数字电路与逻辑设计实验实验二

中山大学南方学院

电气与计算机工程学院

课程名称： 数字电路与逻辑设计实验 实验题目： 组合逻辑电路分析与设计

2020年06月22日

电气与计算机工程学院实验报告

附：实验报告

专业： 电子信息科学与技术 年级： 18 完成日期： 2020年6月21日 学号： 182018010 姓名： 叶健行 成 绩：

一、实验目的

（一）掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能。 （二）掌握组合逻辑电路的设计方法,并能用最少的逻辑门实现之。 （三）熟悉示波器的使用。

二、实验原理

（一）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。

（二）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。

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。

三、实验过程

（一）设计一个代码转换电路，输入为4位8421码输出为4位循环码。循环码见表

1所示。

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G3 G2 G1 G0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 表 1 循环码表

（二）用逻辑开关模拟二进制代码输入，并把输出接“0-1”显示器检查电路，看电路是

否正常工作。

（三）用集成异步下降沿触发的异步计数器74LS197构成十六进制计数器作为代码转

换电路的输入信号源。74LS197的CPA作为时钟输入，QA与CPB连接，则QD、QC、QB和QA就是十六进制计数器的输出。将QD、QC、QB和QA接“0-1”显示器，CPA接手动单步脉冲。十六进制计数器工作正常后，将QD、QC、QB和QA连接到代码转换的输入端，作为8421码输入，注意：在把197的输出接入代码转换输入之前，先要断开原来作为8421码输入的逻辑开关。检查电路工作是否正常工作。有关74LS197的资料参阅附录。

（四）10KHz的方波作为计数器的脉冲，用示波器观察并记录CP、 QD、QC、QB、QA 和G3、G2、G1、G0的波形。注意电压波形图之间的相位关系。 （五）思考分析：组合电路的分析。多功能发生电路的逻辑表达为：

Y=F1AB.F2AB.F3AB.F4AB

F4F3F2F1取不同组合，则可得到以A、B为输入变量的各种逻辑函数。本内容不需要实验实现。

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F4 F3 F2 F1 Y Y0=1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 AB Y1=(AB)' Y2=AB' Y3=AB' Y4=A'B Y5=A'B Y6=0 Y7=0 Y8=AB Y9=0 Y10=0 Y11=0 Y12=0 Y13=0 Y14=0 Y15=0 表 2 多功能发生电路函数表

A B Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 表 3 各函数真值表

参考资料：

异步计数器74LS197组成与工作原理（引脚定义参见附录）

QD QC QB QA

8进制计数器 2进制 计数器 74LS197 Cr LD CPB CPA 74LS197内部由一个8进制计数器和一个2进制计数器组成，它们可以独立工

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作，也可以串连组成一个16进制计数器。Cr和LD两个低电平有效的控制信号是两个计数器共用的，当Cr为低电平时，输出QA、QB、QC、QD 清零，LD为低电平时，把来自输入端ABCD的电平送入QA、QB、QC、QD ，因LD容易受到外来干扰，在使用时需常接高电平。

图 1 QD

图 2 QC

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