实验目的

1 掌握基本逻辑门的逻辑功能
2 通过实验，进一步理解与非门逻辑电路的设计过程
3 掌握半加器、全加器的逻辑功能和设计方法
4 掌握组合逻辑电路的设计方法

使用的芯片

74HC00，二输入与非门image.png

74HC20，四输入与非门image.png

74HC04，非门image.png 74HC86，异或image.png

实验内容

1. 测量与非门的逻辑功能image.pngimage.png

2. 测量非门的逻辑功能image.pngimage.png
吉布斯现象 ：在时域描述一个不连续的信号要求信号有无穷的频率成分。但实际情况是不可能采集到无穷的频率成分。信号采集系统只能采集一定频率范围内的信号，这将导致出现频率截断，频率截断会引起时域信号产生“振铃效应”，这个现象称之为吉布斯现象。
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① 峰峰值5V不变，信号频率变化，从1kHz到信号源支持最高频率，描述现象：
波形变得更加密集，但幅度不变。当频率调到1GHz之后，波形的幅度维持在5V不变，此时应该是示波器采样频率达到最大，无法检测波形变化。
② 信号频率1kHz不变化，峰峰值从0-5V改变，描述其现象：
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③ 输入信号频率1kHz、峰峰值从5V，输出负载如果是10欧姆和10k欧姆，输出有什么现象：
输出的负载为10欧姆时，输出的峰峰值为低电平；输出的负载为10k欧姆时，输出的峰峰值为高电平。
非门芯片的传输延迟测量
按照下图连接电路，观察门电路延迟和竞争冒险现象，绘出与非门输出波形：
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用示波器测三级非门延迟，算出每个门延迟，进行记录：
根据测量结果可知，三级非门的延迟大概是45ns，每个门的延迟是15ns 。 3. 测量异或门的逻辑功能（1）选用芯片 74HC86（或 74LS86），它是一个内部含有四个逻辑功能相同的异或门芯片。将 74HC86 安放在实验箱右侧的 14 脚芯片插座上，将74HC86 的 14 引脚用导线连接到实验箱最左上角+5V 插孔中，将 7 引脚用导线连接到实验箱最左上角的 GND（接地）插孔中。
（2）异或门的输入信号（A，B）接到实验箱的数据开关上，数据开关拨在下方，给输入信号为低电平；数据开关拨在上方，给输入信号为高电平，同时发光二极管点亮。 （3） 把异或门的输出端（Y）接到实验箱的电平指示处，通过二极管的亮灭观察输出端的状态，验证与非门的逻辑功能，将结果填入表 2.3 中。
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image.png 4. 利用与非门 74HC00 设计其他逻辑门电路 (1) 与或门转换为与非门
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(2)异或门用与非门转换
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image.png 5. 设计一个全加器电路image.png
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image.pngimage.png 6. 设计一个半加器电路image.png
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image.png 7. 火警报警系统 有一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感 3 种不同类型的火灾探测器。为了防止误报警，只有当其中两种或两种以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才能产生报警信号。试设计这个报警系统的逻辑电路。设 A，B，C 是探测器输入信号，F 是电路输出信号，（逻辑 1 表示有火灾，逻辑 0 表示无火灾）。要求写出逻辑表达式，列真值表，通过实验验证电路功能。
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image.png 8. 四人表决电路 设计一个四人表决电路，其中 A 同意得 2 分，其余 3 人 B、C、D 同意各得 1 分。总分大于或等于 3 分时通过，即 Y=1。用最少的与非门实现，填写表 2.6， 写出输出表达式，画出逻辑电路图，通过实验验证电路功能。
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