实验三 SSI组合逻辑电路的设计与制作精品PPT课件
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组合逻辑电路的分析和设计PPT课件
(3) 列函数表达式
F2 m(1,2) d(3,5,6,7) F1 m(1,4) d(3,5,6,7)
第35页/共228页
F2 m(1,2) d(3,5,6,7) F1 m(1,4) d(3,5,6,7)
(4) 逻辑函数的化简
a. 化简F2
BC
A 00 01 11 10
0
1 1
种不同的编码器，如二进制编码器、优先编码器和 8421BCD编码器等。 1. 二进制编码器
用n位二进制代码对N=2n个一般信号进行编码 的电路，叫做二进制编码器。 二进制编码器也称之为2n –n线二进制编码器。
第42页/共228页
(1) 二进制编码器的主要特点
任何时刻只允许输入一个有效信号，不允许同时出现 两个或两个以上的有效信号，因而其输入是一组有约束(互 相排斥)的变量。
第22页/共228页
⑵ 写出逻辑函数表达式
由真值表写出逻辑函数表达式。
⑶ 对逻辑函数式进行化简和变换 根据选用的逻辑门的类型，将函数式化简或变换
为最简式。选用的逻辑门不同，化简的形式也不同。 ⑷ 画出逻辑电路图
根据化简后的逻辑函数式，画出门级逻辑电路图。 在实际数字电路设计中，还须选择器件型号。
第23页/共228页
& B
& B
L CA CB
L CA CB
若用集成门实现与或式，至少需要两种类型的门电路。
若用集成门实现与非式，则仅需要一种类型的门电路。
第29页/共228页
[例7] 试用与或非门设计一个操作码形成器，如图所 示。当按下*、+、-各个操作键时，要求分别产生乘 法、加法和减法的操作码01、10和11。
2. 组合逻辑电路的主要特点 a. 电路中就不包含记忆性元器件; b. 而且输出与输入之间没有反馈连线; c. 门电路是组合电路的基本单元。 d. 输出与电路原来状态无关。
用小规模集成电路(SSI)设计组合逻辑电路
实训三用小规模集成电路（SSI）设计组合逻辑电路一、实训目的1．初步学会将一个实际问题转变成逻辑问题的方法；2．初步熟悉用门电路设计组合逻辑电路的方法及其检测方法。
二、设计内容（设计内容任选其一完成）1．设计一个单输出逻辑电路。
电路功能：三人表决器，当同意的人数为二人或三人时，此逻辑事件发生，否则不发生。
用与非门和或非门完成电路设计（CD4001．CD4002）。
2．设计一个多输出逻辑电路。
电路功能：列车发车信号控制电路。
列车分特快、直快和慢车，发车优先顺序为：特快、直快、慢车。
电路在同一时间内只给具有优先权的列车发出开车信号。
三个车的到达与否以逻辑开关表示，到达为1，未到达为0。
发车信号用三种颜色的二极管的状态来表示，特快发车信号为红灯亮、直快发车信号为黄灯亮、慢车发车信号为绿灯亮。
用与非门和非门完成电路设计。
（74LS00．74LS10．74LS04）三、实训原理、步骤及要求（一）原理在实际工作中常遇到这样的问题：给定一定的逻辑功能，要求用门电路器件实现给定逻辑功能，这就是组合逻辑电路的设计的任务。
使用小规模集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：1．根据实际问题对逻辑功能的要求，定义输入、输出变量，；2．列出真值表；3．写出逻辑函数的最小项表达式；4．对表达式进行化简，并转换成与所提供的集成电路类型相同的表达式；5．画出逻辑原理图，并进行验证；6．画出接线图。
（二）设计步骤及实验要求1．设计一（1）输入、输出变量的定义：（2）真值表（3）逻辑表达式（4）原理图（5）接线图（6）功能验证2．设计二（1）输入、输出变量的定义：（2）真值表（3）逻辑表达式（4）原理图（5）接线图（6）功能验证。
实验三利用SSI设计组合逻辑电路
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，独立设计电路； 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、实验设备及器件五、设计举例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CF2) 输出逻辑函数化简与变换 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。
要求：ABCD：E ： Z 1 ： Z 2 ：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。
数字电子电路技术 第三章 SSI组合逻辑电路的分析与设计 课件
表3-1 例3-1真值表
第四步：确定电路的逻 辑功能。
由真值表可知，三个变
量输入Ａ，Ｂ，Ｃ，只有两
个及两个以上变量取值为1 时，输出才为1。可见电路 可实现多数表决逻辑功能。
Ａ ＢＣ F ０ ００ ０ ０ ０１ ０ ０ １０ ０ ０ １１ １ １ ００ ０ １ ０１ １
１ １０ １
21.10.2020
h
11
2. 组合逻辑电路设计方法举例。
例3-3 一火灾报警系统，设有烟感、温感和 紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警， 只有当其中有两种或两种以上类型的探测器发出火 灾检测信号时，报警系统产生报警控制信号。设计 一个产生报警控制信号的电路。
解：(1)分析设计要求，设输入输出变量并逻辑赋值；
用方法和应用举例。
21.10.2020
h
4
３.1 SSI组合逻辑电路的分析和设计
小规模集成电路是指每片在十个门以下的集成芯片。
3.1.1 组合逻辑电路的分析方法
所谓组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑 电路图，求出电路的逻辑功能。
1. 分析的主要步骤如下： (1)由逻辑图写表达式； (2)化简表达式； (3)列真值表； (4)描述逻辑功能。
21.10.2020
h
18
对M个信号编码时，应如何确定位数N？
N位二进制代码可以表示多少个信号？
例：对101键盘编码时，采用几位二进制代码？ 编码原则：N位二进制代码可以表示2N个信号， 则对M个信号编码时，应由2N ≥M来确定位数N。
例：对101键盘编码时，采用了7位二进制代码 ASCⅡ码。27＝128＞101。
０１１１
１０００
１０１１
１１０１
１ １ １ １ 21.10.2020
第3单元组合逻辑电路的分析与设计PPT课件
本单元学习指导
➢ 各种组合逻辑电路在功能上千差万别，但其分 析方法和设计方法都是共同的。掌握了一般的分析方 法，可得知任何给定电路逻辑功能；掌握基本的设计 方法，就可据已知的实际要求设计获得相应的逻辑电 路。
21
实验三 组合逻辑电路设计之 密码锁、8线-3线编码器
一．实验目的
➢1．掌握组合逻辑电路的设计方法。 ➢2．用实验验证设计电路的逻辑功能。 ➢3．掌握编码的概述，为后继内容做准备。
设三人的意见为变量A、B、C，表决结果 为函数L。对变量及函数进行如下状态赋值： 对于变量A、B、C，设同意为逻辑“1”； 不同意为逻辑“0”。对于函数L，设事情
通过为逻辑“1”；没通过为逻辑“0”。
真值表
14
（2）由真值表写出逻辑表达式：
LA B CAB CAC BABC
（3）化简.
LABC ABCAC BABC A(B CC)BC (AA)A(CBB) AB BC AC
15
（4）画出逻辑图 .
如果要求用与非门实现该逻辑电路，就应将表达式转换成与非—与 非表达式： LA B B C A C ABC AC
画出逻辑图如图所示。
16
（2）列逻辑真值表。由于每一时刻只有一个 输入端，所以输入组合只有8组，而不用列28 次输出组合。
17
2．组合逻辑电路设计举例
例3.16 ： 设计一个8输入3输出的二进制编码电 路，即8-3线编码器。要求，每一时刻只有一 个输入键接通高电平，即为“1”，当不同的输 入键为“1”时，会有一个对应二进制码输出。
（4）简述其逻辑功能。
A、B表示两个1位 二进制的加数，S 是它们相加的本位 和，C是向高位的 进位。这种电路可 用于实现两个1位 二进制数的相加， 它是运算器中的基 本单元电路，称为 半加器。
组合逻辑电路的设计要求学版PPT课件
27.02.2021
.
10
思考题
1. 用LED显示高低电平时，为什么要串接一个电阻？ 该电阻值如何选择？
2. 共阳极与共阴极七段显示发光管有何区别？在使 用上如何处理？
3. 将共阳极七段显示发光管LED改为共阴极七段显 示发光管LED，对电路如何处理？
4. 什么是高有效译码器？什么是低有效译码器？
4. 电子线路设计、实验、测试，谢自美，武汉： 华中科技大学出版社，2000年。
27.02.2021
.
13
数字显示电路
组合逻辑电路设计Biblioteka 27.02.2021.
1
教学意图
数字显示电路实验将传统的四个分离的基本实验： 基本门实验，编码器、译码器、七段显示器实验， 加法器实验和比较器实验综合为一个完整的设计型 的组合电路综合实验。通过本实验要求学生熟悉各 种常用中规模集成电路组合逻辑电路的功能与使用 方法，学会组装和调试各种中规模集成电路组合逻 辑电路，掌握多片中小规模集成电路组合逻辑电路 的级联、功能扩展及综合设计技术，使学生具有数 字系统外围电路、接口电路方面的综合设计能力。
27.02.2021
.
8
功能扩展
3. 将输入8421BCD码转换成为余3码显示。 设计要求：操作面板左侧有10个按键，编号为0到9数字，面
板右侧有2个共阳7段显示器，操作面板如图所示 （P210）。设计一个电路：当你按下按键后，七段显 示器显示按下数字加3的数字。右侧低位7段显示器显示 个位数字，左侧7段显示器显示十位数字。若同时按下 几个按键，优先级别的顺序是9到0。 器件：1个加法器，2个8线—3线优先编码器（74LS148），2 个四2输入与非门和2个显示译码器（74LS47）。
实验三 SSI组合逻辑电路的设计与制作
• 思考题： 通过具体的电路设计，并验证后，你认为组合逻辑电路设 计的关键点或关键步骤是什么？
----完---2005年10月10日制
A B C
?
F
分析: 设：表决赞成为‘‘1”， 不赞成为 ‘‘０”
电路设计:
• １、根据题意有 输入变量 3个 输出变量 1个 • ２、写出三输入逻辑变 量的真值表 • 3、分析输入输出逻辑 关系 • 4、根据真值表写出逻 辑表达式
输 Ａ ０ ０
入 Ｂ ０ ０ Ｃ ０ １
输出 Ｆ
０
０ １ １ １
１
输出Z
S1
S0
且：当S1 S0 = 0 0 时， Z = 0 当S1 S0 = 0 1 时， Z = A 当S1 S0 = 1 0 时， Z A 当S1 S0 = 1 1 时， Z = 1
附电路设计：
• 根据题意有输入变量 3个 输出变量 1个 • 画出三输入变量的真 值表 • 分析输入、输出间的 关系 • 写出逻辑表达式 • 化简,画出逻辑电路图
要求： 完成理论设计，写出设计全过程， 不验证。
• 3、用与非门设计一个开关控制的报警电路。
某设备有A、B、C三个开关，当开关A接通时开关B 才能接通，开关B接通时开关C才能接通，违反操作规 程，则发出报警信号。 约定：开关闭合为“1”，断开为“0” 报警为“1”， 不报警为“0” 要求： 写出设计的全过程 画出设计电路图并实验验证
0 T 0 T 1 T 0 T
1
1 1
0
1 1
1
0 1
1 T
1 T 1
F
找出故障所在位置
电路设计演示完毕
四、实验内容：
• 1、测试74LS00集成逻辑门电路的逻辑功能。 • 2、设计一个能比较一位二进制数A与B大小的 比较电路，用L1、L2、L3分别表示三种状态， 即 L1（A>B)，L2 (A=B)，L3 (A<B)。
----完---2005年10月10日制
A B C
?
F
分析: 设：表决赞成为‘‘1”， 不赞成为 ‘‘０”
电路设计:
• １、根据题意有 输入变量 3个 输出变量 1个 • ２、写出三输入逻辑变 量的真值表 • 3、分析输入输出逻辑 关系 • 4、根据真值表写出逻 辑表达式
输 Ａ ０ ０
入 Ｂ ０ ０ Ｃ ０ １
输出 Ｆ
０
０ １ １ １
１
输出Z
S1
S0
且：当S1 S0 = 0 0 时， Z = 0 当S1 S0 = 0 1 时， Z = A 当S1 S0 = 1 0 时， Z A 当S1 S0 = 1 1 时， Z = 1
附电路设计：
• 根据题意有输入变量 3个 输出变量 1个 • 画出三输入变量的真 值表 • 分析输入、输出间的 关系 • 写出逻辑表达式 • 化简,画出逻辑电路图
要求： 完成理论设计，写出设计全过程， 不验证。
• 3、用与非门设计一个开关控制的报警电路。
某设备有A、B、C三个开关，当开关A接通时开关B 才能接通，开关B接通时开关C才能接通，违反操作规 程，则发出报警信号。 约定：开关闭合为“1”，断开为“0” 报警为“1”， 不报警为“0” 要求： 写出设计的全过程 画出设计电路图并实验验证
0 T 0 T 1 T 0 T
1
1 1
0
1 1
1
0 1
1 T
1 T 1
F
找出故障所在位置
电路设计演示完毕
四、实验内容：
• 1、测试74LS00集成逻辑门电路的逻辑功能。 • 2、设计一个能比较一位二进制数A与B大小的 比较电路，用L1、L2、L3分别表示三种状态， 即 L1（A>B)，L2 (A=B)，L3 (A<B)。
SSI组合逻辑电路的设计实验原理
数字逻辑实验箱
优利德UT 803 台式数字万用表
3. 实验原理
SSI组合逻辑电路设计基本步骤
4. 实验内容
一、基本实验任务 设计一个三人无弃权表决电路。
电路功能：三人无弃权表决，少数服从多数。 2. 设计一个一位8421码的检码电路。电路功能：当输入数码等于或大于1010时，电路
输出“1”；否则输出为“0”。
二、扩展实验任务 1. 设计一个列车发车信号控制电路。
电路功能：列车分高铁、动车和特快，发车优先顺序为高铁→动车→特快。电路在同一时间 内只给具有优先权的列车发出开车信号。
2. 设计一个带钥匙型三位密码锁电路。电路功能：用钥匙开箱时，若输入密码符合设定密码， 则开锁；否则，电路发出报警信号。
Hale Waihona Puke 5. 实验预习要求1. 预习实验原理，回答实验指导书“五、实验预习要求”中的问题。 2. 查阅集成数字电路器件的芯片74LS20引脚图和功能表。 3. 归纳组合逻辑电路的设计步骤。 4. 完成实验报告中实验内容的预习部分。
SSI组合逻辑电路的设计 实验原理
内容提要
1. 实验目的 2. 实验仪器与器材 3. 实验原理 4. 实验内容 5. 实验预习要求
1. 实验目的
➢ 掌握SSI组合逻辑电路的基本设计方法。 ➢ 掌握组合逻辑电路的调试方法，学会排除一般数字电路故障。 ➢ 了解组合逻辑电路的竞争冒险现象。
2. 实验仪器与器材
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• 5、画出三输入变量的 卡若图
• 6、 填入 函数式
BC
A
00 01
0
11
10
1
• 7、画圈，卡若图化简
1
1
1
1
• 8、最简逻辑表达式
F AB AC BC
AC
BC
AB
9、将与或式划成与非式： F AB AC BC
F AB AC BC
10、画出逻辑电路图
F AB • AC • BC
将74LS00 的1Y、2Y、 3Y分别接 74LS10的 1A、1B、 1C
将74LS10 的1Y接输出 指示器LED
• 验证表3-1真值表
AB C Y
00 0
0
T
00 1
0
T
01 0
0
T
01 1
1
T
10 0
0
T
10 1
1
T
11 0
1
T
11 1
1
T
结论：电路实现预期的功能
电路故障的检查：
AB C Y 0 0 0 0T 0 0 1 0T 0 1 0 0T 0 1 1 1T 1 0 0 0T 1 0 1 1T 1 1 0 1T
输出Z
附电路设计：
A
S1
S0
F
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
• 根据题意有输入变量 3个 0 11源自输出变量 1个10
0
1
0
1
1 1
• 画出三输入变量的真 值表
1
1
0
0
1
1
1
• 分析输入、输出间的 关系
1 0
• 写出逻辑表达式
1
• 化简,画出逻辑电路图
最简电路图：
S1S0
A 00 01
11 10
0
11
1
11
B
?
F
C
分析: 设：表决赞成为‘‘1”， 不赞成为 ‘‘０”
电• １路、设根据计题:意有
输入
输出
输入变量
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｆ
输出变量
０
０
０
０
０
１
0
• ２、写出三输入逻辑变3个 ０ １
０
0
量的真值表
1个 ０ １
１
• 3、分析输入输出逻辑 关系
１
０
０
１
０
１
１
１
０
0 1
• 4、根据真值表写出逻
11
1
0
辑表达式
1
1
1
2、组合逻辑电路的设计方法：
• 分析题意，确定逻辑命题中 的输入逻辑变量和输出逻辑 变量
• 根据输入逻辑变量列出真值 ? 输入 表
• 分析真值表，得出输入、输 出的关系
组合逻辑电路
? 输出
• 写出输出函数的逻辑表达式，
并化简
• 根据最简逻辑表达式画出逻 辑电路图
注意:有几个输出变量, 电路就有几个输出端
AS0
A
A
&
S1
S0
AS1
&
F
>
& AS0
五、实验报告要求：
• 实验内容1为必做内容。 • 实验内容2为理论设计内容，不验证。 • 实验内容3、4电路设计题任选一题。
要求： 完整的设计步骤， 实验验证， 电路调试合格后，检查操作、评分。
• 总结组合逻辑电路设计方法。
• 思考题： 通过具体的电路设计，并验证后，你认为组合逻辑电路设
1 1 1 1F
找出故障所在位置
电路设计演示完毕
四、实验内容：
• 1、测试74LS00集成逻辑门电路的逻辑功能。
• 2、设计一个能比较一位二进制数A与B大小的 比较电路，用L1、L2、L3分别表示三种状态， 即 L1（A>B)，L2 (A=B)，L3 (A<B)。
要求： 完成理论设计，写出设计全过程， 不验证。
• 3、用与非门设计一个开关控制的报警电路。
某设备有A、B、C三个开关，当开关A接通时开关B 才能接通，开关B接通时开关C才能接通，违反操作规 程，则发出报警信号。
约定：开关闭合为“1”，断开为“0” 报警为“1”， 不报警为“0”
要求： 写出设计的全过程 画出设计电路图并实验验证
附：电路设计： A B C
Y
0
0
0
0
0
1
0
3个 0
1
0
1
• 根据题意有输入变量 1个 0
1
1
1
1
0
0
输出变量
1
0
1
1
• 画出三输入变量的真
1
1
0
0
值表
1
1
1
1
• 分析输入、输出间的
0
关系
• 写出逻辑表达式
0
F ABC ABC ABC ABC
最简电路图： F AB BC
F AB BC
F AB • BC
BC 00 01 11 10
电路组装和调试：
• 写出实验芯片的型号 • 检查连接导线，测量门电路的逻辑功能，选择
好的逻辑门，画出实验电路图 • 组装实验电路 • 按设计真值表操作电路输入端,观察输出端，验
证结果 • 得出实验结论 • 电路的故障的排除（用逐点测试法）
3、设计举例：
• 用与非门设计一个三人无弃权的表决电路.
A
• 数字系统常用的部件：
组合逻辑电路 时序逻辑电路
• 二者的区别：
组合逻辑电路不含存储电路，无记忆功能。 时序逻辑电路是具有存储、记忆功能的电路。
输入 A0
A1 A2
组合逻辑电路
输出 Y0 Y1 Y2
• 组合逻辑电路的特点：
电路任一时刻的输出信号与该时刻的输入 信号有关，而与信号作用前的电路原状态 无关。
实验三、小规模组合逻辑 电路的应用
一 、实验目的：
• 掌握组合逻辑电路的设计及调试方法
• 了解用标准与非门实现逻辑电路的变 换方法及技巧
二、实验器材：
• 集成电路 74LS00 二片 • 数字电路学习机 • 万用表 • 连接线若干
三、实验原理： 集成电路的分类：
• 集成逻辑门按其集成度分有： 小规模集成电路SSI，集成度<10个门电路 中规模集成电路MSI，集成度10----100门电路 大规模集成电路LSI，集成度100----1000门电路 超大规模集成电路VLSI，集成度>1000门电路
A
A
0
111
B
1
1
C
A
&
AB
&
F
&
B
& &
BC
• 4、用与非门设计一个组合逻辑电路，其功 能示意如图所示：
输入A
组合电路
控制信号 S1 S0
且：当S1 S0 = 0 0 时， Z = 0 当S1 S0 = 0 1 时， Z = A 当S1 S0 = 1 0 时， 当S1 S0 = 1 1 时， Z = 1
计的关键点或关键步骤是什么？
结束语
最简逻辑电路图：
A &
F
B
& BC
&
C•
AC
&
选择实验芯片74LS00、74LS10各一片
附：74LS10引脚图：
• 74LS00逻辑功能的测试：略 • 74LS10逻辑功能的测试：略
实验步骤和方法:
• 测试74LS00、 74LS10逻辑功能。（略） • 选择74LS00的1、2、3门，74LS10的1门，画出
实验电路图。
A
1A
1Y
& 1B
1A
B
2A
2Y 1B
1Y
&
&
F
2B
1C
3A
C
&
3B
3Y
实验电路的连接：
• 将74LS00和 74LS10的缺 口方向朝左 插入IC插座 按实验电路
图连接电源线 将74LS00
的1A接K3， 2A接K4，3A 接K5
将74LS00 的1B接2A,
2B接3A,3B 接1A