实验箱实现组合逻辑电路设计.docVIP

Harbin Institute of Technology 设计说明书（论文） 课程名称： 数字电子技术基础 设计题目： 实验箱实现组合逻辑电路设计 院 系： 航天学院控制科学与工程系 班 级： 设 计 者： 学 号： 设计时间： 2018年8月 实验题目 1. 人的血型有A、B、AB、O四种。输血时输血者的血型与受血者血型必须符合图1中用箭头指示的授受关系。判断输血者与受血者的血型是否符合上述规定，要求用八选一数据选择器（74LS151）及与非门（74LS00）实现。（提示：用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，例如00代表A、01代表B、10代表AB、11代表O。） 实验目的 掌握较为复杂的组合逻辑电路的设计方法 进一步加深对八选一数据选择器74LS151的逻辑功能的认知 熟练掌握数据选择器的应用设计 通过试验箱加强电路联结的动手能力 八选一数据选择器74LS151的逻辑功能 数据选择器是指经过选择，把多个通道的数据传送到唯一的公共数据通道上去，实现次数据选择功能的逻辑电路。它的作用相当于多个输入的单刀多掷开关。 74LS151是八选一数据选择器，作为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～D7 共8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。 其输出逻辑表达式为： 具体设计 根据输血者与受血者的授受关系图，考虑用两个逻辑变量的4种取值表示输血者的血型，00代表A、01代表B、10代表AB、11代表O，受血者与之相同。 输血时输血者与受血者的血型授受关系，画出卡诺图如下： 上表ABCD仅代表输入变量与血型无关 根据卡诺图写出需要实现的逻辑函数为 考虑用八选一数据选择器74LS151实现上述逻辑函数 在逻辑函数的四个输入变量中，任意确定三个变量作为选择变量。可以得到多个方案，分别是以ABC，BCD，ABD，ACD等为选择变量。 选择方案有很多种，不同的方案得到标准与或式的形式不同，电路的结构自然也不同。 方案1 选择ABC为选择变量，且设A为高位，则有血型卡诺图可以直接得到逻辑函数Y，并将之化为余或标准型表达式为 根据上式，可知MUX的数据输入 MUX数据也可以用卡诺图法确定。 方案2 选择BCD为选择变量，且设B为高位，由授受关系的卡诺图可以得到其包含的最小项有： 因此，也可以采用卡诺图法来确定数据选择器数据端的输入信号： 由此可以确定 方案3 选择ABD为选择变量，且设A为高位，由授受关系的卡诺图可以得到其包含的最小项有： 因此，也可以采用卡诺图法来确定数据选择器数据端的输入信号： 由此可以得到 方案4 选择ACD为选择变量，且设A为高位，由授受关系的卡诺图可以得到其包含的最小项有： 因此，也可以采用卡诺图法来确定数据选择器数据端的输入信号： 由此可以得到 由于选择变量的选取不同，即使高位的设定有有种多样，在这里不做赘述，仅上述四种大致方案，作简要的比较分析： 考虑在实际的试验箱连接线路时，高电平可以悬空，因此，有较多高电平的方案在实际结构上无疑会简便一些。比较上述四个方案，方案二和方案三是比较好的。以下就方案二为例作简要说明。 试验箱的电路联结也采用的方案2。 以BCD为选择变量，且设B为高位。利用74LS00与非门实现“非”门，一端接输入端，一端接高电平即可。 选取元件八选一数据选择器74LS151连接原理电路如下： 依照上图，设置数字信号发生器调用时钟循环数字信号，产生周期依次成倍增长的方波信号，高电平为“1”，低电平为“0”，利用元件74LS00与非门实现“非”门功能，将其一端接输入端，一端接电源高电平。依照电路原理图连接电路，同时运用Multisim软件对电路进行仿真处理，生成波形如下： 从上到下依次为：输出函数Y，输入变量A,B,C,D。 比较其实验波形，发现电路很好完成了函数的逻辑功能： 根据原理电路图连接试验箱电路如下： 由于接口原因，选取第2,9,10,11逻辑电平为输入端口。 调试后，实验箱能很好的满足逻辑函数功能，与卡诺图对照，其结果也能很好的契合。 实验心得 通过本次实验设计，不但使我对数据选择器的基本原理理解的更为透彻，更是对其在逻辑电路设计中的一般应用也有了初步的认知。在加强对课本知识的理解的基础上，通过电路原