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实验2 组合逻辑电路设计
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实验目的
1．掌握组合逻辑电路的特点。

2．掌握小规模集成电路设计组合电路的方法。

实验仪器与设备
1．数字电路实验箱。

2．数字万用表。

3．TTL集成电路74LS10三输入三与非门2片。

实验原理
1．组合逻辑电路特点

（1）功能特点：电路的输出状态只与当前的输入信号有关，与电路原来的状态无关。或者说，当输入变量取任意一组确定的值以后，输出变量的状态就唯一地被确定。

（2）结构特点：

① 电路不包含具有记忆（存储）功能的元件或电路。

② 电路不存在反馈回路。

2. 组合逻辑电路的设计

根据给出的实际逻辑问题，设计出能实现这一逻辑功能的最简组合逻辑电路。组合逻辑电路设计的一般步骤如下：

（1）根据给出的实际问题进行逻辑抽象，确定变量，并进行逻辑赋值。

（2）列出真值表。

（3）写出逻辑函数表达式，需要时采用代数法或卡诺图法进行化简。

（4）选择合适的器件实现逻辑功能，画出逻辑图。

组合电路的设计分为：SSI设计和MSI设计，SSI设计的基本单元电路为门电路，MSI设计的基本单元电路为中规模集成电路。

实验内容与步骤
1．设计题目

用与非门设计一个表决电路。要求电路有三个输入端，当输入信号中有两个高电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。

2．设计步骤

（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表

设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数F。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量，表示同意为逻辑“1”，不同意为逻辑“0”，对于逻辑函数F，事情通过为逻辑“1”；不通过为逻辑“0”。由此列出真值表如表2-1所示。

表2-1 表决电路真值表


（2）由真值表写出逻辑表达式：F=ABC+ABC+ABC+ABC

（3）逻辑表达式化简

用卡诺图化简法进行化简。将上面得到的逻辑函数填人卡诺图，合并最小项后可得最简逻辑表达式为

F=AB+BC+AC

（4）画出用与非门实现三变量表决的逻辑图

为了使用与非门实现三变量表决，上述最简逻辑表达式必须变换成所有变量之间均为与非关系的逻辑式。由逻辑代数的基本定律反演律A+B=AB可得：


由此可画出如图2-1所示的三变量表决电路。


图2-1 三变量表决电路

3. TTL集成电路74LS10两三输入与非门引脚图如图2-2所示。

按图2-1接好电路。


图2-2 74LS10引脚图

4．改变电路输入状态，记录结果并判断结果是否正确。

1．如何处理集成电路多余输入端？

2．应用小规模集成电路设计组合逻辑电路，应该注意哪些主要问题？

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1．掌握组合逻辑电路的特点。

2．掌握小规模集成电路设计组合电路的方法。

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2．数字万用表。

3．TTL集成电路74LS10三输入三与非门2片。

实验原理
1．组合逻辑电路特点

（1）功能特点：电路的输出状态只与当前的输入信号有关，与电路原来的状态无关。或者说，当输入变量取任意一组确定的值以后，输出变量的状态就唯一地被确定。

（2）结构特点：

① 电路不包含具有记忆（存储）功能的元件或电路。

② 电路不存在反馈回路。

2. 组合逻辑电路的设计

根据给出的实际逻辑问题，设计出能实现这一逻辑功能的最简组合逻辑电路。组合逻辑电路设计的一般步骤如下：

（1）根据给出的实际问题进行逻辑抽象，确定变量，并进行逻辑赋值。

（2）列出真值表。

（3）写出逻辑函数表达式，需要时采用代数法或卡诺图法进行化简。

（4）选择合适的器件实现逻辑功能，画出逻辑图。

组合电路的设计分为：SSI设计和MSI设计，SSI设计的基本单元电路为门电路，MSI设计的基本单元电路为中规模集成电路。

实验内容与步骤
1．设计题目

用与非门设计一个表决电路。要求电路有三个输入端，当输入信号中有两个高电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。

2．设计步骤

（1）根据设计要求建立该逻辑函数的真值表

设三人的意见为变量A、B、C，表决结果为函数F。对变量及函数进行如下状态赋值：对于变量，表示同意为逻辑“1”，不同意为逻辑“0”，对于逻辑函数F，事情通过为逻辑“1”；不通过为逻辑“0”。由此列出真值表如表2-1所示。

表2-1 表决电路真值表


（2）由真值表写出逻辑表达式：F=ABC+ABC+ABC+ABC

（3）逻辑表达式化简

用卡诺图化简法进行化简。将上面得到的逻辑函数填人卡诺图，合并最小项后可得最简逻辑表达式为

F=AB+BC+AC

（4）画出用与非门实现三变量表决的逻辑图

为了使用与非门实现三变量表决，上述最简逻辑表达式必须变换成所有变量之间均为与非关系的逻辑式。由逻辑代数的基本定律反演律A+B=AB可得：


由此可画出如图2-1所示的三变量表决电路。


图2-1 三变量表决电路

3. TTL集成电路74LS10两三输入与非门引脚图如图2-2所示。

按图2-1接好电路。


图2-2 74LS10引脚图

4．改变电路输入状态，记录结果并判断结果是否正确。

1．如何处理集成电路多余输入端？

2．应用小规模集成电路设计组合逻辑电路，应该注意哪些主要问题？