组合逻辑电路设计2

设计用3个开关控制一个电灯的逻辑电路，要求改变任何一个开关的状态都能控制电灯由亮变灭或者由灭变亮，要求用发放的器件实现。

1.       逻辑分析

有事件的因果关系可知，电路的控制对象是三个开关，实现控制的条件是三个开关的六个开关状态。灯有“亮”和“灭”两个状态，开关有“向上”和“向下”两个动作，因而该事件可以抽象为逻辑命题。用变量A、B、C表示三个开关，人为规定开关向上为“1”，向下为“0”；灯亮用F=1表示，灯灭用F=0表示。

2.       真值表

设在初始状态A=0，B=0，C=0时，灯为亮的状态。电路的初态设定不同，电路的设计结果也不一样。3个开关控制一盏灯的电路真值表如下：

3.       逻辑表达式

由上表可知，3个开关控制一盏灯描述的逻辑函数关系式为：

http://s10/middle/7bf0c30f4a66ca4729fc9&690

要求用给定的器件实现电路的逻辑功能，在此选择三位二进制译码器74LS138实现。

设所需逻辑电路的输出逻辑函数中三个开关A、B、C的位数从低到高排列，依次与集成译码器74LS138的数据输入A、B、C相连，可以将三个开关控制一盏灯的输出逻辑函数转换为：

http://s1/middle/7bf0c30f4a66ca4833e10&690

4.       逻辑电路

将74LS138的输出端Y0、Y3、Y5、Y6连接到四输入与非门74LS20的输入端，则输出端即为所需的逻辑函数F。用74LS138和74LS20实现三个开关控制一盏灯的逻辑电路设计如下图所示：

http://s1/middle/7bf0c30f0770add43f040&690

http://s10/middle/7bf0c30f4a66ca4cb17e9&690在Multisim中对上述电路进行仿真，用SPDT的表示开关即输入变量A、B、C；用小灯泡的亮与灭表示输出函数F的1和0。

在Multisim中仿真后，得到如下真值表：

可已看出，用74LS138和74LS20所设计的电路实现了所要求的逻辑功能。

其他设计方案：

该组合逻辑电路也可以用74LS151数据选择器实现。输入变量A、B、C分别练到74LS151的数据输入端作为选择变量，把F的值放在对应的待选择数据上，Y0http://s16/middle/7bf0c30f4a66ca4ee0f9f&690Y7分别接1001 0110，则可以实现三个开关控制一盏灯的逻辑。

设计电路图如下：

http://s13/middle/7bf0c30f4a66ca506a1bc&690

可以看出，用74LS151数据选择器要比74LS138译码器要简单，少用了一个四输入与非门，电路结构更加简单。