设计与测试组合逻辑电路的实验

一、实验目的

掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

二、实验原理

1. 组合逻辑电路设计的一般过程

① 根据任务要求列出真值表。

② 通过对卡诺图或逻辑表达式的简化，得出最简的逻辑函数表达式。

③ 选择标准器件实现此逻辑函数。

逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能简化。由于实际使用时要考虑电路工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本，是逻辑设计者的目标。

2. 组合逻辑电路设计举例

用与非门设计一个表决电路，当4个输入端中有3个或4个为1时，输出端为1。

设计步骤：

① 列出真值表，如表2.5.1所示。

表2.5.1 真 值 表

图2.5.1 组合逻辑电路的卡诺图

② 画出卡诺图，如图2.5.1所示。由卡诺图得出逻辑表达式，并化成“与非”的形式，即

③ 画出用“与非门”构成的逻辑电路，如图2.5.2所示。(www.xing528.com)

图2.5.2 表决电路逻辑图

三、实验设备与器件

+5 V直流电源；逻辑电平开关；0-1指示器；直流数字电压表；继电器；蜂鸣器；CC4011 （或74LS00），CC4012（或74LS20）。

四、实验内容

① 设计一个4人无弃权表决电路（多数赞成则提案通过），要求用4输入二与非门实现。

要求按前文所述的设计步骤进行，直到电路逻辑功能符合设计要求为止。

② 设计一个保险箱的数字代码锁，该锁有规定的4位代码A，B，C，D的输入端和一个开锁钥匙孔信号E的输入端。锁的代码由实验者自编。如输入代码与该锁设定的代码一致，保险箱被打开（Z1=1）；如果输入代码与设定代码不一致，电路将发出报警信号（Z2=1）。要求使用最少的与非门来实现，测试并记录实验结果。

提示：实验时锁被打开，用实验板上的继电器吸合与LED发光二极管点亮表示；在未按规定按下开关键时，防盗蜂鸣器响。

五、预习要求

根据实验任务要求设计组合电路，并根据所给的标准器件画出逻辑图。

六、实验报告要求

① 写出实验任务的设计过程，画出设计电路图。

② 对所设计的电路进行测试，记录测试结果。

③ 谈谈对组合电路设计的体会。