南京邮电大学电工电子基础B实验六（组合逻辑电路）

一、 实验目的

1.掌握基本门电路的实际应用；
2.掌握基本门多余端的处理方法；
3.验证所设计电路的逻辑功能；
4.判断、观察组合逻辑电路险象并消除险象的方法；

二、 主要仪器设备及软件

硬件：逻辑分析仪、函数发生器、数字信号发生器
软件：Multisim 14.0

三、 实验任务

1.与非门逻辑功能测试，测试74LS00与非门的逻辑功能。
2.数字锁逻辑电路，用与非门设计一数字逻辑锁电路，该锁有3个按钮A、B、C，当A、B、C同时按下，或只有A和B同时按下或只有A或B按下时开锁，如果不符合上述条件应发出警报。
3.冒险及其消除方法
（1）试用示波器来判断是否存在逻辑险象、险象的类型及出现的条件。
（2）在输出端加接滤波电容，观察毛刺的变化情况。
（3）用修改逻辑设计的方法来消除所出现的险象。

四、 设计过程与实验结果

1．与非门逻辑功能测试

分析与非门的真值表如下所示：

仿真测试电路图如图2所示。

与非门仿真波形图

实验结果：当A、B全为1时，F输出为0，指示灯不亮。其他情况，F输出1，指示灯亮。即“有0出0，无0出1”。

2．数字锁

A、B、C为三个输入端，F1为开锁，F2为报警。分析如下：

逻辑真值表

卡诺图化简

电路图

仿真实验图如图所示：

键盘按键A、B、C可控制三个输入端。调整三个输入端ABC从000至111，观察F1，F2的现象。实验测试结果如下：

实验结果：结果与真值表一致。

数字锁动态仿真实验图如下：
使用字发生器和逻辑分析仪，设计逻辑锁电路。

逻辑分析仪所示的波形图如下：

实验结果：波形表示与真值表一致，该数字锁设计成功。

3．冒险及其消除

仿真实验电路，及其毛刺情况如图6所示：
（注：蓝色波形为输出F的信号，下同）

图6 冒险-电路图
由图中可得，电路出现毛刺，存在险象。

首先分析该电路的输出F信号：

分析： 当B=0，C=0时，F=0；
当B=0，C=1时，F=A非；
当B=1，C=0时，F=A；

当B=C=1时，F=A+A非，此时出现1-0-1险象。

从卡诺图中也可分析：
图中有一对相切的卡诺圈，所以：当ABC从011<—>111时，跨越了相切的卡诺圈，电路会出现逻辑冒险，产生毛刺，毛刺如图6蓝色波形所示。

冒险消除方法：
①添加冗余项：（该方法可以消除逻辑冒险）
方法原理：在卡诺图中两圈相切处增加一个冗余圈，可以消除逻辑冒险。

将“BC”用卡诺圈圈上，这样便不存在相切的卡诺圈，可以消除逻辑冒险。
增加冗余项后的仿真电路及冒险消除结果如图7所示：

图7 添加冗余项消除冒险

实验结果：从图中可看出，输出F的信号（蓝色波形）毛刺不存在，险象消除。

②接滤波电容：（该方法可以消除逻辑冒险和功能冒险）
方法原理：因为冒险所呈现的窄脉冲含有丰富的高频成分，在电路输出端并接一个电容（该电容容量约为几十皮法），电容滤除了大部分的高频成分，只保留低频成分，因此输出波形变得平缓，吸收掉冒险的尖峰脉冲。

实验结果：从图中可看出，输出F的信号（蓝色波形）毛刺不存在，险象消除。