实验10组合逻辑电路分析

实验十 组合逻辑电路的分析一、 实验目的应用门电路设计各种组合逻辑电路，掌握组合逻辑电路的功能测试。二、实验仪器1 1台编号为 RTSD4 的数字电路实验箱2 1块编号为 UT70A 的数字万用表3 1片编号为 74LS86 的异或门集成块4 2片编号为 74LS00 的与非门集成块三、实验内容1 异或门功能测试2 与非门功能测试3 由与非门组成的半加器的逻辑功能测试4 由与非门和异或门组成的半加器的逻辑功能测试四、实验原理图 图101 与非门逻辑功能测试 图102 异或门逻辑功能测试图103 由与非门组成的半加器原理图图104 异或门和与非门组成的半加器在上面的各个原理图中，A、B 为输入端，分别接实验箱电平开关；Y、S、C 为输出端，分别接实验箱电平显示灯。五、实验过程1. 实验准备(a) 熟悉编号为74LS00 的集成块和编号为74LS86 的集成块： 74LS00是含有4个2输入与非门的集成块，管脚定义如图105所示。第14管脚是电源管脚，第7管脚需要接地；74LS86 是含有4个2输入异或门的集成块，管脚定义如图106 所示。第14管脚是电源管脚，第7管脚需要接地。图105 两输入与非门 74LS00 管脚图 图106 两输入异或门 74LS86 管脚图(b) 为了方便电路连线，对原理图中每个信号均进行管脚编号。 例如：在图101中，与非门的输出信号Y 的编号为3，表示Y 对应集成块74LS00的第3号管脚。又如：在图103中，输出信号S的编号为1 (11) ，表示S 对应第1片74LS00的第11号管脚。输出信号C的编号为2 (3) ，表示C 对应第2片74LS00的第3号管脚。(c) 打开数字电路实验箱的盖子，接好实验箱的电源线，断开电源开关，在实验箱上配好2片74LS00和1片74LS86 。2. 与非门功能测试的实验过程（1） 按照原理图101连线(a) 图中用到了1个与非门，需要1片编号为74LS00的集成块，在实验箱上选取1片74LS00，用导线将它的第14 管脚和 + 5 V电源相连，第7 管脚和实验箱 + 5 V电源的地线相连。(b) 与非门的输入端A 和B连接实验箱的电平开关，即分别用导线将74LS00的第1管脚、第2管脚连接电平开关K1、K2 ，电平开关拨到下面表示0 ，电平指示灯不亮，电平开关拨到上面表示1 ，电平指示灯亮。(c) 与非门的输出端 Y 连接电平显示灯，即用导线将 74LS00的第3 管脚连接到实验箱的电平显示灯。(d) 集成块其余的管脚不用连线，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。（2）实验操作 (a) 接通实验箱的电源开关。(b) 当输入端A 和B为00时，即把开关K1、K2全部拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，灯亮表示输出端Y = 1；如果不亮表示输出端 Y = 0。在表101 中记录Y的值。(c) 当输入端A 和B为01 时，即把开关K1 拨到下面，K2拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表101 中记录Y的值。(d) 当输入端A 和B为10 时，即把开关K1 拨到上面，K2拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，在表101 中记录Y的值。(e) 当输入端A 和B为11 时，即把开关K1、K2全部拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表101 中记录Y的值。(f) 实验完毕，断开电源，拆掉实验箱上的电路连线，准备做下一个实验内容。表101 表102 AB00011011AB000110113. 异或门功能测试的实验过程（1） 按照原理图102连线 (a) 图中用到了1个异或门，需要1片编号为74LS86的集成块，在实验箱上选取1片74LS86，用导线将它的第14 管脚和 + 5 V 电源相连，第7 管脚和实验箱 + 5 V电源的地线相连。(b) 异或门的输入端A 和B分别连接实验箱的电平开关，即分别用导线将74LS86的第1管脚、第2管脚连接电平开关K1、K2 ，电平开关拨到下面表示0 ，电平指示灯不亮，电平开关拨到上面表示1 ，电平指示灯亮。(c) 异或门的输出端 Y 连接电平显示灯，即用导线将 74LS86的第3 管脚连接到实验箱的电平显示灯。(d) 集成块其余的管脚不用连线，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。（2）实验操作 (a) 接通实验箱的电源开关。(b) 当输入端A 和B为00时，即把开关K1、K2全部拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，灯亮表示输出端Y = 1；如果灯不亮表示输出端 Y = 0，在表102 中记录Y的值。(c) 当输入端A 和B为01 时，即把开关K1 拨到下面，K2拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表102 中记录Y的值。(d) 当输入端A 和B为10 时，即把开关K1 拨到上面，K2拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，在表102 中记录Y的值。(e) 当输入端A 和B为11 时，即把开关K1、K2全部拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表102 中记录Y的值。(f) 实验完毕，切断电源，拆掉实验箱上的电路连线，准备做下一个实验内容。4. 由与非门组成的半加器逻辑功能测试的实验过程(1) 按照原理图103连线(a) 图中用到了5个与非门，需要2片编号为74LS00的集成块，在实验箱上选取2片74LS00，用导线将它们的第14 管脚都和 + 5 V 电源相连，第7 管脚都和实验箱 + 5 V电源的地线相连。(b) 第1个与非门的输入端1A 和第2个与非门的输入端2A公共，连接实验箱的电平开关K1 ，即分别用导线将第1片74LS00的第1管脚、第4管脚连接电平开关K1 ，开关拨到下面表示0 ，拨到上面表示1 。(c) 第1个与非门的输入端1B 和第3个与非门的输入端3B公共，连接实验箱的电平开关K2 ，即分别用导线将第1片74LS00的的第2管脚、第10管脚连接电平开关K2 ，开关拨到下面表示0 ，拨到上面表示1 。(d) 第2个与非门的输入端2B 、第3个与非门的输入端3A、第5个与非门的输入端5A、5B公共，连接第1 个与非门的输出端， 即分别用导线将第1片74LS00的第5管脚、第9管脚、第2片74LS00的第1管脚、第2管脚，和第1片74LS00的第3管脚相连。(e) 第4个与非门的输入端4A连接第2个与非门的输出端， 即用导线将左边这片74LS00集成块的第12管脚和左边这片74LS00集成块的第6管脚相连。 (f) 第4个与非门的输入端4B连接第3个与非门的输出端， 即用导线将左边这片74LS00集成块的第13管脚和左边这片74LS00集成块的第8管脚相连。 (g) 第4个与非门的输出端S、第5个与非门的输出端C连接实验箱的电平显示灯，即分别用导线将左边这片74LS00集成块的第11管脚、右边这片74LS00集成块的第3管脚连接到电平显示灯F1、F2。 (h) 集成块其余的管脚不用连线，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。（2）实验操作 (a) 接通实验箱的电源开关。(b) 当输入端A 和B为00时，即把开关K1、K2全部拨到下面，观察电平显示灯F1、F2的发亮情况，灯亮表示输出端为1；不亮表示输出端为0 。在表103 中记录 S 和 C 的值。表103 表104 ABSC00011011ABSC00011011(c) 当输入端A 和B为01时，即把开关K1 拨到下面，K2 拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表103中记录S和C的值。(d) 当输入端A 和B为10时，即把开关K1 拨到上面，K2 拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，在表103中记录S和C的值。(e) 当输入端A 和B为11时，即把开关K1、K2全部拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表103中记录S和C的值。(f) 实验完毕，切断电源，拆掉实验箱上的电路连线，准备做下一个实验内容。5. 由与非门和异或门组成的半加器逻辑功能测试的实验过程(1) 按照原理图104连线(a) 图中用到了2个与非门和1个异或门，需要1片编号为74LS00的集成块、1片编号为74LS86的集成块。 在实验箱上选取1片74LS00、1片74LS86，用导线将它们的第14 管脚都和实验箱 + 5 V电源相连，第7 管脚都和实验箱 + 5 V 电源的地线相连。(b) 异或门的输入端1A 和1B连接实验箱的电平开关，即分别用导线将这片74LS86的第1管脚、第2管脚连接电平开关K1、K1 ，电平开关拨到下面表示0 ，电平指示灯不亮，电平开关拨到上面表示1 ，电平指示灯亮。(c) 左边与非门的输入端 2B 连接异或门的输入端1A ， 即用导线将 74LS86的第1管脚和74LS00 集成块的第5 管脚相连。(d) 左边与非门的输入端2A连接第1个异或门的输入端1B，即用导线将74LS86的第2管脚和 74LS00的第4 管脚相连。(e) 左边与非门的输出端2Y连接右边与非门的输入端3A、3B，即分别用导线将 74LS00的第6管脚和第9管脚、第10管脚相连。 (f) 异或门的输出端S、 右边与非门的输出端 C连接实验箱的电平显示灯，即分别用导线将 74LS86的第3管脚、74LS00的第8管脚连接到电平显示灯F1、F2。(g) 集成块其余的管脚不用连线，悬空。检查连线，确保实验电路接线正确无误。（2）实验操作 (a) 接通实验箱的电源开关。(b) 当输入端A 和B为00时，即把开关K1、K2全部拨到下面，观察电平显示灯F1、F2的发亮情况，灯亮表示输出端为1；不亮表示输出端为0 。在表104 中记录 S 和 C 的值。(c) 当输入端A 和B为01时，即把开关K1 拨到下面，K2 拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表104中记录S和C的值。(d) 当输入端A 和B为10时，即把开关K1 拨到上面，K2 拨到下面，观察电平显示灯的发亮情况，在表104中记录S和C的值。(e) 当输入端A 和B为11时，即把开关K1、K2全部拨到上面，观察电平显示灯的发亮情况，在表104中记录S和C的值。(f) 实验完毕，切断电源，拆掉实验箱上的电路连线，收拾好实验设备与器材。六、注意事项(1) 实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实验室做实验。(2) 放置集成块74LS86与74LS00时，应将它们的半圆形缺口标志与集成块插座的半圆形缺口标志对齐。 插拔集成块应在断电状态下进行。(3) 74LS86与74LS00集成块的电源与地线不能接反或者接错。(4) 在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断实验箱的电源，在断电状态下操作。(5) 实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。七、实验预习要求(1) 预习组合逻辑电路的分析方法。(2) 预习半加器和全加器的工作原理。(3) 写出各个原理图输出端的逻辑函数表达式。八、实验报告要求 (1) 画出实验原理图、集成块的管脚图。(2) 记录实验现象及实验数据，并对实验结果进行分析。(3) 总结组合逻辑电路的分析方法。(4) 实验的收获、体会。