實驗名稱：組合邏輯電路；數(shù)字電路的裝配與常見故障的分析與排除

設計方式：原理圖

難度：???

適用教材：郭宇鋒《電工電子基礎實驗（第2版）》

題目位置：P217四-1、6、7

寄語：組合邏輯電路，啟動！?

從本次實驗開始，今后的實驗將會大量運用到數(shù)電知識，建議同學多結合數(shù)電課本，預習好每次實驗！

以下是實驗報告正文：

組合邏輯電路

一、 實驗目的

????1. 掌握可編程邏輯器件軟硬件平臺的使用方法；

????2. 掌握基本門電路的實際應用；

????3. 掌握門電路多余端的處理方法；

????4. 用實驗驗證所設計電路的邏輯功能。

二、 主要儀器設備及軟件

????硬件：DGDZ-5 型電工電子實驗箱、電腦

????軟件：ISE 14.7

三、 實驗原理（或設計過程）

組合邏輯電路設計步驟如下：

????1) 根據(jù)給定的邏輯功能，確定輸入、輸出信號的數(shù)量，并根據(jù)兩者之間的關系列出真值表；

????2) 根據(jù)真值表寫出邏輯函數(shù)，依據(jù)所選器件類型，寫出相應形式的最簡表達式；

????3) 畫出邏輯電路圖。

四、 實驗電路圖

五、 實驗內容和實驗結果

????1.測試兩輸入與非門 NAND2 的邏輯功能。

????????電路圖如【圖 四-1】所示，設 ，根據(jù)所學知識可列出以下真值表：

????????在 ISE 14.7 中進行仿真，結果如下圖所示：

????????管腳約束和搭建實物電路如下：

????2.用異或門實現(xiàn)當 K=“0”時輸出原碼，K=“1”時輸出反碼（設原碼為 4 位并行二進制碼）。

????????設輸入為 K, A, B, C, D，輸出為 FA, FB, FC, FD，則有如下真值表：

????????以此類推，可得如下輸出表達式：

????????可設計如【圖 四-2】所示電路。

????????在 ISE 14.7 中進行仿真，結果如下圖所示：

????????管腳約束如下圖所示：

????3.用門電路設計一數(shù)字鎖邏輯電路，該鎖有三個按鈕 A、B、C，當 A、B、C 同時按下或 A、B 同時按下，或只有 A 或 B 按下時開鎖，不符合上述條件時報警。

????????設輸入為 A, B, C，輸出為 F1(開門), F2(報警)，可列出真值表：

????????則有：

????????即：

????????可設計如【圖 四-3】所示電路。?

????????在 ISE 14.7 中進行仿真，結果如下圖所示：

????????管腳約束和搭建實物電路如下：

????4.【作業(yè)】是否存在邏輯冒險，冒險類型及冒險出現(xiàn)條件為何？

????????解：存在邏輯冒險，理由如下：

????????????????原式中變量 A 存在原變量、反變量的形式，分析可知：

????????????????當?? = ?? = 0時，?? = ?????，可能出現(xiàn) 1 型冒險。

六、 結果分析

????1.對于 五-1 的分析：

????????根據(jù)【圖 五-1 仿真結果】所示，當?? = ?? = 0時，?? = 1；當?? = ?? = 1時，?? = 0……符合真值表的輸入輸出結果。約束好管腳并燒錄程序，在板子上測試的輸入輸出結果也與真值表相符。可以認為達到實驗要求。

????2.對于 五-2 的分析：

????????根據(jù)【圖 五-4 仿真結果】所示，當?? = 0時，輸出通道和輸入通道相等；當?? = 1時，輸出通道為輸入通道按位取反而得。實現(xiàn)了用 K 控制輸出的原碼反碼轉換。

????3.對于 五-3 的分析：

????????根據(jù)【圖 五-6 仿真結果】所示，當輸入通道全為 0 時，輸出也全為0，表示門鎖等待輸入；當輸入通道分別為 010，100，110，111 時，F(xiàn)1=1，F(xiàn)2=0，表現(xiàn)為開門；當輸入通道分別為 001，011，101 時，F(xiàn)1=0，F(xiàn)2=1，表現(xiàn)為報警。在板子上測試的結果與上述結果一致，輸入輸出結果都符合真值表，可以認為設計成功。

七、 實驗小結

????本次實驗涉及到數(shù)電內容中較多，好在提前預習后縮短了實驗時間。實驗中講到了 ISE 14.7 中將原理圖設置為 Top Module 的問題，由于存在多張原理圖時設置后可能出現(xiàn)異常，推薦為每一張原理圖都創(chuàng)建一個項目。本次實驗還涉及到競爭和冒險的知識，可能在今后的實驗中會用到，需要復習一下。

正文完。

????????愿同學們實驗順利，美美下班！