數字電路實驗(02)小規模組合邏輯電路實驗1:交通燈狀態監視電路


一.實驗要求

1.1.實驗目的

1.認識解決實際組合邏輯問題的一般方法和過程;
2.熟悉基本邏輯門的使用。

1.2.實驗器材

1.2輸入與門
2.3輸入與門
3.4輸入或門
4.非門
5.直流電壓源
6.Ground
7.指示燈

1.3.設計要求

設計一個交通信號燈工作狀態監視邏輯電路,要求:監視交通信號燈的每一組信號燈均由紅、黃、綠三盞燈組成,正常工作情況下,任何時刻必須有一盞燈點亮,而且只允許有一盞燈點亮;而當出現其他五種點亮狀態時,電路發生故障信號,以提醒維護人員前去修理。

1.4.設計流程

1.對交通信號燈監視電路進行邏輯抽象

取紅、黃、綠三盞燈的狀態為輸入變量,分別用R、A、G表示,並規定燈亮時為1,不亮時為0。取故障信號的輸出變量,以Y表示,並規定正常工作狀態下Y為0,發生故障時Y為1,其真值表如表1所示。

表1 監視交通信號燈工作狀態真值表

R A G Y
0 0 0 1
0 0 1 0
0 1 0 0
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 1

2.確定邏輯表達式

根據監視交通燈真值表寫出其邏輯表達式,即:
$$Y=R'A'G'+R'AG+RA'G+RAG'+RAG$$

3.邏輯表達式化簡

將上式化簡后得到
$$Y=R'A'G'+RA+AG$$

4.確定邏輯電路圖

根據化簡后的表達式,采用“與門-或門”的方式得到交通燈工作狀態監視邏輯電路圖,如圖1所示

二.實驗圖

一定要接地!

三.實驗報告內容

3.1.實驗步驟

利用基本的與門、或門和非門實現監視交通信號燈工作狀態的邏輯電路,具體實驗電路步驟如下所示:
1.按照圖1搭建實驗電路。
規定:輸入:邏輯“0”與電壓值“0V”對應,邏輯“1”與電壓值“5V”對應;
輸出:指示燈“亮”與邏輯“1”對應,指示燈“滅”與邏輯“0”對應;
2.根據表2中R、A、G的邏輯值改變相應直流電壓源的電壓值,運行實驗,觀察輸入端和輸出之間的狀態關系,記錄相應的輸出於表2中。
表2 監視交通信號燈工作狀態測試結果

3.2.實驗報告

1.簡述交通信號燈監視電路設計流程,補充完整表2;
邏輯抽象--表達式確定--表達式化簡--電路實現

2.采用與非-與非表達式設計交通信號燈監視電路(提示:將與或表達式兩次求反得到與非-與非表達式)。
根據交通信號燈工作狀態真值表,可得到:
Y=(( R'A'G'+RA +RG +AG)')'=(( R'A'G')'·(RA)'·(RG)'·(AG)')',因此采用與非-與非方式


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