数字电路实验二数据选择器应用数字电路实验二数据选择器应用.docxVIP

实验报告课程名称：数字电路实验第2次实验实验名称：数据选择器应用实验时间：2012年3月31日实验地点：组号学号：姓名：指导教师：评定成绩：一、实验目的：1．通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点。2．掌握数据选择器的逻辑功能和它的测试。3．掌握数据选择器的基本应用。二、实验仪器：序号仪器或器件名称型号或规格数量1逻辑实验箱12万用表1374LS1532474LS041574LS001三、实验原理：1．数据选择器数据选择器（multiplexer）又称为多路开关，是一种重要的组合逻辑部件，它可以实现从多路数据传输中选择任何一路信号输出，选择的控制由专列的端口编码决定，称为地址码，数据选择器可以完成很多的逻辑功能，例如函数发生器、桶形移位器、并串转换器、波形产生器等。本实验采用的逻辑器件为TTL双极型数字集成逻辑电路74LS153，它有两个4选1，外形为双列直插，引脚排列如图2-1所示，逻辑符号如图2-2所示。其中D0、D1、D2、D3为数据输入端，Q为输出端，A0、A1为数据选择器的控制端（地址码），同时控制两个选择器的数据输出，S为工作状态控制端（使能端），74LS153的功能表见表2-1。数据选择器有一个特别重要的功能就是可以实现逻辑函数。现设逻辑函数F（X，Y）=∑（1，2），则可用一个4选1完成，根据数据选择器的定义：Q（A1，A0）=A1A0D0+ A1A0D1+ A1A0D2+ A1A0D3，令A1=X，A0=Y，1S=0，1D0=1D3=0，1D1=1D2=1，那么输出Q=F。如果逻辑函数的输入变量数超过了数据选择器的地址控制端位数，则必须进行逻辑函数降维或者集成芯片扩展。例如用一块74LS153实现一个一位全加器，因为一位全加器的逻辑函数表达式是：S1（A，B，CI）=∑（1，2，4，7）CO（A，B，CI）=∑（3，5，6，7）现设定A1=A，A0=B，CI为图记变量，输出1Q=S1，2Q=CI，由卡诺图（见图2-3，图2-4）得到数据输入：1D0=CI，1D1=CI，1D2=CI，1D3=CI，2D0=0，2D1=CI，2D1=CI，2D3=1，由此构成逻辑电路，就能完成一位全加器的逻辑功能（见图2-5）。需要指出的是用数据选择器实现逻辑函数的方法不是唯一的，当逻辑函数的输入变量数较多时，可比较多种方法取其最优实现。四、实验内容：1．验证74LS153的逻辑功能按表2-1所列测试，特别注意所测芯片A1、A0哪一个是高位，S端是否低电平有效，当芯片封锁时，输出是什么电平。记录：答：实验结果如下：输入SA1A01Q1XX0000D0001D1010D2011D32．实现一位全加器用一块74LS153及门电路完成联接，输入用3个开关分别代表A、B、CI，输出用2个指示灯分别代表CO、S1。要求写出逻辑设计过程。改变开关状态，观察2个指示灯的变化，记录：答：全加器的功能表如下：ABCICOS10000000101010010111010001101101101011111设计过程：全加器中两个输出各有用处，因而可以各自输出。将真值表降维：CO（以CO为例） CI AB010000010111111001CO AB00001CI11110CIS1的降维类似，不再赘述。降维之后就可以根据AB的地址值分配D0~D3的值，输出即可。比如用Q1输出CO的值，那么就把0接到D0上，C接到D1和D2上，1接到D3上。电路图：3．利用数据选择器实现一个输血者血型和受血者血型符合输血规则的电路，输血规则如下：从规则可知，A型血能输给A、AB型，B型血能输给B、AB型，AB型血只能输给AB型，O型血能输给所有四种血型。设输血者血型编码是X1X2，受血者血型编码是X3X4，符合输血血型规则时，电路输出F为1，否则为0，则电路的逻辑函数是：F（X1，X2，X3，X4）=∑（0，2，5，6，10，12，13，14，15）此电路的逻辑函数为四输入变量，而74LS153只有两个地址控制输入端，一种方法是X1，X2作为地址码，X3作为扩展端（接使能端），X4作为降维变量，参考电路见图2-6。也可用其它方法实现。联接电路，四个输入接开关，输出F接指示灯，改变开关状态，记录指示灯情况。要求写出设计过程，列出真值表。真值表和降维： X3X4X1X200011110001001010101111111100001第一次降维 X3X1X20100X4X401X44第二次降维X1X200X3X4+X3X4（同或）01X3X4+X3X4（异或）11110X3X4设计过程：可以以第一次降维的结果为依据开始设计。把X3和X3接入使能端，就可以把74153