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实验三 利用MSI设计组合逻辑电路 一、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。 二、实验仪器及器件 1. 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。 2. 器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151 三、实验预习 1. 复习常用组合逻辑电路工作原理和设计方法，及与之相应的MSI功能表及其使用方法。 2. 复习采用中规模集成电路实现组合逻辑电路的方法，如使用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路。 四、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。 用译码器现实组合逻辑电路 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。如图（一）为3线-8线译码器。 当附加控制门Gs的输出为高电平（S=1）时，可由逻辑图写出。 = S2S1S0= = S2S1S0 = = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= = S2S1S0= 图（一）3线-8线译码器74LS138 从上式可看出。Y0-Y7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。 例如可以使用3线-8线译码器74LS138实现全加器。 列出真值表如表（一）所示。A、B是加数与被加数，Cn是低位向本位的进位，S为本位和，Cn+1位是本位向高位的进位。由真值表可得全加器的最小项之和表达式。 令74LS138的输入S2=A，S1=B，S0=Cn，在其输出端附加两个与非门，按上述全加器的逻辑函数表达式连接。即可实现全加器功能。如图（二）所示。 图（二）74LS138实现全加器逻辑图 表（一）全加器真值 2. 用数据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。如图（三）为双四选一数据选择器74LS153逻辑图。Y1和Y2为两个独立的输出端，S1和S2为附加控制端用于控制电路工作状态和扩展功能。A1、A0为地址输入端。D10、D11、D12、D13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 Y1=[A1A0?D10+A1A0?D11+A1A0?D12+A1A0?D13] ?S1 其简化真值表如表（二）所示。 表（二）74LS153的真值表 图（三）双4 选1数据选择器74LS153 从上述可知，如果将A1、A0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变量组合逻辑电路。 例如可以使用双4选1数据选择器实现二进制全减器。 全减器的真值表如表（三）。其中A和B为减数与被减数，Bn为低位向本位的借位，D为本位差，Bn-1为向高位的借位。由真值表可写出全减器的最小项表达式。 D=ABBn+ABBn+ABBn+ABBn Bn-1= ABBn+AB?1+AB?0+ABBn 设A、B为数据选择器的地址端即A1=A，A0=B，将D和Bn-1转换成数据选择器逻辑函数形式。 D=A1A0Bn +A1A0Bn +A1A0Bn +A1A0Bn Bn-1= A1A0Bn +A1A0?１+A1A0?0 +A1A0Bn 将上式与数据选择器逻辑函数比较可得： 可得二进制全减器逻辑图如图（四）所示。 表（三）全减器真值表 五、实验内容 1. 数据分配器与数据选择器功能相反。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。其真值表如表（四）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Q3Q2Q1分别与A、B、C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。 提示：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==0，S2S1S0作为地址输入端，即可将G1送来的数据只能通过A2A1A0所指定的一根输出线反相后送出去。 表（四）数据分配器真值表 Proteus原理图 Proteus输出图形 2. LU(