实验三 组合逻辑电路
更新时间:2024-03-11 09:02:01 阅读量: 综合文库 文档下载
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实验三 组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)
一、实验目的
1.掌握组合逻辑电路的设计方法
2.了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法 3.熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法
4.熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法 二、实验原理及实验资料 (一)组合电路的一般设计方法
1.设计步骤
根据给出的实际逻辑问题,求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路,这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。组合逻辑电路的一般设计步骤如图3.1所示。
逻辑问题抽象逻 辑真值表选定器件类型将函数式化简逻 辑电路图
图3.1 组合逻辑电路的一般设计步骤
设计组合逻辑电路时,通常先将实际问题进行逻辑抽象,然后根据具体的设计任务要求列出真值表,再根据器件的类型将函数式进行化简或变换,最后画出逻辑电路图。
2. 组合电路的竞争与冒险(旧实验指导书P17~20)
(二)常用组合逻辑器件
1.四二输入与非门74LS00
74LS00为双列直插14脚塑料封装,外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.2所示。它共有四个独立的二输入“与非”门,每个门的构造和逻辑功能相同。
14VCC1312&11109&8&&GND1234567
图3.2 74LS00引脚排列及内部逻辑结构
2.二四输入与非门74LS20
74LS20为双列直插14脚塑料封装,外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.3所示。它共有两个独立的四输入“与非”门,每个门的构造和逻辑功能相同。
14VCC131211109&&8GND1234567图3.3 74LS20引脚排列及内部逻辑结构
3.四二输入异或门74LS86
74LS86为双列直插14脚塑料封装,外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.4所示。它共有四个独立的二输入“异或”门,每个门的构造和逻辑功能相同。
14VCC=1=11312111098=1=1GND1234567图3.4 74LS86引脚排列及内部逻辑结构
3.3线-8线译码器74LS138
74LS138是集成3线-8线译码器,其功能表见表3.1。它的输出表达式为
Yi?G1G2AG2Bmi(i=0,1,?7;mi是最小项),与基本门电路配合使用,它能够实现任何三变量的逻辑函数。74LS138为双列直插16脚塑料封装,外部引脚排列如图3.5所示。
表3.1 74LS138的功能表 输 入 控 制 端 输 入 端 G1 G2A G2B C B A 0 × × × × × × 1 × × × × × × 1 × × × 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 输 出 端 Y0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 Y1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Y2 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 Y3 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Y4 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 Y5 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 Y6 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 Y7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
16VCC15Y014Y113Y212Y311Y410Y59Y674LS138A1B2C3G2AG2B45G16Y77GND8
图3.5 74LS138引脚排列
4.8选1数据选择器74LS151
74LS151是一种典型的集成电路数据选择器,它有3个地址输入端CBA,可选择D0 ~D78个数据源,具有两个互补输出端,同相输出端Y和反相输出端W。其功能表见表3.2,外部引脚排列如图3.6所示。它的同相输出表达式为(mi是最小项;Di是Y?G?miDi7数据输入),它能够实现任何三变量的逻辑函数。
i?0表3.2 74LS151的功能表 输 入 使能 G 1 0 0 0 0 0 0 0 0 地 址 选 择 C × 0 0 0 0 1 1 1 1 B × 0 0 1 1 0 0 1 1 A × 0 1 0 1 0 1 0 1 输 出 Y 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 W 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
16VCC15D414D513D612D711A10B9C74LS151D31D22D13D04Y5W6G7GND8 图3.6 74LS151引脚排列
三、实验设备与器件
设备:THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器 器件:74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151 四、实验内容及步骤
1.设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路,每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成,其正常工作状态如图3.7所示,其余状态为故障状态,故障状态时要发出报警信号。要求用74LS151实现电路。
代表灯亮RYGRYG代表灯灭RYG
图3.7 正常工作状态
(1) 逻辑抽象。红、黄、绿三盏信号灯的状态为输入变量,分别用R、Y、G表示,并规定灯亮时为1,
灯灭时为0;故障信号为输出变量,用Z表示,并规定正常工作状态下Z为0,发生故障时Z为1。 (2) 列真值表于表3.3。
(3) 选定逻辑器件。按题目中要求,用74LS151实现
(4) 将函数式化简、变换。根据真值表填卡诺图化简,并将化简结果进行变换,变换成“与非”形式。 (5) 画出逻辑电路图。
(6) 连线与验证。按照逻辑电路图和器件的引脚图连接电路,并对电路进行静态和动态测试,消除冒
险现象。
表3.3 真值表 R 0 0 0 0 1 1 1 1 Y 0 0 1 1 0 0 1 1 G 0 1 0 1 0 1 0 1 Z 2. 实现一位全加器。
(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤,用基本门电路(74LS00、74LS20、74LS86)实现一位全加器。 (2) 用异或门和与非门实现
(3)用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。 用2片74LS151实现一位全加器。
3. 用74LS151和74LS138组成8通道传输系统。要求:将某路信号先送入74LS151的某个数据输入端,再通过地址选择将信号输出,然后将此输出接入74LS138的某个使能端,再通过地址选择将信号从相应地址输出端输出。试画出设计电路,并监测电路功能。在CBA=000~111八种状态下,在地址码对应的输入端加f=1KHz的脉冲信号,用示波器观察和记录该输入端及地址码对应的输出端的波形。 4. 用74LS151和74LS138组成3位并行数码比较器,被比较的3位二进制数自拟。 五、实验报告 1. 实验预习
(1) 熟练掌握组合逻辑电路设计的一般步骤。
(2) 了解74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151的功能表、引脚图和使用注意事项,熟练掌
握使用它们实现逻辑函数的方法。 (3) 完成实验的预习报告,包括:实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、原始数据记录表格
及图形。 2. 实验及数据处理
(1) 根据布置实验内容认真完成实验中的各项任务,仔细观察实验中的各种现象并加以分析。
(2) 列出真值表,画出完整的电路原理图,记录实验波形,并对这些数据进行分析。
3. 思考题
(1)什么情况下必然存在静态0型险象?如何消除? (2)什么情况下必然存在静态1型险象?如何消除? 4. 实验的注意事项及主要经验教训。
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