1、东南大学电工电子实验中心实 验 报 告课程名称： 计算机结构与逻辑设计实验 第 一 次实验实验名称： 组合逻辑电路 院 （系）： 专 业： 姓 名： 学 号： 实 验 室: 实验组别： 同组人员： 实验时间： 2015 年 10 月 29 日 评定成绩： 审阅教师： 一、 实验目的 认识数字集成电路，能识别各种类型的数字器件和封装 掌握小规模组合逻辑和逻辑函数的工程设计方法 掌握常用中规模组合逻辑器件的功能和使用方法 学习查找器件资料，通过器件手册了解器件 了解面包板的基本结构、掌握面包板连接电路的基本方法和要求 了解实验箱的基本结构，掌握实验箱电源、逻辑开关和 LED 点平指示的用法 学习基
2、本的数字电路的故障检查和排除方法 学 Mulitisim 逻辑化简操作和使用方法 学习 ISE 软件操作和使用方法二、 实验原理1. 组合逻辑电路：组合逻辑电路又称为门网络，它由若干门电路级联（无反馈）而成，其特点是（忽略门电路的延时）: 电路某一时刻的输出仅由当时的输入变量取值的组合决定，而与过去的输入取值无关。其一般手工设计的过程为： 分析其逻辑功能 列出真值表 写出逻辑表达式，并进行化简 画出电路的逻辑图2. 使用的器件：1） 74HC00（四 2 输入与非门）：芯片内部有四个二输入一输出的与非门。2） 74HC20（双 4 输入与非门）：芯片内部有两个四输入一输出的与非门。注意，四输入
3、不能有输入端悬空。3） 74HC04（六反相器）：芯片内部有六个非门，可以将输入信号反相。当然，也可以通过 2 输入与非门来实现，方法是将其一个输入端信号加高电平。4） 74HC151（数据选择器）：其功能犹如一个受编码控制的单刀多掷开关，可用在数据采集系统中，选择所需的信号。它有 8 个与门，各受信号 A2、A1、A0 的一组组合控制，再将这 8 个与门的输出端经一个或门输出，是一个与或电路。5） 74HC138（3 线-8 线译码器）：其有三个使能端 E1、E2、E3，可将地址段（A0、A1、A2）的二进制编码在 Y0 至 Y7 对应的输出端以低电平译出。三、实验内容必做实验： 数值判别电
4、路a) 设计一个组合逻辑电路，它接收一位 8421BCD 码 B3B2B1B0，仅当 2 B3B2B1B0 7时输出 Y 才为 1（第 6 周实验课内指导教师验收）b) 设计一个组合逻辑电路，它接收 4 位 2 进制数 B3B2B1B0，仅当 2 B3B2B1B0 7 时输出 Y 才为 1答：真值表：a.B3 B2 B1 B0 Y0 0 0 0 00 0 0 1 00 0 1 0 00 0 1 1 10 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 0b.B3 B2 B1 B0 Y0 0 0 0 00 0 0 1 00 0 1 0 00
5、0 1 1 10 1 0 0 10 1 0 1 10 1 1 0 10 1 1 1 01 0 0 0 01 0 0 1 01 0 1 0 01 0 1 1 01 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01 1 1 1 0函数表达式：a.0 0 1 01 1 0 1X X X X0 0 X XB3 B2B1 B000 01 11 1000011110=210+21+20b.0 0 1 01 1 0 10 0 0 00 0 0 0B3 B2B1 B000 01 11 1000011110=3210+321+310电路原理图：a.14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6
6、774HC0014 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 774HC0414 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 774HC20Vcc VccGNDGND GND11B2非 B1 B0YVccb.14 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 774HC2014 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 774HC0414 13 12 11 10 9 81 2 3 4 5 6 774HC20VccGNDVccGNDVccGNDY1 11B3非 B2非 B1 B0静态验证：ab数据分析：a.B3 B2 B1 B0 Ya 测试结果0 0 0
7、 0 0 暗0 0 0 1 0 暗0 0 1 0 0 暗0 0 1 1 1 亮0 1 0 0 1 亮0 1 0 1 1 亮0 1 1 0 1 亮0 1 1 1 0 暗1 0 0 0 0 暗1 0 0 1 0 暗b.B3 B2 B1 B0 Y 测试结果0 0 0 0 0 暗0 0 0 1 0 暗0 0 1 0 0 暗0 0 1 1 1 亮0 1 0 0 1 亮0 1 0 1 1 亮0 1 1 0 1 亮0 1 1 1 0 暗1 0 0 0 0 暗1 0 0 1 0 暗1 0 1 0 0 暗1 0 1 1 0 暗1 1 0 0 0 暗1 1 0 1 0 暗1 1 1 0 0 暗1 1 1 1 0
8、暗 人类有四种血型：A、B、AB 和 O 型。输血时，输血者与受血者必须符合下图的规定，否则有生命危险，利用数据选择器和最少数量的与非门，完成血型配对任务。 （设计方案可参看数字逻辑电路实践教材 Page 86）答：真值表：输血者 受血者G1 G0 血型 R1 R0 血型0 0 O 型 0 0 O 型0 1 A 型 0 1 A 型1 0 B 型 1 0 B 型1 1 AB 型 1 1 AB 型G1 G0 R1 R0 S0 0 0 0 10 0 0 1 10 0 1 0 10 0 1 1 10 1 0 0 00 1 0 1 10 1 1 0 00 1 1 1 11 0 0 0 01 0 0 1 01 0 1 0 11 0 1 1 11 1 0 0 01 1 0 1 01 1 1 0 01 1 1 1 1函数表达式：1 1 1 10 1 1 00 0 1 00 0 1 1G1 G0R1 R000 01 11 1000011110降维得：1 10 1 00100 01 11 10G0R1 R0电路原理图：
