中山大学数电实验三 利用MSI设计组合逻辑电路_图文

1、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,Y0Y7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

2、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F0、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选择器实现组合逻辑电路。 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Y的波形: 本实

3、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

4、路的输入信号源,用示波器观察并记录CP、S1、S0、A、B、Y的波形。将74LS197的QB、QC、QD分别接到74LS151的A0、A1、A2,QA端的输出相当于真值表中的B,74LS151的D0到D7分别对应QB、QC、QD的八种组合。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、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:(1 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

5、。(3 A和S0的对比图 由图可以看出,信号S0在A的下降沿发生跳变,A的频率是S0的频率的两倍。(4 S0和S1对比图 由图可以看出,信号S1在S0的下降沿发生跳变,S0的频率是S1的频率的两倍。(5 S1和Y对比图 由图可以看出,当S1为低电平时,Y的变化为00010111;当S1为高电平时, Y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Y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

6、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F0F7的波形。观察波形图如下所示:(1 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。(2 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。(3 B和A对比图 由图可以看出,

7、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。(4CP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。(5 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。(6 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。(7F2和F3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

8、个周期,F3是在F2的上升沿发生跳变。(8 F3和F4对比图 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F4的上升沿发生跳变。(10F5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。(11F6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F0F7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74LS00、74LS10、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,这种现象即消失。查阅