一、实验原理
基于电原理图的组合电路设计流程如下:
1、对设计目标进行分析,得到输入和输出的逻辑关系并定义输入输出变量。
2、根据输入变量的个数确定输入信号的组合,并根据输入变量的每个组合推出输出变量的状态,由此推出真值表。
3、根据真值表推出逻辑表达式,并通过不同的化简方法,和所采用的器件获得相应的最简逻辑表达式。
4、得出电原理图。
在化简过程中,根据所用器件的不同,会有不同的结果,因而设计时必须注意设计条件所允许采用的器件。在采用计算机软件设计时允许用各种不同的门电路实现,但在需用标准集成电路实现时,并非器件库提供的所有器件都有相应的集成电路。因而在设计的电路需用标准集成电路实现时,必须先找到合适的电路,然后再化简,以免化简的结果无法找到合适的电路实现。如在实验一中提到的三输入与非门在器件库中有不同的形式,但实际上器件NAND3B1,NAND3B2,NAND3B3都无法找到具体的标准集成电路与其对应。
二、实验内容
(一)设计7段数码显示器译码电路
设计一个7段数码显示器译码电路,被控制的7段数码显示器实际上是对应于不同笔画的七个发光二极管,其外型和其显示的数码如图2-3-2所示。设译码器的输入信号为显示允许信号EN和数据信号A1、A0,当EN信号为1时,显示器不亮,EN信号为0时按输入的数据分别显示0~3。点亮发光二极管的电平为 “1”,不点亮的电平为“0”。
1、写出此显示器译码电路的真值表,通过化简写出译码器的布尔方程式。
2、利用设计软件提供的元件库,在计算机上画出译码器的电原理图。
3、通过仿真软件对译码器的功能进行验证。
(二)设计4-2优先编码器
设计一个4输入优先编码器,此电路采用优先编码的方法,即其输入是标有0~3的4个键,对应的信号为K0、K1、K2、K3,键按下输入信号为0,键放开输入信号为1。输出信号为E、B1、B0。当4个键都没有按下,此时输出信号E为1。当按下4个键中的任一个键时,输出信号E为0,B1、B0构成对应的二进制数。B1为高位,B0为低位。如同时按下一个以上的键时,按K0、K1、K2、K3的优先次序输出编码。
1、写出此编码器的真值表或逻辑功能表,通过化简写出其布尔方程式。
2、利用设计软件提供的元件库,在计算机上画出电原理图。
3、通过仿真软件对编码器的功能进行验证。
4、将此编码器与上述设计的7段数码显示器译码电路相连接,利用仿真软件分析电路的输入信号K0、K1、K2、K3与输出信号a~g之间的逻辑关系。
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