東南大學電工電子實驗中心 實 驗 報 告 課程名稱： 數字邏輯電路實驗 第 二 次實驗 實驗名稱： 門電路和組合邏輯 院 （系）： 電氣工程 專 業(yè)：電氣工程及自動化 姓 名： 學 號： 實 驗 室: 104 實驗時間：2013年11月8日 評定成績： 審閱教師：  一、 實驗目的 （1）掌握TTL和CMOS器件的靜態(tài)特性和動態(tài)特性測量方法及這些特性對數字系統設計的影響； （2）掌握通過數字器件手冊查看器件靜態(tài)和動態(tài)特性參數； （3）掌握不同結構的數字器件之間的互連； （4）掌握OC門和三態(tài)門的特性和使用方法； （5）加深示波器測量技術的訓練； （6）掌握小規(guī)模組合邏輯的工程設計方法； （7）了解競爭和冒險的產生原因，消除方法，掌握用示波器和邏輯分析捕捉毛刺的方法。 二、 實驗器材 74LS00 74LS20 74LS244 74HC01 74LS04 三、 必做實驗 1.（1）用 OC 門實現三路信號分時傳送的總線結構 a. 用OC門實現三路信號分時傳送的總線結構，框圖如圖2.5.5所示，功能如表2.5.2所示。（注意OC門必須外接負載電阻和電源，EC取5V） 表2.5.2 設計要求的邏輯功能 控制輸入 輸出 A2 A1 A0 Y 0 0 1 D0 0 1 0 D1 1 0 0 D2 圖2.5.5 三路分時總線原理框圖 ① 查詢相關器件的數據手冊，計算OC門外接負載電阻的取值范圍，選擇適中的電阻值，連接電路。 選取。 設計圖如右圖所示 接線圖如下 ② 靜態(tài)驗證：控制輸入和數據輸入端加高低電平，用電壓表測量輸出高低電平的電壓值，注意測量A2A1A0=000時的輸出值。 Ec=5.1V A2 A1 A0 D2 D1 D0 輸出Y 電壓/V 0 0 1 X X 0 0 0.195 0 0 1 X X 1 1 5.017 0 1 0 X 0 X 0 0.194 0 1 0 X 1 X 1 5.013 1 0 0 0 X X 0 0.193 1 0 0 1 X X 1 5.011 0 0 0 X X X 1 5.008 ③ 動態(tài)驗證：控制輸入加高低電平，數據輸入端加連續(xù)脈沖信號，用示波器雙蹤顯示輸入和輸出波形，測量波形的峰峰值、高電平電壓和低電平電壓，對結果進行分析并解釋為什么要選擇“DC”。 A2 A1 A0 D2 D1 D0 輸出Y 0 0 1 X X TTL 0 1 0 X TTL X 1 0 0 TTL X X 頻率/Hz 峰-峰值/V 高電平/V 低電平/V 輸入波形 100 5.20 5.20 0.00 輸出波形 100 4.08 3.60 -0.48 ④ 器件電源電壓VCC仍為5V，將EC改為10V，重復①和②，分析兩者的差別。注意，不要直接將VCC改為10V，避免燒毀器件。 選取，真值表如下：Ec=10.02V A2 A1 A0 D2 D1 D0 輸出Y 電壓/V 0 0 1 X X 0 0 0.342V 0 0 1 X X 1 1 9.99V 0 1 0 X 0 X 0 0.332V 0 1 0 X 1 X 1 9.96V 1 0 0 0 X X 0 0.346V 1 0 0 1 X X 1 9.95V 0 0 0 X X X 1 9.95V 1.(2)用三態(tài)門實現三路信號分時傳輸 要求：用三態(tài)門實現實驗內容7中的三路信號分時傳輸 ① 重復實驗內容7中的②和③，注意不要同時將兩個或兩個以上的三態(tài)門的控制端處于使能狀態(tài)。 ② 將A2A1A0設為“000”， D2D1D0設為“111”，此時輸出端為高阻狀態(tài)，測量輸出端電壓值，總結如何用萬用表判斷高阻態(tài)。 用三態(tài)門實現三路信號分時傳送的總線結構電路圖如下圖所示。 實驗接線圖如下 真值表如下： A2 A1 A0 D2 D1 D0 Y 電壓/V 0 0 1 X X 0 0 0.012 0 0 1 X X 1 1 4.845 0 1 0 X 0 X 0 0.011 0 1 0 X 1 X 1 4.846 1 0 0 0 X X 0 0.013 1 0 0 1 X X 1 4.847 0 0 0 X X X 1 0.252V 輸入TTL方波： A2 A1 A0 D2 D1 D0 輸出Y 0 0 1 X X TTL 0 1 0 X TTL X 1 0 0 TTL X X 波形參數如下： 頻率/Hz 峰-峰值/V 高電平/V 低電平/V 輸入波形 100.0 5.12 5.12 0.00 輸出波形 100.0 5.04 4.98 -0.06 波形圖如下： 2（1）2.10節(jié) 實驗：SSI組合邏輯設計及競爭-冒險現象 內容1．數值判別電路 ① 設計一個組合邏輯電路，它接收8421BCD碼B3B2B1B0，僅當2<B3B2B1B0<7時，輸出Y才為1。 B3 B2 B1 B0 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 X 1 0 1 1 X 1 1 0 0 X 1 1 0 1 X 1 1 1 0 X 1 1 1 1 X Y=B2B1’ +B2B0’+B2’B1B0 =(( B2B1’)’?( B2B0’)’?( B2’B1B0)’)’ 接線圖見下頁 經實驗測試，真值表同上，能完成所需功能。 ② 設計一個組合邏輯電路，它接收4位二進制數B3B2B1B0，僅當2<B3B2B1B0<7時，輸出Y才為1。 B3 B2 B1 B0 Y 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 化簡得： Y=B3’B2B1’ +B3’B2B0’+B3’B2’B1B0 =((B3’B2B1’)’? (B3’B2B0’)’?(B3’B2’B1B0)’)’ 接線見下頁，邏輯電路圖略。 經實驗測試，真值表同上，能完成所需功能。 （2）內容4.停車場交通控制系統 某停車場有一個交通控制系統，控制入口處的3個車道，如圖2.10.1所示。這三個車道分別為 “左車道”、“右車道”和“VIP車道”。每個車道有一個信號燈，紅燈禁止通行，綠燈允許通行，任何時候只能有一個通道是綠燈。每個車道有一個傳感器，用來監(jiān)測是否有車通過，另外還有一個時間控制信號用于控制車道循環(huán)。整個控制規(guī)則如下：當VIP車道有車時， 該車道信號燈變?yōu)榫G燈；當VIP車道沒有車且右車道也沒有車時，左車道信號燈變?yōu)榫G燈；當VIP車道沒有車且左車道也沒有車時，右車道信號燈變?yōu)榫G燈；當VIP車道沒有車，但左、右車道都有車時，由時間控制信號控制左右車道輪流通行； 輸入: A2代表VIP車道有車; A1= 1 代表左車道有車; A0= 1 代表右車道有車; C = 1 代表時間控制信號使左車道通行;C = 0 代表時間控制信號使右車道通行 輸出: Y2 = 1 代表VIP車道信號燈為紅燈; Y1 = 1 代表左車道信號燈為紅燈; Y0 = 1 代表右車道信號燈為紅燈 設計真值表見下頁 A2 A1 A0 C Y2 Y1 Y0 0 0 0 X 1 1 1 0 0 1 X 1 1 0 0 1 0 X 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 X X X 0 1 1 由卡諾圖化簡真值表可得： Y2=B2’ Y1=A2+A1’+A0C’=(A2’?A1?(A0C’)’)’ Y0= A2+A0’+A1C=( A2’?A0?(A1C)’)’ 邏輯電路圖如右圖 設計電路圖如下圖，經實驗檢測， 電路能夠實現題目所要求的功能， 真值表同上。