实验组合逻辑电路设计课件

数字电子技术实验,实验,3.2,组合逻辑电路设计1,1.,学习数字电路的集成芯片的使用方法。,一、实验目的,2.,熟悉组合逻辑电路设计过程。,1、自动传输线中停机与告警控制电路设计,某自动传输线由三条传送皮带串联而成，各传送皮带均由一台电机拖动。自物料起点至终点，这三台电机分别设为A、B、C。为了避免物料在传输途中堆积于传送皮带上，要求：A开机则B必须开机，B开机则C必须开机。否则，应立即停机并发出告警信号F（高电平）。试用最少的“与非”门（选用 74LS00）及“非”门（选用74LS04）设计具有停机与告警功能（用LED 显示）的控制电路。,二、实验任务,3.,初步掌握利用小规模集成逻辑芯片设计组合逻辑电路的一般方法。,2,、实现自备电站中发电机启停控制电路设计,电路功能为：某工厂有三个车间和一个自备电站，站内有两台发电机,X,和,Y,，,Y,的发电量是,X,的两倍，如果一个车间开工，启动,X,就可满足要求；如果两个车间同时开工，启动,Y,就可满足要求；若三个车间同时开工，则,X,和,Y,都应启动，试设计一个用“异或”门（,74LS86,）控制,X,、“与或非”门（,74LS54,）及“非”门（,74LS04,）芯片控制,Y,的启停电路。,数字电路实验箱(,74LS00、74LS86、74LS54、74LS04,数字集成芯片、脉冲源或函数信号发生器,)、数字万用表、示波器、导线。,三、实验设备,(a),外封装图,左边一个半圆小缺口，管脚顺序是从左下脚逆时针数起。输入一般用,A、B、C, ,表示,输出用,Y、F,表示,(,管脚,3,和,11,),是空脚,表示该引出线没有使用。,(b),双,4,输入“与非”门引脚图,74LS20,四、实验原理及步骤,“与或非”门（,74LS54,）,芯片管脚图介绍,因为是“与或非”门，根据,“,或非”门的特点：,有“,1,”出“,0,”、全“,0,”出“,1,”，所以,对于,74LS54,多余的,“,或”门,管脚必须接地处理,不能悬空，以防门被“关闭”。,对于,小规模,集成电路的芯片的多余输入端的处理,根据逻辑门的逻辑特点在门,不被关闭时允许,悬空，悬空相当于逻辑,“1”,。,根据题目输入和输出要求及相互关系，进行逻辑抽象,即说明逻辑变量,；,组合逻辑电路的设计步骤：,列出真值表,；,用公式法或卡诺图化简，写出满足,给定的芯片,的逻辑表达式,；,用逻辑符号画出该逻辑表达式的逻辑电路图,。,组合逻辑电路的特点：,由小规模集成电路逻辑门,芯片,构成；,电路的输出只与电路,当前,输入有关。,逻辑抽象,输入变量：分别用,A,、,B,、,C,等表示,输出变量：用,F,、,Y,或题目指定符号表示,根据题意,“1”：,表示高电平报警，则“,0,”表示不报警,“0”：,表示低电平报警，则“,1,”表示不报警,假设,“1”：表示,“0”：,表示,“1”：,表示,可用实验箱发光二极管作报警信号指示,输入变量：,A、B、C,（分别表示三盏灯）,假设,“0”：,表示不亮灯,“1”：,表示亮灯,列真值表,逻辑抽象,举例,：设计一个照明工作状态的逻辑电路,（不是教材中的题目仅供预习参考）,电路由 红、黄、绿三盏灯组成。正常工作时，只允许有一盏灯点亮；在其它的,点亮,状态时要求发出故障信号。,(,用“与或非”门,74LS54,和“非”门,74LS04,实现）,输出变量：用,F,表示,“1”：,表示报警,“0”：,表示正常,假设,写出输出,F,的最小项的表达式，用公式法或卡诺图化简成满足给定的芯片的逻辑表达式。,用卡诺图化简,化简过程和逻辑表达式,用“与或非”门(,74LS54),实现,因为,74LS54,的表达式是：,它是由,4,个“与”门，经“或非”后输出的,所以多出的一个“与”门,为了满足“或非”门不被关闭，必须将它接地处理。,对于“与”门中多出的输入端，为了满足门不被关闭,可接“,1,”处理或悬空处理。,对照逻辑表达式,(,3,个“与”门经“或非”后输出),用“与或非”门(,74LS54 ),及“非”门(,74LS04,)实现的,F：,Y,Y = AB BC AC,即,：,+,+,输出,为什么,?,逻辑电路,1.,用万用表 挡、电阻,2K,挡或,将导线连接,+5V,电源与输出发光二极管,等方法,检查导线导通情况，当万用表发出蜂鸣声、阻值示数约为,0,或,发光二极管亮,时,均表示导线导通,。,3.,在实验时，对于,小规模,集成电路的芯片的多余输入端在门,不被关闭时允许,悬空，悬空相当于逻辑,“1”,。,步骤:,2.,根据给定芯片的管脚图，,电源均按,+5V,和,地,接入(注意不要接反)。按照设计好的逻辑电路图连接电路,输入接白色钮子开关，输出接发光二极管，控制输入开关，验证真值表，观察表示输出“,1,”的发光二极管的亮灯情况。,任务二电位测试,4.,A,接低电平，,B,接高电平，,C,接,1KHz,脉冲，记录输入,C,与输出,Y,的波形。示波器的电压衰减置,2V,/,每格(可利用真值表中得到理论上的,C,与,Y,的波形加以核对)。,在验证真值表时，如某个输出状态出错，可在,该状态,下，用万用表的直流电压,20V,挡从输入端一级一级向后逐级测量各门的输出电位,，,校验门的输入输出逻辑关系，不符合门的,逻辑特点,话，则该门电路为故障，即该芯片故障。,故障检查,五、实验报告要求,2,.完成,任务一、二电位测试表格。,4,.,根据测试数据，得出结论。完成思考题。,1.,按组合逻辑电路的设计步骤,设计实验电路，并写出,详细,设计过程和操作步骤。,3.,记录输入,C,与输出,Y,的波形。(,A,接低电平，,B,接高电平，,C,接,1KHz,脉冲),六、注意事项,注意通常电源均按,+5V,和,地,接入，每个芯片都需接入一对电源，为防止遗漏，可把它定为接线的第一步。注意电源不要接反，否则会烧坏芯片。,因为扩展箱与主箱间没有电的连接，所以扩展箱上的每个芯片电源需通过主箱电源,(,+,5V,和,地,),接入。,TTL,集成块输出不允许并联,(“,线与,”,),使用,(,集电极开路门,(,OC,门,),和三态门电路除外,),。否则会使电路逻辑功能混乱，严重时串联形成大电流会导致器件损坏。,不可在接通电源的情况下插入或拔出芯片。,注意一般情况要先查导线，再开始接线。,观察输入和输出波形时，一定要把示波器的的输入耦合方式置“,DC,”,。,CH1,、,CH2,电压衰减可置,2V,/,每格。,加入输入波形时，可利用实验箱内左下角的脉冲源得到输入波形。但要使该脉冲源工作，必须接入,+,5V,电源。如果脉冲源坏了，可用函数信号发生器,TTL/CMOS,”,电平端口送出脉冲信号。注意仪器共地。,The,end,