实验二 组合逻辑电路 一、实验目的 1、熟悉组合逻辑电路的一些特点及一般分析、设计方法。 2、熟悉中规模集成电路典型的基本逻辑功能和简单应用设计。 二、实验器材 1、直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表、示波器 2、74LS00、74LS04、74LS10、74LS20、74LS51、74LS86、74LS138、74LS148、74LS151、 74LS153 三、实验内容和步骤 1、组合逻辑电路分析 （1）图 2-1 是用 SSI 实现的组合逻辑电路。74LS51 芯片是“与或非”门（ ）, 74LS86 芯片是“异或”门（ ）。建立实验电路，三个输入变量分别用三个 逻辑开关加载数值，两个输出变量的状态分别用两只 LED 观察。观察并记录输出变 量相应的状态变化。整理结果形成真值表并进行分析，写出输出函数的逻辑表达式， 描述该逻辑电路所实现的逻辑功能。 BA  Y Y  AB  CD 图 2-1：SSI 组合逻辑电路 （2）图 2-2 和 2-3 是用 MSI 实现的组合逻辑电路。图 2-2 中的 74LS138 芯片是“3-8 译码 ）图 2-3 中的 74LS153 芯片是四选一 器”，74LS20 芯片是“与非”门（ 数据选择器。建立实验电路，对两个逻辑电路进行分析，列出真值表，写出函数的逻 辑表达式，描述逻辑电路所实现的功能。 ABCD Y  图 2-2 ：MSI 组合逻辑电路（74LS138） 

2、组合逻辑电路设计 （1）SSI 逻辑门电路设计——裁判表决电路 举重比赛有三名裁判：一个主裁判 A、两个副裁判 B 和 C。在杠铃是否完全举起裁 决中，最终结果取决于至少两名裁判的裁决，其中必须要有主裁判。如果最终的裁决 为杠铃举起成功，则输出“有效”指示灯亮，否则杠铃举起失败。 （2）MSI 逻辑器件设计——路灯控制电路 用 74LS151 芯片和逻辑门，设计一个路灯控制电路，要求能够在四个不同的地方都 能任意的开灯和关灯。 四、实验结果、电路分析及电路设计方案 1、组合逻辑电路分析 （1）图 2-1： 逻辑表达式： C i CS i   ( ACBA 1 i i i  A B  i i  i  1  ( i  ) B i ) 逻辑功能： 实现 Ai、Bi、Ci-1 三个一位二进制数 的加法运算功能，即全加器。 （2）图 2-2：    逻辑表达式： YYYYS  7 2 YYYY C   3 7 逻辑功能： 1  4  1  6 i 5 当 3-8 译码器的输出中有 YYYY 、、、 1 7 4 2 中的任意 一个时，S 输出高电平，其他均输出低电平； 当 3-8 译码器的输出中有 YYYY 、、、 3 7 5 6 中的任意 一个时，Ci+1 输出高电平，其他均输出低电平。 Ai 0 0 0 0 1 1 1 1 A 0 0 0 0 1 1 1 1 Bi 0 0 1 1 0 0 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 Ci-1 0 1 0 1 0 1 0 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 Ci 0 0 0 1 0 1 1 1 S 0 1 1 0 1 0 0 1 Si 0 1 1 0 1 0 0 0 Ci+1 0 0 0 1 0 1 1 1 

（3）图 2-3 逻辑表达式： () m 0() m (1  (2  AB AB Y Y CCCC )1 CC T ) T 逻辑功能： AB 为地址输入端，控制 1CO~1C3 和 2CO~2C3 分别输出哪一个，即为 Y1 和 Y2 的输出，C 为 数据输入端。 2、组合逻辑电路设计 （1）裁判表决器 CBAF  （2）路灯控制电路 此题的原理在于，当 A、B、C、D 的 值为 1，即开关被按过一次时，有奇数 个“1”时，灯为亮的，有偶数个“1” 时，灯为灭的。 A 0 0 0 0 1 1 1 1 A 0 1 1 1 1 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B 0 0 1 1 0 0 1 1 B × 0 0 1 1 B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 C 0 1 0 1 0 1 0 1 C × 0 1 0 1 C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 Y1 0 1 1 0 1 0 0 1 Y2 0 0 0 1 0 1 1 1 F 0 0 1 1 1 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 F 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 

五、思考题 （1）如何用两片 74LS138 组成 4-16 线译码器，画出逻辑电路图。 （2）用 74LS151 设计的逻辑电路如图 2-4 所示。 1）写出电路输出函数 F 的逻辑表达式，分析电路功能 逻辑表达式： 1() m 10 DD 100 T ) F ( ABC 功能： ABC 为地址输入端，控制 D0~D7 输出哪一个，D 为 数据输入端。 2）若改用 74LS153 芯片实现函数 F，试画出其电路图。 （3）试用 74LS138 和 74LS151 设计一个能将八位并行数据依次分配到八个输出端的数据分 配器，画出逻辑电路图。 

（4）图 2-5 所示逻辑电路中，存在竞争—冒险的潜在风险，试用示波器观察此逻辑冒险现 象，采取措施加以消除，并在报告中进行讨论。   AB   CAAB Y 当输入变量 B=C=1，A 变量变化时将产生冒险现象。 CA 六、实验小结 （1）电平指示灯亮时，表示高电平，不亮时表示低电平。有时会因线接触不良导致灯没有 亮，在实验过程中应认真仔细检查。 （2）实验过程中，应看清每个引脚分别连接的是什么，不要数错，也不要接漏。特别是+5V 和 GND 不要漏接。 （3）由于实验时间有限，在上课前应做好充分的预习准备，如引脚的标注和真值表等，否 则课堂上耽误时间较多，就无法完成实验 （4）当无法得到预期实验结果时，应冷静分析，找到出错的地方，不要紧张、慌乱，仔细 检查电路并分析错误原因。