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实验六 组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证

实验六 组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证. 一、实验目的 1. 掌握组合逻辑电路的设计方法。 2. 学会使用集成电路的逻辑功能表。 二、实验仪器及材料 1. 数字电路实验箱、双踪示波器、数字万用表。 2. 元器件： 双输入与门 CD4081 1 片 四异或门 CD4070 2 片 四位数值比较器 CD4063 1 片. 三、注意事项及说明

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实验六 组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证

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  1. 实验六组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证 • 一、实验目的 1. 掌握组合逻辑电路的设计方法。 2. 学会使用集成电路的逻辑功能表。 • 二、实验仪器及材料 1. 数字电路实验箱、双踪示波器、数字万用表。 2. 元器件： 双输入与门CD4081 1片 四异或门CD4070 2片 四位数值比较器CD4063 1片

  2. 三、注意事项及说明 1. CMOS门电路的电源电压为+3V—+15V，有些可达18V，实验前应先验证或调整正确，才可给门电路通电，本实验可选+5V供电。 2. 门电路的输出端不可直接并联，也不可直接联连电源+5V和电源地，否则将造成门电路永久性损坏。 3. CMOS集成电路的多余输入端不可悬空。 4. 实验时应认真检查，仅当各条联线全部正确无误时，方可通电。 • 四、实验内容、原理及步骤 （1）设计一个一位比较器（大、同、小）的组合电路并验证其逻辑功能。 （2）验证四位数值比较器的逻辑功能。

  3. （3）设计一个八位二进制奇偶检测器的组合电路并验证其逻辑功能。（3）设计一个八位二进制奇偶检测器的组合电路并验证其逻辑功能。 （4）设计一个两位二进制数比较器（大、同、小）的组合电路（选做）。 CD4081为四双输入与门；CD4070为四异或门，CD4063为四位数值比较器，它们均为CMOS集成电路。图6-1为上述三种集成电路的引脚功能描述。 图6-1

  4. 1. 一位（大、同、小）比较器的设计及其逻辑功能的验证 ① 根据命题要求列真值表 设A、B为两个二进制数的某一位，即比较器的输入，M、 G、L为比较器的输出，分别表示两个二进制数比较后的大、同、小结果，其逻辑功能真值表见表6-1. ② 写表达式 根据表6-1的真值表，并为了减少门电路的种类，我们做如下的运算： 同 大 小

  5. 表6-1 一位比较器真值表 ③ 画逻辑图 根据上述表达式，读者可用两个异或门和两个与门实现上述的大、同、小比较器，并将逻辑图画在表6-1右边的空白处。 ④ 实验验证 选CD4081、CD4070各一片，按所画逻辑原理图联线，检查无误后接通电源。

  6. 当输入端A、B为表6-1的情况时，用三只LED发光管，分别监视输出端M、G、L的逻辑状态，验证逻辑功能的正确性。当输出高电平时，LED发光管亮，表示逻辑值为“1”，当输出低电平时，LED发光管灭，表示逻辑值为“0”，实验完毕后断开电源。当输入端A、B为表6-1的情况时，用三只LED发光管，分别监视输出端M、G、L的逻辑状态，验证逻辑功能的正确性。当输出高电平时，LED发光管亮，表示逻辑值为“1”，当输出低电平时，LED发光管灭，表示逻辑值为“0”，实验完毕后断开电源。 2. 四位数值比较器逻辑功能的验证 ① 引脚和功能描述 CD4063为CMOS四位二进制数值比较器集成电路，十六引脚双列直插式封装，所有功能引脚分三类：比较输入端、级联输入端和输出端。比较输入端实现本级两组四位二进制数的比较；级联输入端则是为实现多级芯片的相互级联所设，当仅使用一级比较时，可将A<B、A=B和A>B三个级联输入端，分别接“0”、“1”、“0”；输出端则为两组四位二进制数的比较输出，有小、相等和大三种结果。其引脚描述见图6-1，逻辑功能见表6-2.

  7. 表6-2 四位数值比较器简化逻辑功能表

  8. 表6-3 四位数值比较器逻辑功能验证实验数据表 ② 按上述的引脚和功能描述，联接好验证四位数值比较器逻辑功能的实验电路，检查无误后接通电源。当输入为表6-3的情况时，用三只LED发光管，分别监视其输出端L、G、M的逻辑状态，验证逻辑功能的正确性国。并将结果记录表6-3中，实验完毕后断开电源。

  9. 3. 八位二进制奇偶检测器的设计及其逻辑功能验证。 ① 原理描述 在数字通讯系统中，由于系统噪声或外界干扰的存在，可能给信息代码的传送引入差错。为了发现并纠正错误，常采用奇偶校验码传送，在接收端再用奇偶检测器进行检测，以提高设备抗干扰能力和系统的可靠性。设B0、B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7为八位二进制数，即奇偶检测器的输入，O为奇偶检测器的奇输出，则检测器的输出函数为： O = B0 + B1 + B2 + B3 + B4 + B5 + B6 + B7 由表达式知，我们可用异或门实现上述的奇偶检测器，并将逻辑图画在表6-4右边的空白处。

  10. ② 实验验证 选CD4070两片，按所画逻辑原理图联线，检查无误后接通电源。当输入端为表6-4中的情况时，用一只LED发光二极管，监视其输出端O逻辑状态，验证逻辑功能的正确性。并将结果记录表6-4中，实验完毕后断开电源。 表6-4 奇偶检测器逻辑功能验证实验数据表

  11. 4. 设计一个两位二进制数比较器（大、同、小）的组合电路（选做） 对两个两位无符号二进制数进行比较（大、同、小），根据比较结果，使相应的三个输出端中的一个输出为“1”。 ① 根据命题要求列真值表 假设第一个二进制数为A B，第二个二进制数为C D，即比较器的四个输入，又设M、G、L为比较器的输出，分别表示两个二进制数比较后的大、同、小结果，其逻辑功能真值表见表6-5。

  12. 表6-5两位二进制数比较器逻辑功能真值表

  13. ② 写表达式 根据表6-5的真值表，对G采用公式法化简，对M和L采用卡诺图法化简得： ③ 画逻辑图 根据上述表达式，读者可自行画出比较器的逻辑图，并验证其逻辑功能

  14. 五、实验报告和要求 根据实验结果，整理实验数据，写出实验报告，并思考下列问题： 1.怎样利用四位数值比较器芯片设计一简易电子密码锁？ 2.怎样利用四位数值比较器及其辅助芯片设计一简易电梯升降自动判别电路？

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