数电实验报告实验二利用MSI设计组合逻辑电路

数电实验报告

：
学号：
班级：
院系：
指导老师：

.

2016年

目录
实验目的：....................................................................................................2实验器件与仪器：.......................................................................................2实验原理：....................................................................................................3实验容：........................................................................................................3实验过程：....................................................................................................3实验总结：....................................................................................................3

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。

实验器件与仪器：

.

2.虚拟器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151

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。

1.用译码器实现组合逻辑电路

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3线-8线译码器。当附加控制门Gs的输入为高电平（S=

1） 的 时 候 ， 图 写 出 。

Word文档

.

从上式可看出。-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。

2.用逻辑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。如双四选一数据选择器74LS153

Word文档

.

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

从上述可知，如果将A1A0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

.

实验容：

1.数据分配器与数据选择器功能正好相反。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。

其真值表如下表所示，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Q1Q2Q3分别与ABC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。

2.LU（LogicUnit，逻辑单元）设计，在实验箱上实现。

用八选一数据选择器151设计一个函数发生器电路， 它的功能如下
记录CP、S1、S0、A、B、Y的波形。

3.AU（ArithmeticUnit，算术单元）设计，在实验箱上实现。

设计一个半加半减器，输入为S、A、B，其中S为功能选择口。

当S= 0 时输出A+B及进位；当S=1时输出A-B及借位。

（1）利用卡诺图化简后只用门电路实现。

（2）使用74LS138实现。

（3）使用74LS151实现，可分两次连线单独记录和/差结果、进/ 借位结果、或使用两块74LS151实现。

4.ALU（Arithmetic& Logic Unit，算术逻辑单元，本容只做仿真）

Word文档

.

用proteus设计一个六输入二输出的ALU。

六个输入包括了三个控制端和三个数据输入端。

控制端：S2、S1、S0决定ALU的8种功能，其中指定6种功能为

与、或、非、异或、全加、全减，剩余功能自由拟定。

数据输入端：当ALU进行全加（全减）运算时，三个数据输入端

分别为被加数（被减数）、加数（减数）、进位（借位）。当ALU进

行逻辑运算（与、或、非、异或）时，三个数据输入端中的两个

作为操作数的输入，另外一个可以忽略。

输出端：当ALU进行全加（全减）运算时，两个输出端分别为和（差）、

进位（借位）。当ALU进行逻辑运算时，两个输出端为逻辑运算的

结果和结果的取反。

实验过程与结果：

1.按实验容连接电路，先将F0-F7分别接到8个led，用单步脉冲检

查电路是否连接正确。LED灯亮灭情况无误后，74LS197接10KHz

方波输入信号，用示波器观察并记录下了各组信号。由于疏忽，

报告里照片中只有F0-F7的波形，有完整波形的图像并未记录下

来，但就F0-F7波形可知，本实验电路达到了设计目标。

Word文档

.

Word文档

.

最终得出D0-D7输入端连接如下图：

由于时间关系，本实验没经过单步调试的过程，直接用10kHz的 方波作为74LS197的输入信号，用示波器观察得波形如下图：Word文档

.

Word文档

.

1）用门电路实现

得出表达式C1= P1+P2，用74LS86上的异或门实现

Cn= *P2*S+ P1*P2*

=P2*(*S+ P1* )，用74LS86和74LS08实现。

2）用74LS138实现

由真值表可知，C1对应，Cn对应，

用74LS20实现。

实验总结：

2.示波器的使用已较为熟练，接触不良的影响依然存在。

3.学习到的新知识要会使用，不能停留在以前的思维方式，例如学

会了使用MSI设计逻辑电路，设计起来比门电路简单的话，就使

用MSI设计，而不是只因为熟悉门电路设计就使用它。

Word文档