中山大學(xué)數(shù)電實(shí)驗(yàn)三利用MSI設(shè)計(jì)組合邏輯電路

1、中山大學(xué)數(shù)電實(shí)驗(yàn)三利用 MSI 設(shè)計(jì)組合邏輯電路數(shù)電實(shí)驗(yàn)三利用 MSI 設(shè)計(jì)組合邏輯電路預(yù)習(xí)報(bào)告1、復(fù)習(xí)常用組合邏輯電路工作原理和設(shè)計(jì)方法，及與之相應(yīng)的MSI 功能表及其使用方法。組合邏輯電路既可以用實(shí)驗(yàn)二中的“列出真值表?寫函數(shù)式 ?化簡(jiǎn)或變換 ?畫出邏輯圖”方法來設(shè)計(jì)，也可以利用某些MSI(中規(guī)模集成電路 ) 的功能特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)中用到的MSI 有 :74LS138( 譯碼器、數(shù)據(jù)分配器 ) 、74LS151(數(shù)據(jù)選擇器 ) ，其構(gòu)造如下圖所示。譯碼器是將每個(gè)輸入的二進(jìn)制代碼譯成對(duì)應(yīng)的輸出高、低電平信號(hào)。如下圖為 3 線-8 線譯碼器。當(dāng)附加控制門Gs的輸出為高電平 (S=1) 時(shí)，可由

2、邏輯圖寫出 :從上式可看出， Y0Y7 同時(shí)又是 A2、A1、 A0這三個(gè)變量的全部最小項(xiàng)的譯碼輸出。所以這種譯碼器也叫最小項(xiàng)譯碼器。如果將A2、A1、 A0 當(dāng)作邏輯函數(shù)的輸入變量，則可利用附加的門電路將這些最小項(xiàng)適當(dāng)?shù)慕M合起來，便可產(chǎn)生任何形式的三變量組合邏輯函數(shù)。譯碼器又可作為數(shù)據(jù)分配器，可以將一路信號(hào)送到地址選擇信號(hào)指定的輸出。如輸入為D，地址信號(hào)為 A、B、C，可將 D 按地址分配到八路輸出F0、F1、F2、 F3、F4、 F5、F6、F7.數(shù)據(jù)選擇器的功能是從一組輸入數(shù)據(jù)中選出某一個(gè)信號(hào)輸出，或稱為多路開關(guān)。2、復(fù)習(xí)采用中規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路的方法，如使用譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器

3、實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路。本實(shí)驗(yàn)用八選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS151，要實(shí)現(xiàn)的真值表如下所示011110用 proteus 7.4 模擬連接如下圖所示 :模擬示波器顯示如下圖所示( 只顯示輸出 Y 的波形 ):本實(shí)驗(yàn)用數(shù)據(jù)分配器74LS138要實(shí)現(xiàn)的真值表如下所示:用 proteus 7.4 模擬連接如下圖所示 :數(shù)電實(shí)驗(yàn)三利用 MSI 設(shè)計(jì)組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等組合邏輯功能模塊的功能與使用方法。 2 、掌握用 MSI 設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器及器件1、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字萬(wàn)用表、示波器。2、器件 :74LS00X1,74LS197X1,74LS

4、138X1,74LS151X1.三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、用八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器電路，它的真值表如預(yù)習(xí)報(bào)告中所示。待靜態(tài)測(cè)試檢查電路工作正常后，進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試。將74LS197連接成十六進(jìn)制作為電路的輸入信號(hào)源，用示波器觀察并記錄CP、 S1、S0、A、B、Y 的波形。將 74LS197的 QB、QC、 QD分別接到 74LS151的 A0、A1、 A2，QA端的輸出相當(dāng)于真值表中的 B， 74LS151的 D0 到 D7分別對(duì)應(yīng) QB、QC、QD的八種組合。、不變、由真值表可推出，這八種組合對(duì) QA所做的邏輯運(yùn)算分別為 : 恒為 0不變、恒為 1、不變、取非、恒為1、恒

5、為 0.接線完成后，觀察波形如下圖所示:(1) CP 和 B 對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)B 在 CP的下降沿發(fā)生跳變， CP的頻率是 B 的頻率的兩倍。 CP引起 B的變化，即 Cp是因， B 是果。(2) B 和 A對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)A 在 B 的下降沿發(fā)生跳變， B 的頻率是 A 的頻率的兩倍。(3) A和 S0的對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)S0 在 A 的下降沿發(fā)生跳變， A的頻率是 S0 的頻率的兩倍。(4) S0和 S1 對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)S1 在 S0 的下降沿發(fā)生跳變， S0 的頻率是 S1 的頻率的兩倍。(5) S1 和 Y對(duì)比圖由圖可以看出，當(dāng)S1 為低電平時(shí)， Y 的

6、變化為 00010111; 當(dāng) S1 為高電平時(shí)， Y的變化為 01101100.Y 的周期與 S1 的周期相同。根據(jù)以上波形圖，作出總的時(shí)序圖如下:對(duì)比所列表格中Y 的變化可知實(shí)驗(yàn)連接及實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的，這就是所要設(shè)計(jì)的函數(shù)發(fā)生器電路。2、用 3 線-8 線譯碼器 74LS138實(shí)現(xiàn)一電路，該電路真值表如預(yù)習(xí)報(bào)告中所示。 將 74LS197連接成八進(jìn)制作為電路的輸入信號(hào)源，將QD、 QC、QB分別與 A、B、C連接， D 接模擬開關(guān)。將74LS138附加控制端 S1 作為數(shù)據(jù)輸入端，同時(shí)令S2= S3 = 0 ，A2、 A1、A0 作為地址輸入端，即可將 S1送來的數(shù)據(jù)只能通過 A2、A1、

7、A0 所指定的一根輸出線反相后送出去。靜態(tài)檢測(cè)正確后，用示波器觀察并記錄D =1 時(shí)， CP、 A、B、C 及 F0 F7 的波形。觀察波形圖如下所示 :(1) CP 和 C對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)C 在 CP的下降沿發(fā)生跳變， CP的頻率是 C的頻率的兩倍。 CP引起 C的變化，即 CP是因， C 是果。(2) C 和 B對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)B 在 C 的下降沿發(fā)生跳變， C的頻率是 B 的頻率的兩倍。(3) B 和 A對(duì)比圖由圖可以看出，信號(hào)A 在 B 的下降沿發(fā)生跳變， B 的頻率是 A 的頻率的兩倍。(4) CP 和 F0 對(duì)比圖由圖可以看出，對(duì)比時(shí)鐘信號(hào)，F(xiàn)0 的變化為 0111

8、1111循環(huán)變化。 F0 的周期是時(shí)鐘信號(hào)周期的8 倍，且 F0 在時(shí)鐘信號(hào)的下降沿發(fā)生跳變。(5) F1和 F0 對(duì)比圖由圖可以看出， F1 與 F0 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F1 的變化比 F0慢八分之一個(gè)周期， F1 是在 F0 的上升沿發(fā)生跳變。(6) F1和 F2 對(duì)比圖由圖可以看出， F2 與 F1 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F2 的變化比 F1慢八分之一個(gè)周期， F2 是在 F1 的上升沿發(fā)生跳變。(7) F2和 F3 對(duì)比圖由圖可以看出， F3 與 F2 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F3 的變化比 F2慢八分之一個(gè)周期， F3 是在 F2 的上升沿發(fā)生跳變。(

9、8) F3和 F4 對(duì)比圖由圖可以看出， F4 與 F3 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F4 的變化比 F3慢八分之一個(gè)周期， F4 是在 F3 的上升沿發(fā)生跳變。(9) F4和 F5 對(duì)比圖由圖可以看出， F5 與 F4 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F5 的變化比 F4慢八分之一個(gè)周期， F5 是在 F4 的上升沿發(fā)生跳變。(10)F5 和 F6 對(duì)比圖由圖可以看出， F6 與 F5 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F6 的變化比 F5慢八分之一個(gè)周期， F6 是在 F5 的上升沿發(fā)生跳變。(11)F6 和 F7 對(duì)比圖由圖可以看出， F7 與 F6 的變化規(guī)律以及周期頻率都一致，但F7 的變化比F6 慢八分之一個(gè)周期， F7 是在 F6 的上升沿發(fā)生跳變。根據(jù)以上波形圖，作出總的時(shí)序圖如下:對(duì)比真值表 F0F7 的變化，可知實(shí)驗(yàn)連接和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是正確的。四、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)1、本實(shí)驗(yàn)讓我明白了一些中規(guī)模的器件不僅具有它所設(shè)計(jì)的功能，還可以用來實(shí)現(xiàn)組合邏輯電路函數(shù)。2、實(shí)驗(yàn)箱上沒有非門，要實(shí)現(xiàn)非的功能，可用與非門。實(shí)驗(yàn)箱上有74LS00、74LS10、 74LS20三種型號(hào)的與非門，其中74LS00有兩個(gè)，右邊那個(gè)沒有接電源。操作時(shí)，只需將信號(hào)從與非門的一個(gè)輸入端輸入，即可在輸出端得到被反相的輸出信號(hào)。3、實(shí)驗(yàn)時(shí)示波器出現(xiàn)了波形移動(dòng)和波形重疊的現(xiàn)象，調(diào)節(jié)LEVEL旋鈕到