器电路。2.如果在此基础上增加一个主裁判，构成四人判决电路，应该如何设计？即，只有当三个副裁判中多数赞成且主裁判也赞成时有效。做出其真值表并设计组合电路。【实验原理】1)几条重要的逻辑代数定理如表2.1 所示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 29 页 -2)一位数值比较器的真值表如表2.2 所示。根据其真值表，化简其逻辑表达式，并将其转化成为异或、与非的形式，按照要求搭建电路。输出接发光二极管，输入接开关。记录下比较结果。由此可以得出LGM 的逻辑表达式：LAB=(
13、)1AABGABAB=ABMAB=()1BAB由此设计电路图如下：L A G B M 3）数据选择器是一种能接受多个数据输入，而一次只允许一个数据输出的逻辑部件。它的功能是根据译码条件选择通道，传送数据。双4 选 1 数据选择器74153 的引脚图如图2.1 所示。其中，AD 为数据输入端，Y 为输出端，S1、S0 称为地址输入端。S1、S0 的状态起着从 4 路输入数据中选择哪1 路输出的作用。Gn 为使能端，低电平有效，Gn=0 时，数据选择器工作；Gn=1 时，电路被禁止，输出0，输出状态与输入数据无关。注意S1、S0 地址在集成块中由2 个 4 选 1 共用，高位为S1，低位为 S0，
14、S1S0=01 时，Y=B，S1S0=10 时，Y=C。其真值表如表2.3 所示。&1&11名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 29 页 -4）判决电路真值表真值表如表 2.4 所示，根据真值表得到逻辑关系式如下：74153的输出逻辑表达式如下：74153的输出逻辑表达式如下：令 P1=S1，P2=S0，将以上两个等式进行比对，可以得到：A=0 B=C=P3 D=1 根据上述分析即可画出3 人判决电路的逻辑组合电路。012121321321321321321321PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPY01010101SDSSCSSSBSSAY名师资料总结-精
15、品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 29 页 -电路图如下：3)用 7400、7404、7432 实现上题的多数表决器。由：可以设计电路图如下：P1 P2 Y P3 Y思考：如何设计一个2 位数值比较器电路？设计一个二位数值比较器P3 P2&11 1 1Y 12123123121323YPPPP PPP PPPPPP P1 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 29 页 -真值表：A0B0A1B1L G M 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0
16、 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 卡诺图如下：对于 L：A0B0A1B100 01 11 10 00 0 0 0 0 01 1 0 0 0 11 1 1 0 1 10 1 1 0 0 所以：01011001LA AB A BA B B对于 G：A0B0A1B100 01 11 10 00 1 0 0 0 01 0 1 0 0 11 0 0 1 0 10 0 0 0 1 显然：0011001100110011GA B A BA B A BA B ABA B A B对于 M A0B0A1B100 01 11 10 00 0 1 1 1 01 0 0 1 1 11 0 0 0 0 10 0 0 1 0 所以01001011MA AA B BB A B名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 29 页 -思考：如
