實(shí)驗(yàn)二組合電路設(shè)計(jì)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象分析

實(shí)驗(yàn)二組合電路設(shè)計(jì)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象分析第1頁(yè)/共25頁(yè)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握用SSI設(shè)計(jì)組合電路及其檢測(cè)方法；2、觀察組合電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象；3、熟悉消除冒險(xiǎn)現(xiàn)象的常用方法。第2頁(yè)/共25頁(yè)二、實(shí)驗(yàn)原理

74LS00四2輸入與非門(mén)

74LS04六反相器

74LS20雙4輸入與非門(mén)

組合電路設(shè)計(jì)

冒險(xiǎn)現(xiàn)象

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1、74LS00四2輸入與非門(mén)

圖1

圖中:

一共有四組2輸入與非門(mén)；14號(hào)管腳接電源，7號(hào)管腳接地；

1、2號(hào)管腳接輸入電平，3號(hào)管腳為輸出，其它輸入輸出以此類(lèi)推。

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2、74LS04六反相器

圖2

圖中:

一共用六組反相器；14號(hào)管腳接電源，7號(hào)管腳接地；

1號(hào)管腳接輸入電平，2號(hào)管腳為輸出，其它輸入輸出以此類(lèi)推。

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3、74LS20雙4輸入與非門(mén)

圖3

圖中:

一共有二組4輸入與非門(mén)；14號(hào)管腳接電源，7號(hào)管腳接地；

1、2、4、5號(hào)管腳接輸入電平，6號(hào)管腳為輸出，另一組輸入輸出以此類(lèi)推；

3、11號(hào)管腳懸空。

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4、組合電路設(shè)計(jì)

（1）根據(jù)實(shí)際問(wèn)題對(duì)邏輯功能的要求，定義輸入、輸出邏輯變量，然后列出真值表；使用小規(guī)模集成電路（SSI）進(jìn)行組合電路設(shè)計(jì)的一般步驟是：

（2）通過(guò)化簡(jiǎn)得出最簡(jiǎn)與或表達(dá)式；

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（3）通過(guò)最簡(jiǎn)與或表達(dá)式，畫(huà)邏輯圖（一般用與非門(mén)）實(shí)現(xiàn)此邏輯函數(shù)。若給出的門(mén)電路器件不是與非門(mén)，則可在最簡(jiǎn)與或表達(dá)式的基礎(chǔ)上進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得出與給定器件相一致的邏輯表達(dá)式，并實(shí)現(xiàn)之，最后測(cè)試驗(yàn)證其邏輯功能。第8頁(yè)/共25頁(yè)(a)兩個(gè)輸入信號(hào)同時(shí)向相反的邏輯電平跳變產(chǎn)生尖峰脈沖

5、競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)現(xiàn)象（b）門(mén)的延遲產(chǎn)生尖峰脈沖

第9頁(yè)/共25頁(yè)（1）邏輯冒險(xiǎn)的判斷a、代數(shù)法b、卡諾圖判別法（2）邏輯冒險(xiǎn)的消除a、加封鎖脈沖或選通脈沖b、接濾波電容c、修改邏輯設(shè)計(jì)第10頁(yè)/共25頁(yè)三、設(shè)計(jì)舉例

設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，它有三個(gè)輸入端，分別是，當(dāng)值為2、3、5、7時(shí)，輸出Y為1，其它值時(shí)輸出Y為0。第11頁(yè)/共25頁(yè)（1）根據(jù)題意列出真值表設(shè)計(jì)步驟一第12頁(yè)/共25頁(yè)（2）根據(jù)真值表畫(huà)卡諾圖并化簡(jiǎn)設(shè)計(jì)步驟二第13頁(yè)/共25頁(yè)（3）邏輯冒險(xiǎn)現(xiàn)象判斷設(shè)計(jì)步驟三a、代數(shù)法

根據(jù)函數(shù)表達(dá)式進(jìn)行判別，當(dāng)某一變量同時(shí)以原變量和反變量的形式出現(xiàn)在邏輯函數(shù)式中時(shí)，該變量就具備了競(jìng)爭(zhēng)的條件；

當(dāng)n-1個(gè)變量給予特定的取值（0或1），只保留被討論的變量，函數(shù)若得到以下兩種形式則說(shuō)明存在靜態(tài)冒險(xiǎn)現(xiàn)象?；虻?4頁(yè)/共25頁(yè)

由輸出函數(shù)表達(dá)式可知，變量B2具備了競(jìng)爭(zhēng)條件，下面列表討論：

從左表可知時(shí)，B2變化時(shí)將產(chǎn)生冒險(xiǎn)現(xiàn)象設(shè)計(jì)步驟三第15頁(yè)/共25頁(yè)設(shè)計(jì)步驟三b、卡諾圖判別法

輸入變量在卡諾圖圈內(nèi)變化時(shí)，則輸出不會(huì)有冒險(xiǎn)現(xiàn)象；

若輸入變量那個(gè)是在相鄰卡諾圖圈的相切處發(fā)生變化，并且是從一個(gè)卡諾圖圈進(jìn)入另一個(gè)卡諾圖圈，則可能產(chǎn)生邏輯冒險(xiǎn)；

因此，若有兩個(gè)卡諾圖圈相切，則該電路必然存在冒險(xiǎn)現(xiàn)象，兩個(gè)卡諾圖圈相互交錯(cuò)或相互錯(cuò)開(kāi)，均不會(huì)產(chǎn)生冒險(xiǎn)現(xiàn)象。第16頁(yè)/共25頁(yè)

由左圖知卡諾圖圈存在兩個(gè)卡諾圖圈相切情況，所以一定存在冒險(xiǎn)現(xiàn)象。設(shè)計(jì)步驟三第17頁(yè)/共25頁(yè)（4）邏輯冒險(xiǎn)現(xiàn)象的消除設(shè)計(jì)步驟四

通過(guò)修改邏輯設(shè)計(jì)來(lái)消除

對(duì)上述產(chǎn)生的冒險(xiǎn)現(xiàn)象，可以增加冗余項(xiàng)來(lái)消除。（5）根據(jù)邏輯表達(dá)式畫(huà)電路邏輯圖（略）第18頁(yè)/共25頁(yè)

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)一個(gè)組合邏輯電路，它接收一個(gè)8421BCD碼，僅當(dāng)2＜＜7時(shí)輸出Y才為1。

（2）設(shè)計(jì)一個(gè)四舍五入電路，輸入信號(hào)為8421BCD碼，輸出結(jié)果用指示燈顯示。

第19頁(yè)/共25頁(yè)（3）人類(lèi)有四種血型：A、B、AB和O型。輸血時(shí)，輸血者與受血者必須符合圖四的規(guī)定，否則有生命危險(xiǎn)，試設(shè)計(jì)一個(gè)電路，判斷輸血者與受血者血型是否符合規(guī)定。（提示：可用兩個(gè)自變量的組合代表輸血者的血型，另外兩個(gè)自變量的組合代表受血者的血型，用輸出變量代表是否符合規(guī)定。）第20頁(yè)/共25頁(yè)圖四第21頁(yè)/共25頁(yè)（4）按下表設(shè)計(jì)一個(gè)邏輯電路

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a、設(shè)計(jì)要求：輸入信號(hào)僅提供原變量，要求用最少數(shù)量的2輸入端與非門(mén)，畫(huà)出邏輯圖；

b、搭試電路，進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，驗(yàn)證邏輯功能，記錄測(cè)試結(jié)果；

c、分析輸入端B、C、D各處于什么狀態(tài)時(shí)能觀察到輸入端A信號(hào)變化時(shí)產(chǎn)生的冒險(xiǎn)現(xiàn)象；第23頁(yè)/共25頁(yè)

e、在A端輸入f=100KHZ～1MHZ的方波信號(hào)，觀察電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象，記錄A和Y點(diǎn)的工作波形圖；

f、觀察用增加校正項(xiàng)