一、实验目的
1. 熟悉或非逻辑门、非门的使用；
2. 认识任意项的意义；
3. 熟悉用小规模组合逻辑器件解决逻辑问题的方法及过程。
二、实验器材
1. 直流电压源
2. Ground
3. 非门
4. 3输入或非门
5. 2输入或非门
6. 指示灯
三、设计要求
采用基本逻辑门“或非门”、“非门”设计一个水塔的水位显示控制电路。要求水位在8米以下，所有指示灯均不亮，当水位上升到8米时，绿色指示灯开始亮；当水位上升到10米时，黄指示灯开始亮；当水位上升到12米时，红指示灯开始亮。水位不可能上升到14米及以上。至多允许一个指示灯亮。
四、设计过程
1. 进行逻辑抽象
将表示水位的10进制数转换为四位二进制数ABCD，用A、B、C、D数字去控制各指示灯。但是至多允许一个指示灯亮，因而不可以由数字直接控制指示灯。
设控制绿、黄、红指示灯亮或不亮的信号分别为Fw、Fy、Fr，并且规定Fw、Fy、Fr等于1/0时，对应的指示灯亮/灭。由于水位不可能达到14米以上，Fw、Fy、Fr在对应的项为任意项φ，可依据化简的需要将φ设为0或1。
根据设计要求，输入信号与输出信号之间的真值表如表1所示。
表1 Fw、Fy、Fr的真值表
输入信号 | 输出信号 | |||||
A | B | C | D | Fw | Fy | Fr |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 | 0 | φ | φ | φ |
1 | 1 | 1 | 1 | φ | φ | φ |
2. 确定表达式
根据表1得到Fw、Fy、Fr的状态卡诺图，并由卡诺图得出状态方程。
图1 水位显示控制电路状态卡诺图
3. 表达式化简
由于要求使用基本逻辑门“或非门”、“非门”设计一个水塔的水位显示控制电路，需将表达式化简为以下形式：
4. 确定逻辑电路图
根据化简后的公式，采用基本逻辑门“或非门-非门”方式得到水位显示控制电路的电路原理图，如图2所示：
图2 水位显示控制电路原理图
