電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)教程 課件 第九章 組合邏輯電路分析實驗

第九章

組合邏輯電路分析實驗9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試9.2譯碼器及其應(yīng)用9.3數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試１.實驗?zāi)康恼莆战M合邏輯電路的設(shè)計與測試方法。２.實驗設(shè)備與器件１）＋５Ｖ直流電源。２）邏輯電平開關(guān)。３）邏輯電平顯示器。４）直流數(shù)字電壓表。５）ＣＣ４０１１×２（７４ＬＳ００）、ＣＣ４０１２×３（７４ＬＳ２０）、ＣＣ４０３０（７４ＬＳ８６）ＣＣ４０８１（７４ＬＳ０８）、７４ＬＳ５４×２（ＣＣ４０８５）和ＣＣ４００１（７４ＬＳ０２）。9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試３.實驗原理（１）組合邏輯電路設(shè)計流程使用中、小規(guī)模集成電路來設(shè)計組合電路是最常見的邏輯電路。組合邏輯電路的一般設(shè)計步驟如圖9-1所示。9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試（２）組合邏輯電路設(shè)計舉例１）用“與非”門設(shè)計一個表決電路，當(dāng)四個輸入端中有三個或四個為“１”時，輸出端才為“１”。設(shè)計步驟：根據(jù)題意列出真值表見表9-1，再填入表9-2中。9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試由卡諾圖得出邏輯表達(dá)式，并演化成“與非”門的形式，即根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出用“與非”門構(gòu)成的邏輯電路，如圖9-2所示。２）用實驗驗證邏輯功能。在實驗裝置的適當(dāng)位置選定三個１４Ｐ插座，按照集成芯片定位標(biāo)記插好集成電路ＣＣ４０１２。按圖9-2接線，輸入端Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ接至邏輯開關(guān)輸出插口，輸出端Ｚ接邏輯電平顯示輸入插口，按真值表要求，逐次改變輸入變量，測量相應(yīng)的輸出值，驗證邏輯功能，與表9-1進(jìn)行比較，驗證所設(shè)計的邏輯電路是否符合要求。9.1組合邏輯電路的設(shè)計與測試４.實驗內(nèi)容1）設(shè)計用“與非門”及用“異或門”和“與門”組成的半加器電路。要求按本書所述的設(shè)計步驟進(jìn)行，直到測試電路的邏輯功能符合設(shè)計要求為止。2）設(shè)計一個一位全加器，要求用“異或門”“與門”“或門”組成。3）設(shè)計一位全加器，要求用與或非門實現(xiàn)。4）設(shè)計一個對兩個兩位無符號的二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行比較的電路：根據(jù)第一個數(shù)是否大于、等于、小于第二個數(shù)，使相應(yīng)的三個輸出端中的一個輸出“1”，要求用“與門”“與非門”“或非門”實現(xiàn)。5.實驗報告

1）列寫實驗任務(wù)的設(shè)計過程，畫出設(shè)計的電路圖。

2）對所設(shè)計的電路進(jìn)行實驗測試，記錄測試結(jié)果。

3）寫出組合邏輯電路的設(shè)計體會。9.2譯碼器及其應(yīng)用1.實驗?zāi)康?）掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法。2）熟悉數(shù)碼管的使用。2.實驗設(shè)備與元器件1）+5V直流電源2）雙蹤示波器3）連續(xù)脈沖源4）邏輯電平開關(guān)5）邏輯電平顯示器6）撥碼開關(guān)組7）譯碼顯示器8）74LS138×2、CC45119.2譯碼器及其應(yīng)用3.實驗原理譯碼器是一個多輸入、多輸出的組合邏輯電路。它的作用是把給定的代碼進(jìn)行“翻譯”，變成相應(yīng)的狀態(tài)，使輸出通道中相應(yīng)的一路有信號。譯碼器在數(shù)字系統(tǒng)中有廣泛的用途，不僅可用于代碼的轉(zhuǎn)換、終端的數(shù)字顯示，還可用于數(shù)據(jù)分配、存儲器尋址和組合控制信號等。對于不同的功能可選用不同種類的譯碼器。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。下面介紹變量譯碼器和數(shù)碼顯示譯碼器。1）變量譯碼器（又稱二進(jìn)制譯碼器）變量譯碼器用以表示輸入變量的狀態(tài)，如2線-4線譯碼器、3線-8線譯碼器和4線-16線譯碼器。若有n個輸入變量，則有2n個不同的組合狀態(tài)，就有2n個輸出端供其使用。而每個輸出所代表的函數(shù)對應(yīng)于n個輸入變量的最小項。以3線-8線譯碼器74LS138為例進(jìn)行分析，圖9-4（a）、（b）分別為其邏輯圖及引腳排列。9.2譯碼器及其應(yīng)用表9-3所示為74LS138的功能表。使用變量譯碼器還能方便地實現(xiàn)邏輯函數(shù)，如圖9-6所示，其實現(xiàn)的邏輯函數(shù)是9.2譯碼器及其應(yīng)用2）數(shù)碼顯示譯碼器LED數(shù)碼管是目前最常用的一種數(shù)字顯示器，圖9-8（a）、（b）為共陰管和共陽管的電路，圖9-8（c）為兩種不同接線方法的引腳功能。一個LED數(shù)碼管可用來顯示一位0～9的十進(jìn)制數(shù)和一個小數(shù)點。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）的每段發(fā)光二極管的正向壓降隨顯示光（通常為紅色、綠色、黃色、橙色）的顏色不同而略有差別，通常為2～2.5V，每個發(fā)光二極管的點亮電流為5～10mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)制數(shù)字，就需要一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當(dāng)強(qiáng)的驅(qū)動能力。在本數(shù)字電路實驗裝置上已完成了譯碼器CC4511和LED數(shù)碼管之間的連接。實驗時，只要接通+5V直流電源和將十進(jìn)制數(shù)的BCD碼接至譯碼器的相應(yīng)輸入端A、B、C、D，即可顯示數(shù)字0～9。4位數(shù)碼管可接收4組BCD碼輸入。CC4511與LED數(shù)碼管的連接如圖9-10所示。9.2譯碼器及其應(yīng)用4.實驗內(nèi)容1）數(shù)據(jù)撥碼開關(guān)的使用

將實驗裝置上的4組撥碼開關(guān)的輸出

（i=1,2,3,4）分別接至4組顯示譯碼驅(qū)動器CC4511的對應(yīng)輸入口，LE、BI、LT接至3個邏輯電平開關(guān)的輸出插口，邏輯電平顯示器接上+5V直流電源，然后按表9-4輸入的要求撥動4個撥碼開關(guān)的增減鍵（“+”鍵與“-”鍵）和操作與LE、BI、L對應(yīng)的3個邏輯電平開關(guān)，觀測撥碼開關(guān)上的4位數(shù)與LED數(shù)碼管顯示的對應(yīng)數(shù)字是否一致，以及譯碼顯示是否正常。2）74LS138譯碼器邏輯功能測試

將譯碼器的使能端

及地址

端分別接至邏輯電平開關(guān)的輸出插口，8個輸出端

依次連接在邏輯電平顯示器的8個輸入插口上，撥動邏輯電平開關(guān)，按表9-3逐項測試74LS138的邏輯功能。用兩片74LS138組合成一個4線-16線譯碼器，并進(jìn)行實驗。9.2譯碼器及其應(yīng)用3）用74LS138構(gòu)成時序脈沖分配器參照圖9-5和實驗原理說明，時鐘脈沖CP的頻率約為10kHz，要求數(shù)據(jù)分配器輸出端

的信號與CP輸入信號同相。畫出數(shù)據(jù)分配器的實驗電路，用雙蹤示波器觀察和記錄在地址端

分別取000～111這8種不同狀態(tài)時端

的輸出波形，注意輸出波形與CP輸入波形之間的相位關(guān)系。用兩片74LS138組合成一個4線-16線譯碼器，并進(jìn)行實驗。5.實驗報告1）畫出實驗電路，把觀察到的波形畫在坐標(biāo)紙上，并標(biāo)上對應(yīng)的地址碼。2）對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、討論。9.3數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用１.實驗?zāi)康模保┱莆罩幸?guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能及使用方法。２）學(xué)習(xí)用數(shù)據(jù)選擇器作邏輯函數(shù)產(chǎn)生器的方法。２.主要設(shè)備與器材１）數(shù)電模電綜合實驗箱。２）導(dǎo)線若干，７４ＬＳ１５１芯片。３.實驗原理數(shù)據(jù)選擇器又叫作“多路開關(guān)”。數(shù)據(jù)選擇器在地址碼（或叫作選擇控制）電位的控制下，從幾個數(shù)據(jù)輸入中選擇一個并將其送到一個公共的輸出端。數(shù)據(jù)選擇器的功能類似一個多擲開關(guān)，八選一數(shù)據(jù)選擇器７４ＬＳ１５１為互補(bǔ)輸出的８選１數(shù)據(jù)選擇器，引腳排列如圖9-12所示。9.3數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用４.實驗內(nèi)容１）測試８選１數(shù)據(jù)選擇器的基本功能。８選１數(shù)據(jù)選擇器７４ＬＳ１５１的引腳排列如圖9-12所示。２）用８選１數(shù)據(jù)選擇器７４ＬＳ１５１實現(xiàn)以下邏輯函數(shù)：①寫成最小項之和的形式：②畫出接線圖②畫出接線圖③根據(jù)圖9-14在實驗箱上連接電路，８選１數(shù)據(jù)選擇器７４ＬＳ１５１的１６引腳接電源（＋５Ｖ）線，８引腳接地線，使能端Ｓ接邏輯電平開關(guān)低電平，選擇控制端（地址端）Ａ、Ｂ、Ｃ接邏輯電平開關(guān)，Ｄ０、Ｄ７接邏輯電平開關(guān)低電平，Ｄ５、Ｄ４、Ｄ３、Ｄ１、Ｄ６、Ｄ２接邏輯電平開關(guān)高電平，輸出Ｆ接邏輯電平顯示器。9.3數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用4.實驗內(nèi)容1）測試數(shù)據(jù)選擇器74LS151的邏輯功能。2）測試74LS153的邏輯功能。3）用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151