一.数字锁的设计

1.1 设计要求

用与非门设计一数字锁逻辑电路，该锁有三个按钮 A、B、C，当 A、B、C 同时按下，或只有 A 和 B 同时按下或只有 A 或 B 按下时开锁，如果不符合上述条件应发出报 警。

1.2 设计思路

当A，B，C为“0”时表示按键没有被按下，当A,B,C为“1”时表示按键被按下，F1表示开锁，F2表示警报，当F1为“1”时表示开锁成功，为“0”时表示开锁失败，当F2为“1”时表示开启警报，为“0”时表示没有警报。（当A、B、C同时为“0”时不需要响警报）

列出真值表：

A	B	C	F1	F2
0	0	0	0	0
0	0	1	0	1
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	1	0
1	1	1	1	0

1.3 设计过程

1.3.1 列出F1的卡诺图

A\BC	00	01	11	10
0	0	0	0	1
1	1	1	0	1

合并卡诺图

得到表达式

1.3.2 列出F2的卡诺图

得到表达式

1.4 实验内容及结果

1.4.1 选用74LS00，测试 74LS00 与非门的逻辑功能
真值表

A	B	F
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

1.4.2 设计的数字锁电路及仿真

仿真的波形图

二.电路中的“竞争冒险”

2.1 实验要求

2.2 实验思路

竞争冒险是指：一个信号经过不同途径到达同一门的输入端时，由于每条路径上的延时往往不同，因而到达的时间可能有先有后，这种现象称之为竞争。

2.2.1 竞争冒险选用的电路图及分析

由此电路图可以得到

当B=1； C=1时，则F=A+A’；因为A非经过三个非门会产生延时导致延后，所以会产生如下图的现象，其为“1-0-1”型冒险

如果 F=A·A’ ,同理就会出现如下图的现象，其为“0-1-0”型冒险

2.2.2 消除“竞争冒险”的方法
(1)修改逻辑设计 （添加多余项）
对逻辑险象来说，可在原函数中加上多余项或乘上多余因子(对或与表达式)，也就是在卡诺图中，用一个多余圈将两个相切的卡诺圈连接起来。或将卡诺图重圈，避免相切。其目的是使原函数 F 不再可能化为(A+A)或 A·A 的形式，从而消除逻辑现象。
分析：
画出所选卡诺图：

为了避免原来圈的两项相切，所以增加一项 “BC”
即式子变为：

(2)加滤波电路
在输出波形要求不高的情况下，可在输出端加一个 RC 积分器(低通滤波器)或直接加滤波电容，适当选取 R、C 值将毛刺压抑在电路正常工作的允许范围内，从而消除毛刺对后级工作的影响。

2.3 实验内容和实验结果

2.3.1用示波器分析得到波形图：
当B=1；C=1时 存在竞争冒险为“1-0-1”型，其他情况波形图正常

2.3.2 加入滤波电容消除毛刺
电路图：

当B=1,C=1时：

当B=1,C=0时：

当B=0,C=1时：

当B=0,C=0时：

2.3.3 修改逻辑设计的方法
增加一项“BC”后电路图

当B=1，C=1时波形图：

毛刺成功消除。

三.附录

测试74LS00逻辑功能的电路图：