实验六组合逻辑电路的分析和设计(一)
一、实验目的
1、掌握用基本逻辑门电路进行组合逻辑电路的设计方法。

2、通过实验，验证设计的正确性。

二、实验原理
1.组合逻辑电路的分析：
所谓组合逻辑电路分析，即通过分析电路，说明电路的逻辑。

通常采用的分析方法是从电路的输入到输出，根据逻辑符号的功能逐级列出逻辑函数表达式，最好得到表示输出与输入之间的关系的逻辑函数式。

然后利用卡诺图或公式化简法将得到的函数化简或变换，是逻辑关系简单明了。

为了使电路的逻辑功能更加直观，有时还可以把逻辑函数式转化为真值表的形式。

2.逻辑组合电路的设计：
根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单电路，陈伟组合逻辑电路的设计。

3、 SSI设计：设计步骤如下：
①逻辑抽象；分析时间的因果关系，确定输入和输出变量。

②定义逻辑状态的含义：以二值逻辑0、1表示输入变量和输出变量。

③根据给定的因果关系列出逻辑真值表；
④写出逻辑表达式，利用化简方法进行化简，根据选定器件进行适当转换。

⑤根据化简、变换后的逻辑表达式，画出逻辑电路的连接图。

⑥实验仿真，结果验证。

三、实验仪器
1、多功能电路实验箱1台
2、数字万用表1台
四、实验内容
1、联锁器电路分析：
所谓联锁器即为电子锁，电路如图2所示，其输入为S1，S2，S3开关，报警和解锁输出分别为F1，F1.其中S1，S2，S3为单刀双掷开关，根据拨动可分别置”1”或”0”.当F1=”1”,表示不报警，否则报警。

当F2=”1”,表示解锁，否则闭锁。

现要求：
（1）当连联锁器处于初始状态（S1=S2=S3=1）, 则F1=1，F2=0,即闭锁不报警；
（2）试用所学的知识分析电路，找出解锁并不报警的开关顺序。

2、用SSI设计组合电路：
（4）设计5421BCD码转换为8421BCD码（用双输入端与非门实现）。

8421BCD码5421BCD码B3 B2 B1 B0 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 0 0 1 0 0
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 0 0 1 1 0
0 1 1 1 0 1 1 1
1 0 0 0 1 0 1 1
1 0 0 1 1 1 0 0 （6）、设A、B、C、D代表四位二进制变量，函数X=8A-4B+2C+D，试设计一个组合逻辑电路，判断当函数值介于4<X<15时，输出变量Y为“1”，否则为“0”。

五、实验数据处理
1.根据电路图作出如下真值表：
S1（闭合1）S2（闭合1）S3（闭合1）F1（不报警1）F2（解锁1）
0 0 0 1 1
0 0 1 1 0
0 1 0 0 0
0 1 1 1 0
1 0 0 0 0
1 0 1 0 0
1 1 0 0 0
1 1 1 1 0
根据真值表可以得出当连联锁器处于初始状态（S1=S2=S3=1）时，依次关闭开关S1、S2、S3，电路最终能够解锁，且在拨动过程中不会产生报警。

2.（4）根据逻辑关系，由卡诺图可得：
B3=D3, B2=D2D3, B1=D1D2, B0=D0D2+D2D3=D2(D0’D3’)’
作出电路设计如图：
电路搭接完成后，特别检查有变化的，输入1011得到1000，输入1100得到1001，符合要求。

（6）
A、B、C、D真值表
A B C D 函数值X Y
0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 0
0 0 1 0 2 0
0 0 1 1 3 0
0 1 0 0 -4 0
0 1 0 1 -3 0
0 1 1 0 -2 0
0 1 1 1 -1 0
1 0 0 0 8 1
1 0 0 1 9 1
1 0 1 0 10 1
1 0 1 1 11 1
1 1 0 0 4 0
1 1 0 1 5 1
1 1 1 0 6 1
1 1 1 1 7 1
由真值表得到表达式Y=AB’+AC+AD=A(BC’D’)’，因此设计电路如图：
电路搭接完，检查几种情况，均满足真值表。

六、实验小结
通过这次实验，我了解了组合逻辑电路的分析和设计，由于学习过真值表和卡诺图的使用方法，整个实验的过程还是比较顺利的。

实验一开始时电路输出端的灯并没有发光，最后发现原因是因为记错管脚导致搭接错误，重新接电路后就成功了，今后的实验一定要牢记管脚位置，不再犯这种小错误。

之后的步骤都严格按照电路图，实验结果也都符合预习报告上的真值表。

这说明了预习实验的重要性，只有通过之前的预习，才能够对实验的内容及结果做出正确的判断。