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学习情景五
多功能抢答器的设计与制作
学习目标
1、会测试中规模集成电路的逻辑功能;
2 、能查阅手册,了解常用中规模集成电路的逻辑
功能;
3、会用中规模集成电路设计出一定功能的组合逻
辑电路;
4 、能用中规模集成电路及其基本门电路制作出四
人抢答器。
工作任务
1、能够用中规模集成电路实现组合逻辑电路;
、设计并制作出四人抢答器。会使用寄存器和锁存器。
问题引入
抢答器是竞赛问答中一种常用的必备装置,从原
理上讲,它是一种典型的数字电路,其中包括了组合
逻辑电路和时序电路。在学习情景一中我们设计了简
单的抢答器,但是它不能完全满足实际需要,目前在
一些竞赛场合,需要增加对应的功能,这就需要大家
根据功能需要,选择合适的逻辑电路,采用一定的方
法设计出新的电路。
任务1
中规模集成电路实现组合逻辑电路
前面介绍的用小规模集成电路设计组合逻辑电路
的方法是数字系统的设计基础,但比较繁琐。电路也
复杂。如采用中规模集成电路(又称MSI)设计时,不
仅可减少设计工作量,避免或减少设计引起的错误,
而且还可简化电路结构,减少使用集成芯片数和连线
,缩小体积,减少功耗,提高电路的工作可靠性不用
MSI设计组合逻辑电路时,最简的含意是所用MSI芯片
数最少、品种规格最少、芯片间的连线最少。这里主
要介绍用数据选择器和译码器等设计组合逻辑电路的
方法。
学一学——用数据选择器实现组合逻辑功能
任何一个逻辑函数都可写成最小项表达式,而数
据选择器的输出为地址输入变量和数据的函数,它实
际上是一个逻辑函数的最小项输出器。因此,数据选
择器常用来实现多个输入变量单输出的逻辑函数。
1.当逻辑函数中的变量数等于数据选择器地址
输入变量数时,可直接有序地接数据选择器的地址输
入端
。
【例5.1】用数据选择器实现逻辑函数
Y AB AB C
解:此题可采用卡诺图法和代数法求解。
(1)卡诺图法:
1)根据逻辑函数确定数据选择器的规模。由于逻
辑函数Y中有A、B、C三个变量,故可选用8选1的数据
选择器CT74LS151来实现该逻辑函数,其3个地址输入
变量A 、A 、A 正好与A、B、C三个变量相对应,并设
2 1 0
A =A、A =B、A =C。
2 1 0
2)画出逻辑函数Y和8选1数据选择器的输出函数Y’
的卡诺图。逻辑函数 的卡诺图如图2-
Y AB AB C
5-1(a)所示。而CT74LS151的输出函数的卡诺图.
如图2-5-1(b)所示。
3)比较逻辑函数Y和Y’的卡诺图。设Y=Y’,对比图
2-5-1(a)和(b)两个卡诺图可得
D =D =0
2 4
D =D =D =D =D =D =1
0 1 3 5 6 7
(a) (b)
(a)Y的卡诺图;(b) Y’的卡诺图
图2-5-1 【例5.1】的卡诺图
4)画逻辑图。根据上式可画出图2-5-2所示的逻辑
图。
(2)代数法:
1)根据逻辑函数确定数据选择器的规模。选用8
选1数据选择器,并设A2=A 、A1=B 、A C
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