用8选1数据选择器CT74LS151和门电路设计电路_百度知道
用8选1数据选择器CT74LS151和门电路设计电路
逻辑函数为Y(A,B,C,D)=∑m(0,2,5,7,9,10,12,15)
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用一片8选1数据选择器74xx151可以很方便地实现4（及以下）输入变量、单输出变量的组合逻辑电路。实现方法：①将该组合逻辑电路的表达式变换为最小项表达式，例如，逻辑函数，注意：在表达式的最小项中，自变量（输入变量）排列顺序是ABCD（即A是最高位MSB，D是最低位LSB）；如果有两个最小项出现D不同的逻辑相邻，则可消去D，如本式中的m14与m15。②列出74xx151的输出函数表达式，其中：S2、S1、S0（在Multisim中是A、B、C）分别是74xx151的地址码的高、中、低位，D0~D7&是8个数据输入。注意：74xx151地址码中的ABC排列顺序与①中是相反的。③令S2=A、S1=B、S0=C；比较上面两式，可知若再使D0=D1=D5=D'（这里的'代表“非”号）、D2=D3=D4=D、D6=0、D7=1，则两式相等，其中的D'由一个反相器（非门）将D取反后得到。
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电路图如图所示，A为最高位，D为最低位；ABC为数据选择器的三个选通控制端，D作为输入端。这样就可以实现上述功能。希望这能给你些帮助。
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数电实验实验报告
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实验一组合逻辑电路分析一．试验用集成电路引脚图74LS00集成电路
74LS20集成电路四2输入与非门双4输入与非门二．实验内容1.实验一自拟表格并记录:ABCDYABCDY.实验二密码锁的开锁条件是：拨对密码，钥匙插入锁眼将电源接通，当两个条件同时满足时，开锁信号为“1”，将锁打开。否则，报警信号为“1”，则接通警铃。试分析密码锁的密码ABCD是什么？ABCD接逻辑电平开关。最简表达式为：X1=AB’C’D密码为：
1001表格为：ABCDX1X2ABCDX1X1三.实验体会：1.分析组合逻辑电路时，可以通过逻辑表达式，电路图和真值表之间的相互转换来到达实验所要求的目的。2.这次试验比较简单，熟悉了一些简单的组合逻辑电路和芯片，和使用仿真软件来设计和构造逻辑电路来求解。实验二组合逻辑实验（一）半加器和全加器一．实验目的熟悉用门电路设计组合电路的原理和方法步骤二．预习内容复习用门电路设计组合逻辑电路的原理和方法步骤。复习二进制数的运算。用“与非门”设计半加器的逻辑图。完成用“异或门”、“与或非”门、“与非”门设计全加器的逻辑图。完成用“异或”门设计的3变量判奇电路的原理图。三．元件参考依次为74LS283、74LS00、74LS51、74LS136其中74LS51：Y=（AB+CD）’，74LS136：Y=A⊕B（OC门）四．实验内容用与非门组成半加器，用或非门、与或非门、与非门组成全加器（电路自拟）半加器全加器被加数Ai加数Bi前级进位Ci-和Si新进位Ci用异或门设计3变量判奇电路，要求变量中1的个数为奇数是，输出为1，否则为0.3变量判奇电路输入A输入B输入C输出LLS283”全加器逻辑功能测试测试结果填入下表中：被加数A4A3A2A加数B4B3B2B前级进位C00或10或1和S4S3S2S00001新进位C40011五．实验体会：1.通过这次实验，掌握了熟悉半加器与全加器的逻辑功能2.这次实验的逻辑电路图比较复杂，涉及了异或门、与或非门、与非门三种逻辑门，在接线时应注意不要接错。各芯片的电源和接地不能忘记接。实验三组合逻辑实验（二）数据选择器和译码器的应用一．实验目的熟悉数据选择器和数据分配器的逻辑功能和掌握其使用方法二．预习内容了解所有元器件的逻辑功能和管脚排列复习有关数据选择器和译码器的内容用八选一数据选择器产生逻辑函数L=ABC+ABC’+A’BC+A’B’C和L=A⊕B⊕C用3线—8线译码器和与非门构成一个全加器三．参考元件数据选择器74LS151,3—8线译码器74LS138.四．实验内容1.数据选择器的使用：当使能端EN=0时，Y是A2,A1,A0和输入数据D0~D7的与或函数，其表达式为：Y=（表达式1）式中mi是A2,A1,A0构成的最小项，显然当Di=1时，其对应的最小项mi在与或表达式中出现。当Di=0时，对应的最小项就不出现。利用这一点，不难实现组合电路。将数据选择器的地址信号A2,A1,A0作为函数的输入变量，数据输入D0~D7作为控制信号，控制各最小项在输出逻辑函数中是否出现，是能端EN始终保持低电平，这样，八选一数据选择器就成为一个三变量的函数产生器。①用八选一数据选择器74LS151产生逻辑函数将上式写成如下形式：L=m1D1+m3D3+m6D6+m7D7该式符合表达式1的标准形式，显然D1、D3、D6、D7都应该等于1，二式中没有出现的最小项m0、m2、m4、m5，它们的控制信号D0、D2、D4、D5都应该等于0。由此可画出该逻辑函数产生器的逻辑图。L=ABC+ABC’+A’BC+A’B’C②用八选一数据选择器74LS151产生逻辑函数根据上述原理自行设计逻辑图，并验证实际结果。2.3线—8线译码器的应用用3线—8线译码器74LS138和与非门构成一个全加器。写出逻辑表达式并设计电路图，验证实际结果。3.扩展内容用一片74LS151构成4变量判奇电路五、实验体会1.数据选择器用来对数据进行选择，特别选择适用于函数的分离，是比较常用的组合逻辑器件；译码器用于数据的编码与译码中，也是较常
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无锡汽车网数字电路课内实验讲义201004
A、B、C和1个工作状态控制变量M，当M＝0时电路实现“意见一致”功能（A、B、C状态一致输出为1,否则输出为0），而M＝1时电路实现“多数表决”功能，即输出与A、B、C中多数的状态一致。 4．用74LS153扩展成一个八选一的数据选择器，再实现实验3，要求写出设计过程，画出电路图。 （二）提高部分 5．利用八选一数据选择器或四选一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，输血规则如图2.4.13所示。
输血者血型ABABO编码受血者血型ABABO编码
输血规则表 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。
6．试用八选一数据选择器74LS151或者四选一数据选择器74LS153和适当的门电路设计一个路灯控制电路。要求在四个不同的地点都能独立地开灯和关灯。写出设计过程，并且验证设计结果是否正确。（提示：可以把四个地点的开关当作四个变量，当变量为奇数个1时，路灯亮，偶数个时灭。） 7．利用74LS151数据选择器实现判断电路
课程学分表 学生选修课程及学分如表2.4.6所示，每个学生至少必须选满6个学分，但是A，B课程因时间冲突，不能同时选上。利用数据选择器实现判断电路，满足要求时输出Y为1，否则为0。写出设计过程，并且验证设计结果是否正确。
8．用两块74LS153和一个七段数码管（实验箱上提供，已有译码器）构成数据显示器，实验要求电路在任意时刻能显示1（0001）、6（0110）、9（1001）、8（1000）四个数据之一，由地址码控制串行显示。 9．用74LS153来实现第7题。 10．用Multsim软件来设计和仿真实验7、9题。 5 思考题
1.说明数据选择器的地址输入端和选通端各有什么作用？ 2.如何用74LS151设计4位奇偶校验电路？ 3.如何用74LS151实现序列信号？ 4.数据选择器地址端的权重高低与被选函数输入数据有什么联系？ - 5 - 实验2 组合逻辑电路的设计 1 实验目的 1.掌握用基本门电路进行组合电路设计的方法。 2.掌握用中规模集成电路设计组合电路的方法。 3.通过实验验证设计的正确性。 2 实验仪器与器件 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 仪器或器件名称 逻辑实验箱 万用表 2输入四与非门 六反相器 3输入三与非门 4输入二与非门 2输入四异或门 PC机和仿真软件
型号或规格 数量
3 实验原理 用门电路将函数式化简逻辑电路图将函数式用MSI组合变化电路或PLD实际问题逻辑抽象逻辑真值表逻辑函数式选定器件类型
中小规模组合逻辑电路的设计流程框图 组合逻辑电路的设计一般可按以下几个步骤： （1）根据任务要求把一个实际问题转化为逻辑问题，即逻辑抽象； （2）根据实际逻辑问题的要求（输入、输出之间的因果关系），列出真值表。再由真值表写出逻辑函数表达式，或者根据要求直接写出逻辑函数表达式； （3）进行逻辑化简和变换，得到最简逻辑函数表达式。根据采用的器件类型对逻辑式进行适当变换，如变换成与非－与非表达式、或非－或非表达式等； （4）画出逻辑图，选择合适器件构成功能电路； （5）检测电路是否正确，如果电路的稳定性不够好，需检查故障及修改电路的设计使得电路趋于完善； 在以上几个步骤中，其中逻辑抽象的工作至关重要，通常是：①分析事件的因果关系，确定输入输出变量。一般总是把引起事件的原因定为输入变量，而把事件的结果作为输出变量。②定义逻辑状态的含意。以二值逻辑的0、1两种状态分别代表输入变量和输出变量的 - 6 - 两种不同状态。此时的0和1的具体含意完全是由设计者人为选定的。这项工作也称为逻辑状态赋值。③根据给定的因果关系列出逻辑真值表。可以看出，整个设计过程中，第一步最关键，如果题意理解错误，则设计出来的电路就不能符合要求。同时，逻辑函数的化简也是一个重要的环节，通过化简，可以用较少的逻辑门实现相同的逻辑功能，这样一来，可降低成本、节约器件及增加电路的可靠性。随着集成电路的发展，化简的意义已经演变成为怎样使电路最佳，所以，设计中必须考虑电路的稳定性，即有无竞争冒险现象，竞争冒险会影响电路的正常工作。如果设计的电路有竞争冒险现象，则需要采用适当方法予以消除。 （一）用基本门电路设计组合逻辑电路 例1．某设备有开关设为A、B、C，具体执行时要求只有在开关A接通的条件下，开关B才能接通，开关C只有在开关B 接通的条件下才能接通。违反这一规则，发出报警信号。设计一个由与非门组成的能实现这一功能的报警控制电路。 根据题意，第一步进行逻辑抽象，该报警电路的输入变量是三个开关A、B、C 的状态，设开关接通用1表示，开关断开用0表示，设该电路的输出报警信号为F，F为1表示报警，F为0表示不报警。 第二步在分析题意的基础上可列出真值表以及用卡诺图化简，分别如表2.6.1和图2.6.2所示，由真值表得到函数表达式F=∑m(1，2，3，5)。 表2.6.1
o&O&OFFBC11
电路图 第三步由卡诺图化简得到F的最简表达式为F?AB?BC?ABBC。 第四步由表达式画出逻辑电路图，如图2.6.3所示。 第五步选择合适的器件构成电路，检测电路是否正确，并且测试电路稳定性，修改或者增加电路使得电路稳定性更好。 （二）用中规模集成器件实现组合逻辑电路 中规模集成器件多数是专用功能器件，但利用它们可以实现一些特定的逻辑函数。 例2．用中规模器件设计一并行数据检测器，当输入4位二进制码中，有奇数个1时，输出F1为1；当输入的这4位二进码是非8421BCD码时，F2为1，其余情况F1、F2均为0。 根据题意我们可以得到F1、F2的真值表以及相应的卡诺图，如表2.6.4、图2.6.5和图2.6.6所示。完成以上功能可以选用两种不同的中规模器件来实现这个逻辑功能。 1．用74LS151八选一数据选择器来实现。因为输入是四变量的函数，而74LS151八选一数据选择器是三地址输入的数据选择器，所以首先要进行降维或者扩展。注意到输出是两个变量，所以必须要用两块74LS151来分别实现，最后得到的电路如图2.6.7和图2.6.8所示。
- 7 - 表2.6.4
F1 F2真值表 BA00DCFDCF1100011降维F100D01DD降维FDDCBA01_11D10_BA00C010DDD_D_D 图2.6.5
F2 卡诺图 ABC20MUXABCF1}G―D2D3D4D5D6MUX}G―07.....D.1.OD0D1D2D3D4D5D6D7OoEN.....D...OENF2
用数据选择器来实现函数F1
用数据选择器来实现函数F2 BIN/OCTA0A1A2A415OOOOOOOOOOOOOOOOO
&F1O...&O&OOF2EN
用4线-16线译码器来完成函数F1F2
- 8 - 2．用4线－16线译码器74LS154来实现。因为译码器是多输入多输出的逻辑器件，所以一块74LS154可以同时实现F1和F2的功能，电路如图2.6.9所示。 4 实验内容 （一）基础实验部分 1. 用适当的门电路设计一个能对4路数据进行任意选择的数据选择器。设4路数据分别为A1=1，A2=逻辑开关，A3=1Hz脉冲信号，A4=点动脉冲。要求写出设计全过程。 2. 用2输入异或门和与非门设计一个路灯控制电路。当总开关闭合时，安装在三个不同地方的三个开关都能独立地控制灯的亮或灭;当总电源开关断开时，路灯不亮。 3．设计一个密码锁。密码锁的密码可以由设计者自行设定，设该锁有规定的4位二进制代码A3A2A1A0的输入端和一个开锁钥匙信号B的输入端，当B=1（有钥匙插入）且符合设定的密码时，允许开锁信号输出Y1=1（开锁），报警信号输出Y2=0；当有钥匙插入但是密码不对时，Y1=0，Y2=1（报警）；当无钥匙插入时，无论密码对否，Y1=Y2=0。 4．用双四选一数据选择器74LS153来实现三人表决电路。 5．工厂有三个车间，每个车间各需1KW电力，共有两台发电机供电，一台是1KW，另一台是2KW。三个车间经常不同时工作，有时只一个车间工作，也可能有两个车间或者三个车间工作，为了节省资源，又保证电力供应，请设计一个逻辑控制电路，能自动完成配电任务。 （二）提高部分 6．设计一计算机房的上机控制电路。此控制电路有X、Y两个控制端，控制上午时的取值为01；控制下午时的取值为11；控制晚上时的取值为10。A、B、C为需要上机的三个学生，其上机的优先顺序为：上午为ABC，下午为BCA，晚上为CAB。电路的输出F1、F2和F3为1时分别表示A、B和C能上机。试用与非门实现该电路，要求写出设计全过程,并画出逻辑电路图。
7．用八选一数据选择器74LS151或者四选一数据选择器74LS153来完成二进制码转换为8421BCD码的变换电路。要求写出设计全过程，并画出逻辑电路图。 8．用Multsim仿真软件来设计实验6、7。 5 思考题 1．什么叫冒险现象？如何判断一个组合逻辑电路中是否存在冒险现象？
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