数字电路实验(02)小规模组合逻辑电路实验1：交通灯状态监视电路

一.实验要求

1.1.实验目的

1.认识解决实际组合逻辑问题的一般方法和过程；
2.熟悉基本逻辑门的使用。

1.2.实验器材

1.2输入与门
2.3输入与门
3.4输入或门
4.非门
5.直流电压源
6.Ground
7.指示灯

1.3.设计要求

设计一个交通信号灯工作状态监视逻辑电路，要求：监视交通信号灯的每一组信号灯均由红、黄、绿三盏灯组成，正常工作情况下，任何时刻必须有一盏灯点亮，而且只允许有一盏灯点亮；而当出现其他五种点亮状态时，电路发生故障信号，以提醒维护人员前去修理。

1.4.设计流程

1.对交通信号灯监视电路进行逻辑抽象

取红、黄、绿三盏灯的状态为输入变量，分别用R、A、G表示，并规定灯亮时为1，不亮时为0。取故障信号的输出变量，以Y表示，并规定正常工作状态下Y为0，发生故障时Y为1，其真值表如表1所示。

表1 监视交通信号灯工作状态真值表

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.确定逻辑表达式

根据监视交通灯真值表写出其逻辑表达式，即：
$$Y=R'A'G'+R'AG+RA'G+RAG'+RAG$$

3.逻辑表达式化简

将上式化简后得到
$$Y=R'A'G'+RA+AG$$

4.确定逻辑电路图

根据化简后的表达式，采用“与门-或门”的方式得到交通灯工作状态监视逻辑电路图，如图1所示

二.实验图

一定要接地！

三.实验报告内容

3.1.实验步骤

利用基本的与门、或门和非门实现监视交通信号灯工作状态的逻辑电路，具体实验电路步骤如下所示：
1.按照图1搭建实验电路。
规定：输入：逻辑“0”与电压值“0V”对应，逻辑“1”与电压值“5V”对应；
输出：指示灯“亮”与逻辑“1”对应，指示灯“灭”与逻辑“0”对应；
2.根据表2中R、A、G的逻辑值改变相应直流电压源的电压值，运行实验，观察输入端和输出之间的状态关系，记录相应的输出于表2中。
表2 监视交通信号灯工作状态测试结果

3.2.实验报告

1.简述交通信号灯监视电路设计流程，补充完整表2；
逻辑抽象--表达式确定--表达式化简--电路实现

2.采用与非-与非表达式设计交通信号灯监视电路（提示：将与或表达式两次求反得到与非-与非表达式）。
根据交通信号灯工作状态真值表，可得到：
Y=(( R'A'G'+RA +RG +AG)')'=(( R'A'G')'·(RA)'·(RG)'·(AG)')'，因此采用与非-与非方式