数字设计 实验三.doc

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数字设计实验三要点

实验三 利用MSI设计组合逻辑电路 一、实验目的 1. 熟悉编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。 2. 掌握用MSI设计的组合逻辑电路的方法。 二、实验仪器及器件 1. 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2. 器件:74LS00,74LS197,74LS138,74LS151 三、实验预习 1. 复习常用组合逻辑电路工作原理和设计方法,及与之相应的MSI功能表及其使用方法。 2. 复习采用中规模集成电路实现组合逻辑电路的方法,如使用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路。 四、实验原理 中规模的器件,如译码器、数据选择器等,它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的,但由于它们的一些特点,我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。 用译码器现实组合逻辑电路 译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。如图(一)为3线-8线译码器。 当附加控制门Gs的输出为高电平(S=1)时,可由逻辑图写出。 = S2S1S0= = S2S1S0 = = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= 图(一)3线-8线译码器74LS138 从上式可看出。Y0-Y7同时又是S2、S1、S0这三个变量的全部最小项的译码输出。所以这种译码器也叫最小项译码器。如果将S2、S1、S0当作逻辑函数的输入变量,则可利用附加的门电路将这些最小项适当的组合起来,便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。 例如可以使用3线-8线译码器74LS138实现全加器。 列出真值表如表(一)所示。A、B是加数与被加数,Cn是低位向本位的进位,S为本位和,Cn+1位是本位向高位的进位。由真值表可得全加器的最小项之和表达式。 令74LS138的输入S2=A,S1=B,S0=Cn,在其输出端附加两个与非门,按上述全加器的逻辑函数表达式连接。即可实现全加器功能。如图(二)所示。 图(二)74LS138实现全加器逻辑图 表(一)全加器真值 2. 用数据选择器实现组合逻辑电路 数据选择器的功能是从一组输入数据中选出某一个信号输出。或称为多路开关。如图(三)为双四选一数据选择器74LS153逻辑图。Y1和Y2为两个独立的输出端,S1和S2为附加控制端用于控制电路工作状态和扩展功能。A1、A0为地址输入端。D10、D11、D12、D13或D20、D21、D22、D23为数据输入端。通过选定不同的地址代码即可从4个数据输入端选出要的一个,并送到输出端Y。输出逻辑式可写成 Y1=[A1A0?D10+A1A0?D11+A1A0?D12+A1A0?D13] ?S1 其简化真值表如表(二)所示。 表(二)74LS153的真值表 图(三)双4 选1数据选择器74LS153 从上述可知,如果将A1、A0作为两个输入变量,同时令D10、D11、D12、D13为第三个输入变量的适当状态(包括原变量、反变量、0和1),就可以在数据选择器的输出端产生任何形式的三变量组合逻辑电路。 例如可以使用双4选1数据选择器实现二进制全减器。 全减器的真值表如表(三)。其中A和B为减数与被减数,Bn为低位向本位的借位,D为本位差,Bn-1为向高位的借位。由真值表可写出全减器的最小项表达式。 D=ABBn+ABBn+ABBn+ABBn Bn-1= ABBn+AB?1+AB?0+ABBn 设A、B为数据选择器的地址端即A1=A,A0=B,将D和Bn-1转换成数据选择器逻辑函数形式。 D=A1A0Bn +A1A0Bn +A1A0Bn +A1A0Bn Bn-1= A1A0Bn +A1A0?1+A1A0?0 +A1A0Bn 将上式与数据选择器逻辑函数比较可得: 可得二进制全减器逻辑图如图(四)所示。 表(三)全减器真值表 五、实验内容 1. 数据分配器与数据选择器功能相反。它是将一路信号送到地址选择信号指定的输出。如输入为D,地址信号为A、B、C,可将D按地址分配到八路输出F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7。其真值表如表(四)所示。试用3线-8线译码器74LS138实现该电路。将74LS197连接成八进制作为电路的输入信号源,将Q3Q2Q1分别与A、B、C连接,D接模拟开关,静态检测正确后,用示波器观察并记录D=1时,CP、A、B、C及F0—F7的波形。 提示:将74LS138附加控制端G1作为数据输入端,即数据D可从G1输入,同时令==0,S2S1S0作为地址输入端,即可将G1送来的数据只能通过A2A1A0所指定的一根输出线反相后送出去。 表(四)数据分配器真值表 Proteus原理图 Proteus输出图形 2. LU(

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