实验二_利用MSI设计组合电路

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1、实验二 利用MSI设计组合逻辑电路 姓名： 学号： 班级：15自动化2班 日期：2016/10/14第 16 页 共 16 页目录一、 实验内容3二、 设计过程、仿真及实验步骤4设计过程4电路图及PROTEUS仿真测试6实验步骤9三、 实验数据及结果分析11实验数据11结果分析及心得141、 实验内容1. 将74LS197连接成八进制作为电路的输入信号源，利用74LS138实现数据分配器的功能，使其能将D通过ABC指定的一根输出线反相后输出。2. 用八选一数据选择器151设计一个函数发生器使其实现如下表的功能，并进行动态测试。将74LS197连接成十六进制作为电路的信号输入源，用示波器观察并记

2、录CP、A、B、Y的波形。Y00AB01A+B10AB113. 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。实验仪器：1. 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。2. 虚拟器件：74LS00、74LS197、74LS138、74LS151。2、 设计过程、仿真及实验步骤设计过程：1. 将74LS138附加控制端G1作为数据输入端，即数据D可从G1输入，同时令，作为地址输入端，即可将G1送来的数据只能通过所指定的一根输出线反相后输出。将地址信号A、B、C分别接入、，并按前述连接好G1、和即可完成要求的电路。2. 先列出、A、

3、B和Y的真值表，如下：ABY选出的数据输入端00000D00001000100D10011101000D20101101101D30111110000D41001110101D510110D511001D61101111100D711110将、A分别接入74LS151中的、。当、A分别取不同值时，观察真值表中B和Y的关系，可以得出结论：D0=0、D1=B、D2=B、D3=1、D4=B、D5=、D6=1、D7=0。将接低电平，D0D7按照上述结论连接好之后给、A、B接入输入信号源即完成了要求的电路。3. 计划用74LS138完成题目要求内容。列出A、B、S与输出X和进/借位的真值表如下：ABSX

4、0000001010100101100100100011111011011100由真值表可列式得：X=；同理，=。为方便观察，我将输入信号源中的作为S的信号并接入74LS138中的，作为A的信号并接入，接入作为B的信号并接入。之后将74LS138中的、接低电平、G1接高电平来确保74LS138正常工作，并且按照上述计算结果将Y2、Y3、Y4、Y5接入74LS20中的与非门，该与非门的输出即为X。将Y3、Y4接入与非门，该与非门输出即为。如此便完成了要求的逻辑电路。电路图及PROTEUS仿真测试：实验内容1：实验内容2：实验内容3：实验步骤：实验内容1：按照设计连接好逻辑电路后，将74LS138

5、中的、连接逻辑开关，拨动开关模拟地址信号A、B、C的值并进行静态检测，确认电路正常工作后，用74LS197构成八进制计数器作为输入信号源（即、接HIGH，CP1连接连续脉冲，此时Q3、Q2、Q1就为八进制计数器的输出）。计数器正常工作后，将Q3、Q2、Q1分别连接至74LS138中的、，此时74LS138输出端口的Y0Y7即为实验内容所要求观察的。将CP1、及Y0Y7接入示波器的通道接口，进行数据观察，并记录其波形。此波形即为要观察的CP、A、B、C及的波形。实验内容2：按照设计连接好逻辑电路后，用逻辑开关作为输入信号源并手动设定、A、B的值并进行静态检测。确认电路工作正常后，用74LS197

6、构成十六进制计数器作为输入信号源（、接HIGH，CP0接连续脉冲，Q0连接CP1，此时Q3、Q2、Q1、Q0即为十六进制计数器的输出）。计数器正常工作后，将Q3、Q2、Q1、Q0分别作为、A、B的值并将其按设计过程接入74LS151各端口。此时Q3即为实验内容2中的、Q2为、Q1为A、Q0为B、74LS151输出端口Z为实验内容中的Y。将它们接入示波器的通道接口进行数据观察并记录波形。实验内容3：计划用74LS138实现该AU设计。按照设计连接好逻辑电路后，用逻辑开关作为输入信号源并手动设定S、A、B的值并进行静态检测。确认电路工作正常后，用74LS197构成八进制计数器作为输入信号源（即、接

7、HIGH，CP1连接连续脉冲，此时Q3、Q2、Q1就为八进制计数器的输出）。计数器正常工作后，将Q3、Q2、Q1分别作为S、A、B的值并按设计过程分别将其接入74LS138中的、。此时Y2、Y3、Y4、Y5接入的与非门的输出即为X；Y3、Y4的与非门的输出即为；Q3为实验内容中的S；Q2为A；Q1为B。将它们接入示波器的通道接口进行数据观察并记录波形。3、 实验数据及结果分析实验数据：实验内容1：实际电路连线：实验波形：注：D0D3为CP、A、B、C，D8D15为。实验内容2：实际电路连线：实验波形：注：D0D5分别为CP、A、B、Y。实验内容3：实际电路连线：实验波形：注：D0D3分别为CP

8、、B、A、S，D9和D10分别为输出X和进/借位。实验内容3实验波形的时序图如下：结果分析及心得：1. 实验结果：除了少部分波形中间出现白线以外，与设计时所列的真值表及预期结果十分相符，符合实验内容。2. 误差分析：波形中出现的白线可能是示波器机器原因，也有可能是实验箱电路接触不良。3. 波形与电路间的关系：实验内容1：从波形图中可以看到，CP连接连续脉冲之后作为时钟输入，故其波形图就为连续脉冲的波形图。而当A、B、C以二进制计数形式递增时，数据D会随时间依次从各个输出端口反相后输出，所以会在波形图上出现阶梯状的输出波形，其中每一个凹进去的阶梯状波形即为D反相后的输出。实验内容2：CP连接连续

9、脉冲之后作为时钟输入，故其波形图就为连续脉冲的波形图。当、以二进制计数形式递增时，Y的结果从AB逐渐变为A+B、。而Y中每一个逻辑函数式随着A、B值的变化又有四种结果，反映在波形图上即为每当变化一次时，随着A、B的值以二进制计数形式变化，Y会依次产生对应于该逻辑函数的四个结果。实验内容3:CP连接连续脉冲之后作为时钟输入，故其波形图就为连续脉冲的波形图。当S、A、B以二进制计数的形式递增时，当S波形为0时X、的波形为A、B波形在四种不同值的组合下相加的输出及进位，当S波形为1时X、为A、B波形在四种不同值的组合下A-B的输出及借位。4. 总结组合逻辑电路的本质与设计实现的方法：组合逻辑电路的本

10、质就是利用逻辑电路来实现需要的逻辑功能。设计实现的方法为1.先确定逻辑功能。2.根据逻辑功能即给定事件的因果关系列真值表。3.根据真值表列出逻辑函数式并化简。4.根据逻辑函数式画出逻辑图并测试其逻辑功能。5.按照逻辑图组装电路。5.实验心得：1.MSI的意思是中规模集成电路。2.本次实验前进行了比较全面的预习，因而做实验时效率比上一次高了许多。3.终于发现了在将需要测试的端口接入示波器的通道接口时，需要将示波器通道接口的GND端接入LOW，如此示波器上的波形便会稳定很多。4.这一次实验让我能更熟练的运用组合逻辑电路设计方法将所需要达成的逻辑功能转换为逻辑电路，并且学会了使用诸如3线-8线译码器74LS138等组合逻辑功能模块的方法。