一、 實驗目的

1.掌握基本門電路的實際應用；
2.掌握基本門多余端的處理方法；
3.驗證所設計電路的邏輯功能；
4.判斷、觀察組合邏輯電路險象并消除險象的方法；

二、 主要儀器設備及軟件

硬件：邏輯分析儀、函數發生器、數字信號發生器
軟件：Multisim 14.0

三、 實驗任務

1.與非門邏輯功能測試，測試74LS00與非門的邏輯功能。
2.數字鎖邏輯電路，用與非門設計一數字邏輯鎖電路，該鎖有3個按鈕A、B、C，當A、B、C同時按下，或只有A和B同時按下或只有A或B按下時開鎖，如果不符合上述條件應發出警報。
3.冒險及其消除方法
（1）試用示波器來判斷是否存在邏輯險象、險象的類型及出現的條件。
（2）在輸出端加接濾波電容，觀察毛刺的變化情況。
（3）用修改邏輯設計的方法來消除所出現的險象。

四、 設計過程與實驗結果

1．與非門邏輯功能測試

分析與非門的真值表如下所示：

仿真測試電路圖如圖2所示。

與非門仿真波形圖

實驗結果：當A、B全為1時，F輸出為0，指示燈不亮。其他情況，F輸出1，指示燈亮。即“有0出0，無0出1”。

2．數字鎖

A、B、C為三個輸入端，F1為開鎖，F2為報警。分析如下：

邏輯真值表

卡諾圖化簡

電路圖

仿真實驗圖如圖所示：

鍵盤按鍵A、B、C可控制三個輸入端。調整三個輸入端ABC從000至111，觀察F1，F2的現象。實驗測試結果如下：

ABCF1F2

0	0	0	0	0
0	0	1	0	1
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	1	0

實驗結果：結果與真值表一致。

數字鎖動態仿真實驗圖如下：
使用字發生器和邏輯分析儀，設計邏輯鎖電路。

邏輯分析儀所示的波形圖如下：

實驗結果：波形表示與真值表一致，該數字鎖設計成功。

3．冒險及其消除

仿真實驗電路，及其毛刺情況如圖6所示：
（注：藍色波形為輸出F的信號，下同）

圖6 冒險-電路圖
由圖中可得，電路出現毛刺，存在險象。

首先分析該電路的輸出F信號：

分析： 當B=0，C=0時，F=0；
當B=0，C=1時，F=A非；
當B=1，C=0時，F=A；

當B=C=1時，F=A+A非，此時出現1-0-1險象。

從卡諾圖中也可分析：
圖中有一對相切的卡諾圈，所以：當ABC從011<—>111時，跨越了相切的卡諾圈，電路會出現邏輯冒險，產生毛刺，毛刺如圖6藍色波形所示。

冒險消除方法：
①添加冗余項：（該方法可以消除邏輯冒險）
方法原理：在卡諾圖中兩圈相切處增加一個冗余圈，可以消除邏輯冒險。

將“BC”用卡諾圈圈上，這樣便不存在相切的卡諾圈，可以消除邏輯冒險。
增加冗余項后的仿真電路及冒險消除結果如圖7所示：

圖7 添加冗余項消除冒險

實驗結果：從圖中可看出，輸出F的信號（藍色波形）毛刺不存在，險象消除。

②接濾波電容：（該方法可以消除邏輯冒險和功能冒險）
方法原理：因為冒險所呈現的窄脈沖含有豐富的高頻成分，在電路輸出端并接一個電容（該電容容量約為幾十皮法），電容濾除了大部分的高頻成分，只保留低頻成分，因此輸出波形變得平緩，吸收掉冒險的尖峰脈沖。

實驗結果：從圖中可看出，輸出F的信號（藍色波形）毛刺不存在，險象消除。

總結

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