华科数字逻辑实验报告.docx
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华科数字逻辑实验报告
数字逻辑实验报告
姓名:
宁金龙
专业班级:
计算机1012班
学号:
U201014585
指导老师：
完成时间：
2012年4月8日
实验一：
组合逻辑电路的设计
一、实验目的:
1.掌握组合逻辑电路的功能测试。
2.验证半加器和全加器的逻辑功能
3.学会二进制的运算规律。
、实验所用组件：
二输入四与门74LS08二输入四与非门74LS00二输入四异或门74LS86六门反向器
74LS04芯片，三输入三与非门74L10,电线若干。
三、实验内容:
内容A:
全加全减器
实验要求:
一位全加/全减法器，如图所示:
揍灯
S
Co
电路做加法还是做减法运算是由M决定的，当M=0做加法，M=1做减法。
当作为全加法起
时输入A.B和Cin分别为加数，被加数和低位来的进位，S和数，Co位向上位的进位。
当作
为全减法器时输入信号A,B和Cin分别为被减数，减数和低位来的借位，S为差，Co为向上
的借位。
实验步骤：
1.根据功能写出输入/输出观察表:
SB
$傩制卜
A*'
d
C（低桩进）
Fl（和卜
Fl（逬ffifi）
0--
3
2|
0*
3
31
3
r1
»n
3
0-
3
2
ip
Q『
0*'
2
如
如
3
2
4，
i祥
o»
Op
2
8
0-
2
2
U
2
2
2
h
a
a
3
2
g
E
2
L
「卜
扣
3
2
扣
6
3
3
h
g
「“
3
U
3
g
「*
A
如
3
0"
2
h
l->
3.做出卡诺图，确定输出和激励的函数表达式:
、\S基
BC\^
00
011110
00
0
1
1
0
01
1
0
0
1
11
0
1
1
0
10
1
0
0
1
送殊我达式：
F1-A©B©C
00
011110
00
0
0
0
0
01
0
1
0
1
11
1
1
1
1
10
0
1
0
1
遷输荡达式：
F2=BC-B（S（±）A>C（S©A）
4.
根据逻辑表达式作出电路的平面图：
5.检查导线以及芯片是否完好无损坏，根据平面图和逻辑表达式连接电路。
实验结果：
电路连接好后，经检测成功实现了一位全加/全减法器的功能。
内容B:
舍入与检测电路的设计：
试验要求：
用所给定的集合电路组件设计一个多输出逻辑电路，该电路的输入为8421码，F1为“四
舍五入”输出信号，F2为奇偶检测输出信号。
当电路检测到输入的代码大宇或等于（5）10
时，电路的输出F仁1；其他情况F仁0。
当输入代码中含1的个数为奇数时，电路的输出F2=1,其他情况F2=0。
该电路的框图如下所示：
A
BCD
（1）按照所设计的电路图接线，注意将电路的输入端接试验台的开关，通过拨动开
关输入8421代码，电路输入按至试验台显示灯。
（2）每输入一个代码后观察显示灯，并将结果记录在输入/输出观察表中。
实验步骤
1.按照所给定的实验要求填写出F1,F2理论上的真值表。
A
B
C
D
Fl
F2
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
2.根据真值表给出F1和F2的卡诺图。
AB
CD
00
01
11
10
00
0
1
d
1
01
1
0
d
0
11
0
1
d
d
10
1
0
d
d
遅葫素迖式：
F2-A©B㊉C㊉D
3.根据逻辑表达式画出电路的平面图:
18
4.检查导线和芯片是否完好无损坏，根据电路图和逻辑表达式连接电路。
5.波动开关输入8421代码，观察显示灯的状况并填写出实际的F1,F2取值表，并与理论值相对比，确定电路连接是否正确。
实验结果：
电路连接完成后，经检测成功实现舍入与检测电路的功能。
实验二：
同步时序逻辑电路设计
实验目的：
掌握同步时序逻辑电路实验的设计方法，验证所涉及的同步时序路逻辑电路，对深对“同
步”和“时序”的理解。
实验器材：
双D触发器组件2片，型号为74LS74负沿双JK触发器组件2片，型号为74LS73
二输入四与非门组件2片，型号为74LS00二输入四或非门组件1片，型号为74LS02三输入三与非门组件1片，型号为74LS10二输入四异或门组件1片，型号为74LS86六门反向器组件2片，型号为74LS04
实验内容
内容A:
利用所给组件，设计一个同步模4可逆计数器，框图如图所示:
实验步骤
i：
画出该电路的状态图:
2•根据状态图做出状态表
X
y2
y1
J2
K2
J1
K
y2'
y1'
z
0
0
0
0
d
1
d
0
1
0
0
0
1
1
d
d
1
1
0
0
0
1
1
d
1
d
1
0
0
1
0
1
0
d
0
1
d
1
1
0
1
0
0
1
d
1
d
1
1
1
1
0
1
0
d
d
1
0
0
0
1
1
1
d
0
d
1
1
0
0
1
1
0
d
1
1
d
0
1
0
3•做出卡诺图，确定逻辑表达式。
00
01
ii
io
0
0
i
d
d
i
i
0
d
d
J2卡诺图
J2=X®y1
00
0i
ii
i0
0
d
d
i
0
i
d
d
0
i
k2卡诺图
k2=x®y1
'^-\y2yi^
00
0i
ii
i0
0
i
d
d
i
i
i
d
d
i
J1卡诺图
J1=1
"^--^y2yi^^
00
0i
ii
i0
0
d
i
i
d
i
d
i
i
d
K1卡诺图
K1=1
'^-\y2yi^
00
0i
ii
i0
0
0
0
i
0
i
i
0
0
0
Z卡诺图
逻辑表达式为:
=（xy2y1）（xy2y1）
4•根据逻辑表达式画出电路的平面图
实验结果：
经检测成功实现可逆计数器的功能。
内容B：
实验原理：
利用所给组件按照Mealy型和Moore型同步时序逻辑电路的设计方法设计一个“1001
序列检测器，其框图下所示
该电路的逻辑功能是，在输入端X上串行输入随即二进制代码，输入信号为电平信号。
每当输入的代码中出现“1001”序列时，在输出端Z产生一个高电平，即Z=1,其他情况下z=o。
典型输出、输入序列如下：
010*********
乙0000100000001001
实验步骤：
1:
画出状态图
2:
做出状态表:
现态
次态/输出
X=0
X=1
A
A/0
B/0
B
C/0
B/0
C
D/0
B/0
D
C/0
B/1
0
A
D
1
B
C
现态
y2y1
次态/输出
X=0
X=1
00
00/0
01/0
01
11/0
01/0
11
10/0
01/0
10
00/0
01/1
在使用D触发器的前提下确定出激励的取值
X
y2
y1
Y2
Y1
D2
D1
Z
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
0
1
0
4•做出卡诺图求取触发器的逻辑表达式。
00
01
11
10
0
0
1
1
0
1
0
0
0
0
D2=X（y2㊉y1）
y2y1
x
00
01
11
10
0
0
1
0
0
1
1
1
1
1
D1=x+y2y1=xy2y2
5.根据逻辑表达式画出电路的平面图
7.根据逻辑电路图利用现有导线和试验台连接成所需要的电路
8.确定输入开关和输出的指示灯，接通电源。
9.按照状态表中的输入捉个输入到逻辑电路中进行测试
10.将输出结果与状态表中的语气结果进行对比实验结果：
经检测成功实现了序列检测器的功能。
实验三异步时序逻辑电路的设计
实验目的：
熟悉并掌握脉冲异步时序逻辑电路的分析方法，加深对异步时序逻辑电路的理解。
掌握
点评异步时序逻辑电路实验的设计方法及如何消除灵界竞争。
实验器件：
双JK触发器芯片二片，型号为74LS7,二输入四与非门芯片一片，型号为74LS08
二输入四“与非”门二片，型号为74LS00,六门反相器一片，型号为7LS04三输入三“与非”门二片，型号为74LS10
实验内容：
用电瓶一步逻辑电路实现下降沿出发的D触发器（无空翻）。
典型的输入输出时间图如下：
X2（CP）||||——
X1（D）-J
Z（Q）
根据时间图做出流程图:
二次状态
激励状态Y2Y1Z
X2X1=00
X2X仁01
X2X仁11
X2X1=10
1
①/0
2/0
d/d
3/0
2
1/0
②/0
4/0
d/d
3
1/0
d/d
4/0
③/0
4
d/d
5/d
④/0
7/d
5
8/1
⑤/1
&1
d/d
6
d/d
5/1
⑥/1
7/1
7
1/1
d/d
&1
⑦/1
8
⑧/1
5/1
d/d
7/1
对其中各个状态进行化简。
（7,8）
得到最大相容类为（1,2,3）,（4）（5,6,7，8）
化简流程表进行二进制编码:
二次状态
y
激励状态Y/输出Z
00011110
A
（A）/0
（A）/0
B/0
（A）/0
B
d/d
c/d
（B）/0
D/d
C
?
/1
?
/1
?
/1
D/1
D
A/1
d/d
c/1
（D）/1
根据相邻关系做出状态图
对其进行编码:
y1
o
1
o
A
C
1
B
D
化简后的流程表如下图
二次状态
y2y1
激励状态Y/输出Z
00011110
00
（00）/0
（00）/0
01/0
（00）/0
01
d/d
11/d
（01）/0
10/d
11
（11）/1
（11）/1
（11）/1
10/1
10
00/1
d/d
11/1
（11）/1
通过卡诺图确定出激励状态和输出的逻辑表达式:
x2x1
00
01
11
10
00
0
d
1
0
01
0
1
1
d
11
0
0
1
1
10
0
1
1
1
得到Y2=（X2y1）（XTy1）（x2y2）
x2x1
00
01
11
10
00
0
d
1
0
01
0
1
1
d
11
1
1
1
1
10
0
0
0
0
Y1=（x2y1）（x2x1）
x2x1
00
01
11
10
00
0
d
1
1
01
0
d
1
d
11
0
0
1
1
10
0
d
1
1
Z=y2
最后，根据所确定的激励和输出的逻辑表达式做出平面的电路图。
实验结果：
经检测成功实现了下降沿触发的D触发器。
实验体会：
连接电路时，由于对芯片的内部组成结构不够了解，以致连接速度较慢，并且容易连错。
按照平面电路图进行连接时，要有条理，按一定次序连接，最好在电路图上标好各连接点的
位置，以便理清线路与电路图的对应顺序，方便出错后对电路图进行查错。
适当的变换逻辑表达式，所得的电路图可能会更容易连接成功，我所在的一组做实验时就曾出现过因为逻辑表达式过于复杂而导致连线时屡屡出错，对逻辑表达式适当变换后才连
接成功的情况，所以在进行数字逻辑实验时一定要注重自己的逻辑表达式。
在第二次实验中我们组因为对实验要求理解有误而导致电路连好后总是得不到正确的输出结果，反复检测电路连接问题，反而浪费了大量时间，最后才发现是自己的逻辑表达式错了，经修改后才得出正确的结果。
经过这次教训我了解到在实验前必须先把握好题目要求再开始进行设计，不然只会白白浪费时间。
数字逻辑实验给我最大的感受就是要认真细心，如果不能做到这一点，很可能连线时就会搞的一塌糊涂，密密麻麻的接线连花了眼。
所以一定要细心认真，有条理、有次序地进行
连接，方能成功实现自己的逻辑表达式。
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