实验三 利用SSI设计组合逻辑电路

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法；

2．熟悉集成组合电路芯片的逻辑功能及使用方法。

二、实验预习要求

1．复习组合逻辑电路的设计方法；

2．根据实验任务与要求，设计电路；

3．清楚本次实验所用集成门电路的管脚。

三、实验原理

在数字系统中，按逻辑功能的不同，可将数字电路分为两类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路在任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路原来的状态无关。

用SSI进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：

1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表；

2）利用卡诺图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式；

3）画出逻辑图；

 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。

掌握组合逻辑电路的设计方法，能让我们具有五彩缤纷的逻辑思维，通过逻辑设计将许多实际问题变为现实。

四、实验设备及器件

1．用与非门设计一个A、B、C三人表决电路。

设：A、B、C为输入变量，F为输出结果。变量取值为1表示赞成，取值为0，表示反对。F为1表示通过，为0表示反对。

1)列真值表

根据真值表，用卡诺图进行化简：

    F=AB+BC+CA

经两次求反，即得两级“与非”表达式

    F=AB+BC+CA =AB BC CA

3)画逻辑图

根据表达式，用与非门组成的逻辑电路如图3-1所示。

4)验证电路逻辑功能

按图接线，A、B、C分别接相应开关，F接指示灯，观察输入、输出状态。

 六、实验任务（下列实验内容任取其二）

1）用TTL四2输入与非门（74LS00）、二4输入与非门（74LS20）设计数字密码锁控制电路。

密码信号控制信号开锁信号报警信号

                                  要求：

                                      ABCD ：

                                          E ：

                                         Z1 ：

                                      Z2 ：

当控制信号：

E=1时，如密码正确，则开锁；

密码错误，报警

E=0时，不开锁，不报警

2）用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全减器。

要求：Ai、Bi、Ci分别为一个被减数、另一个减数、低位向本位的借位；Si、Ci+1分别为本位差、本位向高位的借位。

3）用与非门设计血型配对电路（判断输血者与受血者的血型符合规定的电路）。

要求：

人类由四种基本血型：A、B、AB、O型。输血都与受血者的血型必须符合下述原则：O型血可以输给任意血型的人，但O型血的人只能接受O型血；AB型血只能输给AB型血的人，但AB血型的人能接受所有血型的血；A型血能给A型与AB型血的人，而A型血的人能接受A型与O型血；B型血能给B型与AB型血的人，而B型血的人能接受B型与O型血。试设计一个检验输血者与受血者血型是否符合上述规定的逻辑电路，如果符合规定，输出高电平（提示：电路只需要四个输入端，它们组成一组二进制数码，每组数码代表一对输血与受血的血型对。）

约定：“00”代表“O”型；“01”代表“A”型

     “10”代表“B”型；“11”代表“AB”型

七、实验报告要求

1．写出设计步骤与电路工作原理；

2．分析实验结果；

3．总结实验过程中出现的故障和排除故障的方法。

八、电路功能验证（结论记录在实验原记录纸上）

⑴ 数字密码锁

在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？