代码收藏家 数电实验：探索组合逻辑电路、时序电路及555定时器的奥秘
本文章为数电实验整理内容，其电路仿真资料可以在我的资料中自行下载，其包括所说内容全部仿真内容。
一、组合逻辑电路的设计与验证
利用 二输入四与非门74LS00和二输入四异或门74LS86和LED来达到实验效果
74LS00 74LS86
1.1 设计奇数位校验器
要求：判别由三位二进制数组成的含“1”的位数是奇数的一种组合电路，并利用74LS86进行逻辑功能验证。
奇数位校验器真值表：
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输入 |
输出 |
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A |
B |
C |
L |
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1 |
1 |
1 |
1 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
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1 |
1 |
0 |
0 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
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0 |
0 |
1 |
0 |
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0 |
1 |
0 |
1 |
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0 |
1 |
1 |
1 |
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0 |
0 |
0 |
0 |
逻辑函数关系式:
逻辑电路图:
仿真图：（其六个仿真如下，全部仿真和真值表一一对应）
1.2 三人表决器
说明：三人中的1人为主裁判，其余二人为副裁判，即：只有在主裁判通过，并且至少有一名副裁判通过的情况下才算表决通过，请用一片74LS00设计一个电路实现此功能。
3人表决器真值表：
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输入 |
输出 |
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A(主) |
B（副） |
C（副） |
L |
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0 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
0 |
1 |
0 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
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1 |
0 |
1 |
1 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
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1 |
1 |
1 |
1 |
逻辑函数关系式：
逻辑电路图：
仿真电路：（只列出6种，和真值表对应）
1.3 一位数的半加器
要求：请用一片74LS00和一片74LS86设计一个电路实现此功能。
一个1位半加器真值表：
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输入 |
输出 |
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A |
B |
S（和） |
C（进位） |
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0 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
0 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
逻辑函数关系式：
逻辑电路图：
仿真电路：
1.4 2选1数据选择器
请用一片74LS00设计一个电路实现此功能。
2选1数据选择器真值表:
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输入 |
输出 |
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A |
D1 |
D0 |
Y |
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1 |
1 |
1 |
1 |
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1 |
1 |
0 |
1 |
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1 |
0 |
1 |
0 |
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1 |
0 |
0 |
0 |
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0 |
1 |
1 |
1 |
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0 |
1 |
0 |
0 |
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0 |
0 |
1 |
1 |
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0 |
0 |
0 |
0 |
逻辑函数关系式:
逻辑电路图:
仿真电路：（只列出前四种情况）
1.5 1位二进制数比较器
要求：用1片74LS86和2片74LS00实现一个1位二进制数比较器。
真值表：
逻辑函数表达式：
逻辑电路图:
仿真电路：
二、时序逻辑电路的分析和设计
2.1 D触发器同步时序电路
2.1.1 电路的激励方程组：
转换方程为：
列出方程：
2.1.2 转换表；
2.1.3 状态图
2.1.4 电路仿真
波形从上往下分别为U5，A，Q0，Q1，Y。时序图与分析一致
这里波形初始状态为Q1Q0=11
2.2 JK触发器计数器电路
2.2.1 逻辑方程组
激励方程组：
转换方程组：
2.2.2 转换表；
2.2.3 状态图
2.2.4 电路仿真
2.3 JK触发器设计同步时序电路
要求：其状态图如下所示，要求电路使用的门电路最少。
需要用到2个JK触发器，输入引脚分别对应J，K2; J，K;输入变量为A，输出为Y。
输出方程：Y=Q2Q1A
激励方程： J2=Q1A ,K2=Q1A ,J1=A,K1=A
电路仿真：
2.4 74LVC161芯片设计计数器
要求：其计数序列以自然二进制数1000～1111顺序循环。
由设计要求可知,74HC161在计数过程中要跳过0000 – 1000九个状态而保留1001 -1111七个状态。因此，可用“反馈置数法"实现:令74HC161的数据输入端D3D2D1D0= 0000，所设计的电路如图所示。
三、 555定时器及其应用
3.1 555定时器构成单稳态触发器
原理分析：
电容C1接到了 7脚Discharge上。在稳定状态下，3脚Output和7脚Dissharge均为低电平，因此电容C1与地(7脚)短接，不会通过R1充电。2脚通过.上拉电阻R2连到高电平上，并通过一 一个接地的开关来产生低电平脉冲。按下开关会导致2脚Trigger接地，产生低电平。由于此时2脚< 1/3 Vcc，因此3脚Output变成高电平，同时7脚Discharge变成高阻态。这会使电容C1不再与地短接，开始通过R1充电。充电时C1两端电压升高，直到电压达到2/3 VCc。6脚Threashold达到2/3 Vcc后，3脚Output变成低电平，同时7脚Discharge也变成低电平， 于是C1不再充电，通过7脚放电。
3.2 555定时器构成多谐振荡器
（1）按图3.2（a）接线。用示波器观察uc1和uo的波形，并测出输出波形的幅值和频率，数据及波形，并与理论值比较。
（2）将图中5脚所接电容开路，改为加入0.5~4.5V的可调电压，观察输出波形的变化，说明原因。
控制电压端(5脚)，平时输出2/3VCC作为比较器C1 的参考电平，当5脚外接一个输入电压， 即改变了比较器的参考电平,从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01μF的电容器接地, 起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。
3.3 555定时器构成施密特触发器
按图3.3（a）接线。ui输入f=1kHz，Uim=2V的三角波，用示波器同时观察ui和uo的波形，并记录下来。
