实验四--组合逻辑电路设计

组合逻辑电路实验报告引言组合逻辑电路是由与门、或门和非门等基本逻辑门组成的电路，它的输出仅仅依赖于当前的输入。

在本实验中，我们将学习如何设计和实现组合逻辑电路，并通过实验验证其功能和性能。

实验目的本实验的目的是让我们熟悉组合逻辑电路的设计和实现过程，掌握基本的逻辑门和组合逻辑电路的基本原理，并能够通过实验验证其功能和性能。

实验器材与预置系统本实验使用以下器材和预置系统：•模型计算机实验箱•功能切换开关•LED指示灯•逻辑门芯片实验内容1. 初级组合逻辑电路设计首先，我们将设计一个简单的初级组合逻辑电路。

根据实验要求，该电路需要实现一个2输入1输出的逻辑功能。

1.1 逻辑设计根据逻辑功能的要求，我们可以先用真值表来表示逻辑关系，然后根据真值表来进行逻辑设计。

假设我们需要实现的逻辑功能是“与门”（AND gate），其真值表如下：输入A输入B输出000010100111根据真值表，我们可以得到逻辑方程为：输出 = 输入A AND 输入B。

1.2 逻辑电路设计根据逻辑方程，我们可以得到逻辑电路的设计图如下：+--------------+------ A ---| || AND Gate |--- Output------ B ---| |+--------------+在这个设计图中，A和B为输入引脚，Output为输出引脚，AND Gate表示与门。

1.3 实验验证在实验过程中，我们可以通过观察LED指示灯的亮灭来验证逻辑电路是否正确实现了目标功能。

通过设置不同的输入A 和B，我们可以观察输出是否符合预期结果。

2. 高级组合逻辑电路设计接下来，我们将设计一个更复杂的高级组合逻辑电路。

这个电路由多个逻辑门连接而成，实现多个输入和多个输出的逻辑功能。

2.1 逻辑设计根据实验要求，我们可以先确定需要实现的逻辑功能，并用真值表来表示逻辑关系。

假设我们需要实现的逻辑功能是“四位全加器”（4-bit full adder），其真值表如下：输入A输入B输入C输出S进位输出Cout0000000110010100110110010101011100111111根据真值表，我们可以得到逻辑方程为：输出S = 输入A XOR 输入B XOR 输入C 进位输出Cout = (输入A AND 输入B) OR (输入C AND (输入A XOR 输入B))2.2 逻辑电路设计根据逻辑方程，我们可以使用多个逻辑门来实现四位全加器电路。

实验名称组合逻辑电路分析、设计与测试一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析与测试方法；2.掌握用门电路设计组合逻辑电路的方法。

二、实验原理1.组合逻辑电路的分析与测试组合逻辑电路是最常见的逻辑电路，即通过基本的门电路（比如与门，与非门，或门，或非门等）来组合成具有一定功能的逻辑电路。

组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式，或者列出真值表，从而确定该电路的逻辑功能。

组合逻辑电路的测试，就运用实验设备和仪器，搭建出实验电路，测试输入信号和输出信号是否符合理论分析出来的逻辑关系，从而验证该电路的逻辑功能。

组合逻辑电路的分析与测试的步骤通常是：（1）根据给定的组合逻辑电路图，列出输入量和中间量、输出量的逻辑表达式；（2）根据所得的逻辑式列出相应的真值表或者卡诺图；（3）根据真值表分析出组合逻辑电路的逻辑功能；（4）运用实验设备和器件搭建出该电路，测试其逻辑功能。

2.组合逻辑电路的设计与测试组合逻辑电路的设计与测试，就是根据设计的功能要求，列出输入量与输出量之间的真值表，通过化简获得输入量与输出量之间的逻辑表达式，然后根据逻辑表达式用相应的门电路设计该组合逻辑电路，然后运用实验设备与器件搭建实验电路，测试该电路是否符合设计要求。

组合逻辑电路的设计与测试的步骤通常是：（1）根据设计的功能要求，列出真值表或者卡诺图；（2）化简逻辑函数，得到最简的逻辑表达式；（3）根据最简的逻辑表达式，画出逻辑电路；（4）搭建实验电路，测试所设计的电路是否满足要求。

三、预习要求1.阅读理论教材上有关组合逻辑电路的分析与综合以及半加器等章节内容，以达到明确实验内容的目的。

2.查阅附录有关芯片管脚定义和相关的预备材料。

四、实验设备与仪器1.数字电路实验箱；2.芯片74LS00；74LS20。

五、实验内容1.半加器逻辑电路的分析与测试SC图5.5.1 半加器的逻辑电路（1） 根据图5.5.1写出中间量（1Z 、2Z 和3Z ）和输出量（S 和C ）关于输入量（A 和B ）的逻辑表达式。

实验四VHDL组合逻辑电路设计
一实验目的：
在学习了VHDL语言的语句，语法以及利用VHDL语言设计逻辑电路的基本方法之后，进行本次试验。

通过本次试验，使学生了解常见组合逻辑电路的VHDL描述，并且通过仿真，深入了解一种组合逻辑电路的功能和特性。

通过编辑VHDL程序熟悉VHDL 语言结构和词法元素的规则，了解常见的语法错误，学习利用QUARTUSII文本编辑器对VHDL语言程序进行编译，调试，并利用波形编辑器进行逻辑关系验证。

二实验内容：
本实验是一个设计型实验，利用所学VHDL语言，设计实现8421BCD码十进制转换。

通过本次试验，使学生能够熟练使用VHDL语言描述设计简单的组合逻辑电路。

进一步掌握VHDL描述的结构以及语法规则。

三实验仪器：
1.PC机一台
2.QUARTUSII软件
3.EDA实验箱
四实验原理：
8421BCD码—十进制转换的逻辑关系如下表所示。

输入输出
0000 1111111110
0001 1111111101
0010 1111111011
0011 1111110111
0100 1111101111
0101 1111011111
0110 1110111111
0111 1101111111
1000 1011111111
1001 0111111111
五实验步骤：
1.编译得到如图4.1所示。

图4.1 2.仿真得到如4.2所示波形。

图4.2
六实验总结。

通过本次试验，加深了我对常见组合逻辑电路的VHDL描述的了解，并且通过仿真，深入了解一种组合逻辑电路的功能和特性。

实验名称：组合逻辑电路一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法与测试方法；2、了解组合逻辑电路的冒险现象及消除方法。

二、实验器材需要与非门CC4011×3，异或门CC4030×1，或门CC4071×1。

CC4011引脚图CC4030引脚图CC4071引脚图三、实验内容及实验电路1、分析、测试用与非门CC4011组成的半加器的逻辑功能。

列出真值表并画出卡诺图判断是否可以简化。

图1由与非门组成的半加器电路A B S C2、分析、测试用异或门CC4030与与非门CC4011组成的半加器逻辑电路。

图2由异或门和与非门组成的半加器电路A B S C3、分析、测试全加器的逻辑电路。

写出实验电路的逻辑表达式，根据实验结果列出真值表与全加器的逻辑功能对比，并画出i S和i C的卡诺图。

图3由与非门组成的全加器电路A B1 i C i S i C4、设计、测试用异或门、与非门和或门组成的全加器逻辑电路。

全加和：()1-⊕⊕=i i i i C B A S 进位：()ii i i i i B A C B A C ⋅+⋅⊕=-1将全加器的逻辑表达式，变换成由两个异或门，四个与非门，一个或门组成；画出全加器电路图，按所画的原理图选择器件并在实验板上连线；进行功能测试并自拟表格填写测试结果。

电路图：A B 1-i C i S i C 5、观察冒险现象。

按图4接线，当1==C B 时，A 输入矩形波（MHz f 1=以上），用示波器观察输出波形，并用添加冗余项的方法消除冒险现象。

图4观察冒险现象实验电路四、实验预习要求1、复习组合逻辑电路的分析方法。

2、复习组合逻辑电路的设计方法。

3、复习用与非门和异或门等构成半加器和全加器的工作原理。

4、复习组合电路冒险现象的种类、产生原因和如何防止。

5、根据试验任务要求，设计好实验时必要的实验线路。

五、实验报告1、整理实验数据、图表，并对实验结果进行分析讨论。

竭诚为您提供优质文档/双击可除组合逻辑电路的设计实验报告篇一：数电实验报告实验二组合逻辑电路的设计实验二组合逻辑电路的设计一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。

2.熟悉组合电路的特点。

二、实验仪器及材料a)TDs-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。

b)参考元件：74Ls86、74Ls00。

三、预习要求及思考题1．预习要求：1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。

2)组合逻辑电路的功能特点和结构特点.3)中规模集成组件一般分析及设计方法.4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。

2.思考题在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？四、实验原理1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录2.用集成电路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）利用卡络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。

五、实验内容1．用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）设计一个一位全加器。

1）列出真值表,如下表2-1。

其中Ai、bi、ci分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；si、ci+1分别为本位和、本位向高位的进位。

2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。

3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74Ls86）和四2输入与非门（74Ls00）实现的表达式。

4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。

按图选择需要的集成块及门电路连线，将Ai、bi、ci接逻辑开关，输出si、ci+1接发光二极管。

改变输入信号的状态验证真值表。

2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（b），一枪打兔子（c）。

组合逻辑电路的分析和设计_实验报告组合逻辑电路的分析与设计实验报告院系：电⼦与信息⼯程学院班级：电信13-2班组员:盖兵（134********）邢帅成（134********）⼀、实验⽬的1、掌握组合逻辑电路的分析⽅法与测试⽅法。

2、掌握组合逻辑电路的设计⽅法。

⼆、实验原理通常逻辑电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两⼤类。

电路在任何时刻，输出状态只取决于同⼀时刻各输⼊状态的组合，⽽与先前的状态⽆关的逻辑电路称为组合逻辑电路。

1.组合逻辑电路的分析过程，⼀般分为如下三步进⾏：①由逻辑图写输出端的逻辑表达式；②写出真值表；③根据真值表进⾏分析，确定电路功能。

2.组合逻辑电路⼀般设计的过程为图⼀所⽰。

图⼀组合逻辑电路设计⽅框图3.设计过程中，“最简”是指按设计要求，使电路所⽤器件最少，器件的种类最少,⽽且器件之间的连线也最少。

三、实验仪器设备数字电⼦实验箱、电⼦万⽤表、74LS04、74LS20、74LS00、导线若⼲。

74LS00 74LS04 74LS20四、实验容及⽅法1 、设计4线-2线优先编码器并测试其逻辑功能。

数字系统中许多数值或⽂字符号信息都是⽤⼆进制数来表⽰，多位⼆进制数的排列组合叫做代码，给代码赋以⼀定的含义叫做编码。

(1)4线-2线编码器真值表如表⼀所⽰4线-2线编码器真值表(2)由真值表可得4线-2线编码器最简逻辑表达式为1Y =((I 0′I 1′I 2I 3′)′(I 0′I 1′I 2′I 3)′) ′0Y =((I 0′I 1I 2′I 3′)′( I 0′I 1′I 2′I 3)′)′(3)由最简逻辑表达式可分析其逻辑电路图4线-2线编码器逻辑图（4）按照全加器电路图搭建编码器电路，注意搭建前测试选⽤的电路块能够正常⼯作。

（5）验证所搭建电路的逻辑关系。

0I =1 1Y 0Y =0 0 1I =1 1Y 0Y =0 12I =1 1Y 0Y =1 0 3I =1 1Y 0Y =1 12、设计2线-4线译码器并测试其逻辑功能。

数字逻辑电路实验报告指导老师:班级:学号:姓名：时间：第一次试验一、实验名称：组合逻辑电路设计1二、试验目的：掌握组合逻辑电路的功能测试。

1、验证半加器和全加器的逻辑功能。

2、、学会二进制数的运算规律。

3、试验所用的器件和组件：三、74LS00 3片，型号二输入四“与非”门组件74LS20 1片，型号四输入二“与非”门组件74LS86 1片，型号二输入四“异或”门组件实验设计方案及逻辑图：四、/全减法器，如图所示：1、设计一位全加时做减法运时做加法运算，当M=1M决定的，当M=0 电路做加法还是做减法是由SCin分别为加数、被加数和低位来的进位，、B和算。

当作为全加法器时输入信号A分别为被减数，减数Cin、B和为和数，Co为向上的进位；当作为全减法时输入信号A 为向上位的借位。

S为差，Co和低位来的借位，1）输入/（输出观察表如下：（2）求逻辑函数的最简表达式函数S的卡诺图如下：函数Co的卡诺如下：化简后函数S的最简表达式为：Co的最简表达式为：2（3）逻辑电路图如下所示：、舍入与检测电路的设计：2F1码，用所给定的集成电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421为奇偶检测输出信号。

当电路检测到输入的代码大于或F2为“四舍五入”输出信号，的个数为奇数时，电路。

当输入代码中含1F1=1;等于5是，电路的输出其他情况F1=0 F2=0。

该电路的框图如图所示：的输出F2=1，其他情况输出观察表如下：（输入/0 1 0 0 1 01 0 1 0 0 11 1 1 0 0 01 0 1 1 1 11 0 0 1 0 11 0 1 0 0 11 0 0 1 1 01 1 1 0 1 11 0 1 1 0 011111求逻辑函数的最简表达式（2）的卡诺如下：函数F1 F2函数的卡诺图如下：的最简表达式为：化简后函数F2 的最简表达式为：F1）逻辑电路图如下所示；（3课后思考题五、化简包含无关条件的逻辑函数时应注意什么？1、答：当采用最小项之和表达式描述一个包含无关条件的逻辑问题时，函数表达式中，并不影响函数的实际逻辑功能。

实验四组合逻辑电路（2）组合逻辑电路（一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。

2、掌握常用中规模集成电路（MSI）的逻辑功能和使用方法。

二、实验设备与器件1、SAC-DG2实验台（SS01L模块）。

2、芯片74LS20、74LS00、74LS04、74LS153、74LS283、74LS853、万用表三、实验原理、内容、步骤(一)数据选择器数据选择器又叫“多路开关”。

数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。

数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图所示，图中有四路数据D0～D3，通过选择控制信号 A1、A0（地址码）从四路数据中选中某一路数据送至输出端Q。

数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件，它有2选1、4选1、8选1、16选1等类别。

数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输门开关和门电路混合而成的。

1、八选一数据选择器74LS15174LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图，功能如表。

选择控制端（地址端）为A2～A0，按二进制译码，从8个输入数据D0～D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，S为使能端，低电平有效。

1）使能端G＝1时，不论A2～A0状态如何，均无输出（Q＝0，Q＝1），多路开关被禁止。

2）使能端G＝0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0～D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。

如：A 2A 1A 0＝000，则选择D 0数据到输出端，即Q＝D 0。

如：2A 1A 0＝001，则选择D 1数据到输出端,即Q＝D 1，其余类推。

2、双四选一数据选择器 74LS153所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。

引脚排列如图，功能如表。

G 1、G 2为两个独立的使能端；A 1、A 0为公用的地址输入端；1D 0～1D 3和2D 0～2D 3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q 1、Q 2为两个输出端。

数字电路与逻辑设计实验报告实验三利用MSI设计组合逻辑电路(二)姓名：黄文轩学号：17310031班级：光电一班一、实验目的1.熟悉编码器.译码器数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。

2掌握用MSI设计组合逻辑电路的方法.二、实验器件1.数字电路实验箱数字万用表、示波器。

2.虚拟器件: 74LS151, 74LS00.三、实验预习1、使用数据分配器设计半加半减器半加半减器的真值表如下表所示：考虑到数据选择器的特性是根据传入的地址选择对应的数据，所以我们可以将S、A、B作为地址输入到74LS151的S2、S1、S0选择输入端，根据真值表的要求为D0~D7的数据输入端赋值(与高/低电平相连)，即可实现预期功能。

由于有两种不同的输出，我们需要两块74LS151来实现。

电路连接图如下所示：使用Multisum仿真检验正确性，以74LS197作为动态输入观察输出波形，仿真结果如下图所示：波形可以与真值表对应，我们判断这种电路接法是有效正确的。

二、使用74LS151设计逻辑单元逻辑单元的真值表如下图所示：74LS151输入端有三个，而目标逻辑单元有四个输入端，我们可以借助芯片的八个数据输入端置入第四个输入。

考虑对S1、S0、A的任一状态，输出Y可以表示为Y = f(B)的函数形式，因此只需要对每个状态，把B按照对应的逻辑接在D0~D7的数据输入端即可。

每个地址对应的逻辑如下表所示：这样我们可以得到使用一个与非门和74LS151芯片实现的逻辑单元，其电路图如下：使用Multisum仿真检验正确性，以74LS197作为动态输入观察输出波形，仿真结果如下图所示：同样实现了目标的逻辑功能，我们判断这种接法有效正确。

四、实验内容1、具体内容①AU(Arithmetic Unit,算术单元)设计，在实验箱上实现。

设计一个半加半减器，输入为S、A、B,其中S为功能选择口。

当S-0时输出A+B 及进位:当S=1时，输出A-B及借位。

电子技术实验报告4—组合逻辑电路的设计与测试系别课程名称电子技术实验班级实验名称实验四组合逻辑电路的设计与测试姓名实验时间学号指导教师报告内容一、实验目的和任务1.掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。

2.加深对基本门电路使用的理解。

二、实验原理介绍1、组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。

例如，根据与门的得知,可以用两个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系.逻辑表达式Z= AB =A B2、分析组合逻辑电路的一般步骤是：(1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；(2)化简和变换各逻辑表达式;(3)列出真值表；(4)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析,最后确定其功能。

3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是:(1)根据任务的要求,列出真值表;(2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式;(3)根据表达式,画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；(4)最后，用实验来验证设计的正确性。

4、组合逻辑电路的设计举例(1) 用“与非门”设计一个表决电路。

当四个输入端中有三个或四个“1”时，输出端才为“1”。

设计步骤：根据题意，列出真值表如表13-1所示,再填入卡诺图表13-2中.表13-1 表决电路的真值表表13-2 表决电路的卡诺图然后，由卡诺图得出逻辑表达式,并演化成“与非"的形式： ABD CDA BCD ABC Z +++=最后,画出用“与非门”构成的逻辑电路如图13-1所示：图13-1 表决电路原理图输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量,验证逻辑功能。

三、实验内容和数据记录1、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过,即三人以上包括三人），要求用2四输入与非门来实现.用74LS20实现逻辑函数的接线图实验测得真值表如下：DCBAZ。

组合逻辑电路的设计实验报告一、实验目的组合逻辑电路是数字电路中较为基础且重要的部分。

本次实验的主要目的是通过设计和实现简单的组合逻辑电路，深入理解组合逻辑电路的工作原理和设计方法，掌握逻辑门的运用，提高逻辑分析和问题解决的能力。

二、实验原理组合逻辑电路是指在任何时刻，输出状态只取决于同一时刻输入信号的组合，而与电路以前的状态无关。

其基本组成单元是逻辑门，如与门、或门、非门等。

通过将这些逻辑门按照一定的逻辑关系连接起来，可以实现各种不同的逻辑功能。

例如，一个简单的 2 输入与门，只有当两个输入都为 1 时，输出才为 1；而 2 输入或门，只要有一个输入为 1，输出就为 1。

组合逻辑电路的设计方法通常包括以下几个步骤：1、分析问题，确定输入和输出变量，并定义其逻辑状态。

2、根据问题的逻辑关系，列出真值表。

3、根据真值表，写出逻辑表达式。

4、对逻辑表达式进行化简和变换，以得到最简的表达式。

5、根据最简表达式，选择合适的逻辑门，画出逻辑电路图。

三、实验设备与器材1、数字电路实验箱2、集成电路芯片：74LS00（四 2 输入与非门）、74LS04（六反相器）、74LS08（四 2 输入与门）、74LS32（四 2 输入或门）等。

3、导线若干四、实验内容与步骤（一）设计一个一位全加器1、分析问题一位全加器有三个输入变量 A、B 和 Cin（低位进位），两个输出变量 S（和）和 Cout（进位输出）。

2、列出真值表｜ A ｜ B ｜ Cin ｜ S ｜ Cout ｜｜｜｜｜｜｜｜ 0 ｜ 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 ｜ 1 ｜｜ 1 ｜ 1 ｜ 0 ｜ 0 ｜ 1 ｜｜ 1 ｜ 1 ｜ 1 ｜ 1 ｜ 1 ｜3、写出逻辑表达式S ＝ A⊕B⊕CinCout ＝ AB ＋（A⊕B)Cin4、化简逻辑表达式S ＝ A⊕B⊕Cin 已最简Cout ＝ AB ＋（A⊕B)Cin ＝ AB ＋ ACin ＋ BCin5、画出逻辑电路图使用 74LS00、74LS08 和 74LS32 芯片实现，连接电路如图所示。

实验四组合电路中的竞争与冒险姓名：班级：学号：实验时间：一、实验目的1、观察组合电路中的竞争与冒险现象。

2、了解消除竞争与冒险现象的方法。

二、实验仪器及器件1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器。

2、74LS00、74LS20三、实验原理1、竞争冒险现象及其成因在组合逻辑电路中信号的传输可能通过不同的路径而汇合到某一门的输入端上。

由于门电路的传输延迟，各路信号对于汇合点会有一定的时差。

这种现象称为竞争。

这个时候如果电路的输出产生了错误输出，则称为逻辑冒险现象。

一般说来，在组合逻辑电路中，如果有两个或两个以上的信号参差地加到同一门的输入端，在门的输出端得到稳定的输出之前，可能出现短暂的，不是原设计要求的错误输出，其形状是一个宽度仅为时差的窄脉冲，通常称为尖峰脉冲或毛刺。

2、检查竞争冒险现象的方法在输入变量每次只有一个改变状态的简单情况下，如果输出门电路的两个输入信号A和是输入变量A经过两个不同的传输途径而来的，那么当输入变量的状态发生突变时输出端便有可能产生两个尖峰脉冲。

因此，只要输出端的逻辑函数在一定条件下化简成或则可判断存在竞争冒险。

3、消除竞争冒险现象的方法（1）接入滤波电路在输入端并接一个很小的滤波电容Cf，足可把尖峰脉冲的幅度削弱至门电中的阈值电压以下。

（2）引入选通脉冲对输出引进选通脉冲，避开险象。

（3）修改逻辑设计在逻辑函数化简选择乘积项时，按照判断组合电路是否存在竞争冒险的方法，选择使逻辑函数不会使逻辑函数产生竞争冒险的乘积项。

也可采用增加冗余项方法。

选择消除险象的方法应根据具体情况而定。

组合逻辑电路的险象是一个重要的实际问题。

当设计出一个组合电路，安装后应首先进行静态测试，也就是用逻辑开关按真值表依次改变输入量，验证其逻辑功能。

然后再进行动态测试，观察是否存在冒险。

如果电路存在险象，但不影响下一级电路的正常工作，就不必采取消除险象的措施；如果影响下一级电路的正常工作，就要分析险象的原因，然后根据不同的情况采取措施加以消除。

一实验目的1、观察组合电路中的竞争不冒险现象。

2、了解消除竞争不冒险现象的方法。

二实验仪器和器件1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器；2、器件：3 个 74LS00、1 个 74LS20、1 个 330PF 电容。

三实验预习1、复习与组合逻辑电路中的竞争与冒险现象的有关内容。

竞争(Competition): 在组合逻辑电路中，某个输入变量通过两条或两条以上的途径传到输出端，由于每条途径延迟时间不同，到达输出门的时间就有先有后，这种现象称为竞争。

把不会产生错误输出的竞争的现象称为非临界竞争。

把产生暂时性的或永久性错误输出的竞争现象称为临界竞争。

冒险(risk)：信号在器件内部通过连线和逻辑单元时，都有一定的延时。

延时的大小与连线的长短和逻辑单元的数目有关，同时还受器件的制造工艺、工作电压、温度等条件的影响。

信号的高低电平转换也需要一定的过渡时间。

由于存在这两方面因素，多路信号的电平值发生变化时，在信号变化的瞬间，组合逻辑的输出有先后顺序，并不是同时变化，往往会出现一些不正确的尖峰信号，这些尖峰信号称为"毛刺"。

如果一个组合逻辑电路中有"毛刺"出现，就说明该电路存在冒险。

竞争冒险(Competition risk)产生原因：由于延迟时间的存在，当一个输入信号经过多条路径传送后又重新会合到某个门上，由于不同路径上门的级数不同，或者门电路延迟时间的差异，导致到达会合点的时间有先有后，从而产生瞬间的错误输出。

2、画出用74LS00实现实验内容中F函数的逻辑图。

因为要用74LS00（2输入与非门）实现函数F的功能，所以我需要对函数F的表达式进行改变。

如下：F=AB + B’CD’+A’CD=AB + C(B’D’+A’D)=AB + C((B’D’)’(A’D)’)’=((AB)’(C((B’D’)’(A’D)’)’))’用计算机模拟电路软件画出电路图如下：3、写出F的真值表。

组合逻辑电路实验一一、实验目的1、熟悉半加器、全加器的实验原理，学习电路的连接；2、了解基本74LS系列器件（74LS04、00、32）的性能；3、对实验结果进行分析，得到更为优化的实验方案。

二、实验内容1、按照实验原理图连接电路。

2、实验仪器：74LS系列的芯片、导线。

实验箱内的左侧提供了插放芯片的地方，右侧有控制运行方式的开关KC0、KC1及KC2。

其中KC1用来选择实验序号。

序号为0时，手动进行。

自动运行时按加、减选择所做实验的序号。

试验箱内有分别用于手动和自动实验的输入的控制开关K n和S n。

3、三、实验原理实验原理图如下：四、实验结果及分析1、将实验结果填入表1-1表1-1 2、实验结果分析 由实验结果可得半加和： Hi=Ai ⊕Bi 进位： Ci=AiBi则直接可以用异或门和与门来实现半加器，减少门的个数和级数，提高实验效率。

实验二 全加器一、实验目的1、掌握全加器的实验原理，用简单的与、或非门来实现全加器的功能。

2、分析实验结果，得到全加器的全加和和进位的逻辑表达式，根据表达式用78LS138和与、或、非门来实现全加器。

二、实验内容同半加器的实验，先采用手动方式，再用自动方式。

用自动方式时选实验序号2。

三、实验原理四、实验结果及其分析表1-22、实验结果分析从表1-2中的实验结果可以得到：Si=Ai Bi 1-Ci +Ai Bi 1-Ci +A i B i C i-1=Ai ⊕Bi ⊕Ci-1 Ci=AiBi+AiCi-1+BiCi-1故Si=∑)7,4,2,1(m Ci=∑)7,6,5,3(m因此可用三—八译码器74LS138和与非门实现全加器，逻辑电路图如下：实验三 三—八译码器与八—三编码器一、实验目的1、进一步了解译码器与编码器的工作原理，理解译码和编码是相反的过程。

2、在连接电路时，注意译码器74LS138和编码器74LS148使能端的有效级，知道两者的区别。

3、通过实验理解74LS148是优先权编码器。

实验一 TTL集成逻辑门的参数测试一、实验目的1、了解TTL与非门各参数的意义。

2、掌握TTL集成门电路的逻辑功能和参数测试方法。

二、实验原理、方法和手段TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门，使用时，必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试，以确定其性能好坏。

本实验主要是对TTL集成与非门74LS20进行测试，该芯片外形为DIP双列直插式结构。

原理电路、逻辑符号和管脚排列如图1-1(a)、(b)、(c)所示。

图1-1 74LS20芯片原理电路、逻辑符号和封装引脚图1. 与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端有一个或一个以上的低电平时，输出端为高电平；只有输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。

(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。

)对与非门进行测试时，门的输入端接逻辑开关，开关向上为逻辑“1”，向下为逻辑“0”。

门的输出端接电平指示器，发光管亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。

与非门的逻辑表达式为：Q ABCD2. TTL与非门的主要参数（1）低电平输出电源电流I CCL与高电平输出电源电流I CCH与非门在不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。

I CCL 是指输出端空载，所有输入端全部悬空，（与非门处于导通状态），电源提供器件的电流。

I CCH 是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，（与非门处于截止状态），电源提供器件的电流。

测试电路如图1-2(a)、(b)所示。

通常I CCL >I CCH ，它们的大小标志着与非门在静态情况下的功耗大小。

导通功耗：P CCL =I CCL ×U CC 截止功耗：P CCH =I CCH ×U CC由于I CCL 较大，一般手册中给出的功耗是指P CCL 。

注意：TTL 电路对电源电压要求较严，电源电压V CC 允许在＋5±10%的电压范围内工作，超过5.5V 将损坏器件；低于4.5V 器件的逻辑功能将不正常。

一、页组合逻辑电路分析与设计实验报告二、目录1.页2.目录3.摘要4.背景和现状分析4.1逻辑电路的基础概念4.2组合逻辑电路的应用领域4.3当前组合逻辑电路设计的挑战5.项目目标5.1实验目的和预期成果5.2技术和方法论5.3创新点和实际应用6.章节一：逻辑门和基本组合电路7.章节二：组合逻辑电路的设计方法8.章节三：实验操作和数据分析9.章节四：实验结果和讨论10.结论与建议三、摘要四、背景和现状分析4.1逻辑电路的基础概念逻辑电路是数字电路的基本组成部分，它们执行基本的逻辑运算，如与、或、非等。

组合逻辑电路（CLC）是由多个逻辑门组成的电路，其输出仅取决于当前输入的组合，而与电路以前的状态无关。

这种电路广泛应用于各种电子设备中，从计算机处理器到简单的电子玩具。

4.2组合逻辑电路的应用领域组合逻辑电路在现代技术中扮演着关键角色。

它们是计算机处理器、数字信号处理器、通信设备和其他许多电子系统的基础。

随着技术的进步，组合逻辑电路的设计和应用也在不断扩展，例如在、物联网和高速通信领域。

4.3当前组合逻辑电路设计的挑战尽管组合逻辑电路的设计原理相对简单，但在实际应用中面临着一系列挑战。

这些挑战包括提高电路的速度和效率、减少能耗、以及设计更复杂的逻辑功能。

随着集成电路尺寸的不断缩小，量子效应和热效应也对电路的设计和性能提出了新的挑战。

五、项目目标5.1实验目的和预期成果本实验的主要目的是深入理解和掌握组合逻辑电路的设计原理和实验方法。

预期成果包括成功设计和实现一个具有特定功能的组合逻辑电路，并对其进行性能分析。

5.2技术和方法论实验将采用现代电子设计自动化（EDA）工具进行电路设计和仿真。

实验方法将包括理论分析、电路设计、仿真测试和性能评估。

5.3创新点和实际应用本实验的创新点在于探索新的设计方法和优化技术，以提高组合逻辑电路的性能和效率。

实验成果将有望应用于实际电子产品的设计和开发，特别是在需要高性能和低功耗的场合。

实验四组合逻辑电路研究（设计性实验）一、实验目的1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。

2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。

3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。

4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。

二、实验所用仪器设备1．Multisim10中的虚拟仪器2．Quartus II中的功能仿真工具3．GW48-EDA实验开发系统三、实验说明1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。

（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。

（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。

（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。

2. 常见的SSI和MSI的型号（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2输入与门74LS08等。

（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。

四、实验内容（一）基本命题1．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：（1）F1：检测到输入数字能被3整除。

（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。

（3）F3：检测到输入数字小于7。

实验四 组合逻辑电路的设计（二）一、实验目的1． 熟悉各种常用MSI 组合逻辑电路的功能与使用方法； 2． 掌握多片MSI 组合逻辑电路的级联、功能扩展； 3． 学会使用MSI 逻辑器件设计组合电路；4． 进一步培养查找和排除数字电路常见故障的能力。

二、实验器件1． 74LS151 八选一数据选择器 2． 74LS283 四位二进制全加器 三、实验原理见实验三。

四、设计举例例：使用全加器实现四位二进制相减。

原理：减去某个二进制数就是加上该数的补码（即反码加“1”），所以二进制数A 和B 相加，先将B 变为反码，然后与数A 相加，并令C1=1，即可。

电路如图4—1示：A 0A 2A 3A 1被减数减数B 0 B 1B 2B 3V CCC 4C 1C 0∑∑1∑2∑3∑0图 4-1例：设计一四变量输入组合逻辑电路。

当四个输入中有奇数个高电平“1”时输出高电平“1”，否则输出低电平“0”。

原理：设输入四变量为DCBA ，输出为Y ，其真值表入图4—2（a ）所示，输出函数Y 为：YB CDA BCD 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 0∙∙∙∙∙∙A(b)用八选一数据选择器实现四变量逻辑函数时，以其中3个变量做地址，另外一个变量做数据。

选DCB三变量作为地址，A为数据，画出电路图如图4—2（b）：五、实验内容1．用八选一数据选择器74LS151设计一个8421BCD非法码检测电路，当输入为非法码组时，输出为1，否则为零。

2．用全加器实现2位二进制数相乘。

六、实验报告要求1．画出各实验步骤的实验电路逻辑图，并分析实验结果。

2．总结MSI器件的功能及使用方法。