中山大学数电实验三利用MSI设计组合逻辑电路

1、中山大学数电实验三利用MSI设计组合逻辑电路数电实验三 利用MSI设计组合逻辑电路 预习报告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。组合逻辑电路既可以用实验二中的“列出真值表 ？写函数式？化简或变换？ 画出逻辑图”方法来设计，也可以利用某些 MSI（中规模集成电路）的功能特点来设 计。实验中用到的MSI有:74LS138（译码器、数据分配器）、74LS151（数据选择器），其构造如下图所示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。如下图为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：从上式可看出，Y

2、0-Y7同时又是A2、A1、A0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A2、A1、A0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。译码器又可作为数据分配器，可以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FO、F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7.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。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择器实现组合逻辑电路本实验用八选一数据选择器74LS1

3、51，要实现的真值表如下所示：S1 SO A B 丫0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 01 1 1 11 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0用proteus 7.4 模拟连接如下图所示模拟示波器显示如下图所示（只显示输出丫的波形）：本实验用数据分配器74LS138要实现的真值表如下所示用proteus 7.4 模拟连接如下图所示数电实验三利用MSI设计组合逻辑电路实验报告一、实验目的1、熟悉编码

4、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:74LS00X1,74LS197X1,74LS138X1,74LS151X1.三、实验内容与步骤1、用八选一数据选择器74LS151设计一个函数发生器电路，它的真值表如预 习报告中所示。待静态测试检查电路工作正常后，进行动态测试。将 74LS197 连接成十六进制作为电路的输入信号源，用示波器观察并记录 CP S1、S0、A、B、丫的波形。将74LS197的QB QC QD分别接到74LS151的A0 A1、A2, QA端的输出相

5、当于真值表中的B, 74LS151的D0到D7分别对应QB QC QD的八种组合。、不变、由真值表可推出，这八种组合对 QA所做的逻辑运算分别为：恒为0 不变、恒为1、不变、取非、恒为1、恒为0.接线完成后，观察波形如下图所示：CP和B对比图由图可以看出，信号B在CP的下降沿发生跳变，CP的频率是B的频率的两倍。CP引起B的变化，即Cp是因， B是果(2) B和A对比图由图可以看出，信号A在B的下降沿发生跳变，B的频率是A的频率的两倍A和SO的对比图由图可以看出，信号SO在A的下降沿发生跳变，A的频率是SO的频率的两 倍。SO和S1对比图由图可以看出，信号S1在SO的下降沿发生跳变，SO的频率

6、是S1的频率的两 倍。S1和Y对比图由图可以看出，当S1为低电平时，丫的变化为00010111;当S1为高电平时，丫 的变化为01101100.Y的周期与S1的周期相同。根据以上波形图，作出总的时序图如下：对比所列表格中丫的变化可知实验连接及实验结果是正确的，这就是所要设计 的函数发生器电路。2、用3线-8线译码器74LS138实现一电路，该电路真值表如预习报告中所示。将74LS197连接成八进制作为电路的输入信号源，将 QD QC QB分别与A、 B、C连接，D接模拟开关。将74LS138附加控制端S1作为数据输入端，同时令S2 =S3 = 0，A2、A1、A0作为地址输入端，即可将 S1送

7、来的数据只能通过 A2、A1、 A0所指定的一根输出线反相后送出去。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。观察波形图如下所示CP和C对比图由图可以看出，信号C在CP的下降沿发生跳变，CP的频率是C的频率的两 倍。CP引起C的变化，即CP是因，C是果C和B对比图由图可以看出，信号B在C的下降沿发生跳变，C的频率是B的频率的两倍B和A对比图由图可以看出，信号A在B的下降沿发生跳变，B的频率是A的频率的两倍CP和F0对比图由图可以看出，对比时钟信号，F0的变化为01111111循环变化。F0的周期是 时钟信号周期的8倍，且F0在时钟信号的下降沿发生跳变。

8、F1和F0对比图由图可以看出，F1与F0的变化规律以及周期频率都一致，但 F1的变化比F0慢八分之一个周期，F1是在F0的上升沿发生跳变。F1和F2对比图由图可以看出，F2与F1的变化规律以及周期频率都一致，但F2的变化比F1慢八分之一个周期，F2是在F1的上升沿发生跳变。(7) F2和F3对比图(8) F3和F4对比图由图可以看出，F3与F2的变化规律以及周期频率都一致，但 F3的变化比F2慢八分之一个周期，F3是在F2的上升沿发生跳变。由图可以看出，F4与F3的变化规律以及周期频率都一致，但 F4的变化比F3 慢八分之一个周期，F4是在F3的上升沿发生跳变。(9) F4和F5对比图由图可以

9、看出，F5与F4的变化规律以及周期频率都一致，但 F5的变化比F4慢八分之一个周期，F5是在F5的上升沿发生跳变。(10)F5和F6对比图由图可以看出，F6与F5的变化规律以及周期频率都一致，但 F6的变化比F5 慢八分之一个周期，F6是在F5的上升沿发生跳变。(11)F6和F7对比图由图可以看出，F7与F6的变化规律以及周期频率都一致，但 F7的变化比F6慢八分之一个周期，F7是在F6的上升沿发生跳变。根据以上波形图，作出总的时序图如下：对比真值表FO F7的变化，可知实验连接和实验结果是正确的。四、实验心得与体会1、本实验让我明白了一些中规模的器件不仅具有它所设计的功能，还可以用 来实现组合逻辑电路函数。2、 实验箱上没有非门，要实现非的功能，可用与非门。实验箱上有74LS0O 74LS1O 74LS20三种型号的与非门，其中74LS00有两个，右边那个没有接 电源。操作时，只需将信号从与非门的一个输入端输入，即可在输出端得到 被反相的输出信号。3、实验时示波器出现了波形移动和波形重叠的现象，调节LEVEL旋钮到适当位 置，这种