數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)講義(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 BCD碼加法器，其邏輯圖如圖34所示。圖中片(I)加法器實(shí)現(xiàn)A+B，片(Ⅱ)加法器實(shí)現(xiàn)加6修正，四個(gè)門電路產(chǎn)生進(jìn)位C，這個(gè)信號(hào)也就是修正控制信號(hào)。當(dāng)進(jìn)位輸出C=1時(shí)進(jìn)行加(0110)修正。產(chǎn)生十進(jìn)制進(jìn)位信號(hào)C=1的條件是:(l)當(dāng)C4=1時(shí)(16～19)；(2)當(dāng)S4和S3同為1時(shí)(12～15)；(3)S4和S2同為1時(shí)(10～11)，如果寫成表達(dá)式，則得到：C=C4+S4S3+S4S2圖3—5圖3—4(三)譯碼、顯示電路譯碼、顯示電路是組合邏輯電路重要的功能部件。本實(shí)驗(yàn)采用的是BCD7段字型譯碼驅(qū)動(dòng)器74LS248。譯碼器的輸入是BCD碼(或8421碼)。譯碼器的輸出為七個(gè)電平信號(hào)（a～g），將這七個(gè)電平信號(hào)加到LED顯示器(BS201或BS202)，即可顯示出輸入的十進(jìn)制數(shù)。譯碼、顯示電路的邏輯圖，如圖35所示。譯碼、顯示電路在實(shí)驗(yàn)中可作為通用的功能部件使用。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法，輸入用01開(kāi)關(guān)，輸出用LED顯示。①列表驗(yàn)證一位全加器真值表。②利用該電路如何實(shí)現(xiàn)如下邏輯功能(a)(b)，圖35實(shí)驗(yàn)線路已接好，加電測(cè)試其功能(隨意輸入1～2組BCD碼，觀察顯示結(jié)果是否正確。，C4用發(fā)光二極管顯示，和用數(shù)碼管顯示，按表41的內(nèi)容進(jìn)行加法實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果填入表中。表3—1A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1C4數(shù)碼顯示結(jié)果轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)0 0 1 00 1 0 10 1 0 00 1 0 11 0 1 01 1 0 1，按表32內(nèi)容進(jìn)行減法實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果填入表中。表3—2A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1數(shù)碼顯示0 1 0 00 0 1 01 0 0 10 0 1 0，列表驗(yàn)證其真值表。6.(選做)按圖3—4及圖35完成一位8421 BCD碼加法器實(shí)驗(yàn)(和數(shù)S用數(shù)碼顯示器顯示，進(jìn)位C用LED顯示)，并按表33內(nèi)容進(jìn)行加法實(shí)驗(yàn)，將實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果填入表中。表3—3A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B1進(jìn)位C和S數(shù)碼顯示0 1 0 10 1 0 01 1 0 10 1 0 0六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并說(shuō)明其工作原理。、分析各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，是否與理論相等。七、思考題1. 如何用2片74LS283實(shí)現(xiàn)8位二進(jìn)制數(shù)的加減運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)四 數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹６?shí)驗(yàn)設(shè)備與器件2. 雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153三、預(yù)習(xí)要求、邏輯功能與使用方法。，并列出需驗(yàn)證的真值表。四、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)選擇器是常用的組合邏輯部件之一。數(shù)據(jù)選擇器又稱多路開(kāi)關(guān)（MUX），是一個(gè)多路輸入、單端（有的具有互補(bǔ)輸出端）輸出的組合邏輯網(wǎng)絡(luò)。其基本工作原理類似于一個(gè)單刀多擲開(kāi)關(guān)，它有若干個(gè)數(shù)據(jù)輸入端D0 D1…，若干個(gè)控制輸入端A0、A1…和一個(gè)輸出端Y，在控制端加上適當(dāng)?shù)男盘?hào)，即可將某一路的輸入作為輸出，實(shí)現(xiàn)多通道數(shù)據(jù)傳輸。圖4—1數(shù)據(jù)選擇器的種類有：74LS157—雙二選一，74LS153—雙四選一，74LS151—八選一，74LS150—十六選一等。圖41是四選一數(shù)據(jù)選擇器的原理框圖。它有D0 、DD2和D3四個(gè)輸入端，可以輸入四路信號(hào)，當(dāng)控制端有效時(shí)，A1和A0所加的信號(hào)符合某一編碼（例如A1＝O，A0＝O）時(shí)，對(duì)應(yīng)地將加到該門的信號(hào)(例如D0)送至輸出端Y。其邏輯表達(dá)式為：中規(guī)模集成電路74LS153是一個(gè)雙四選一數(shù)據(jù)選擇器，其邏輯圖如圖4—2所示。、為電路選通端，A0、A1為地址控制端，同時(shí)控制兩個(gè)四選一數(shù)據(jù)選擇器的工作。當(dāng)時(shí)，無(wú)論A0、A1處于什么狀態(tài)，數(shù)據(jù)選擇器的輸出Y都等于0；當(dāng)選通信號(hào)作用時(shí)()，數(shù)據(jù)選擇器正常工作。圖4—2不同型號(hào)的數(shù)據(jù)選擇器除可供選擇的路數(shù)不同外，有的還能同時(shí)輸出互補(bǔ)的信號(hào)（即原碼與反碼），此外還有用集電極開(kāi)路輸出與三態(tài)輸出的。一個(gè)四選一數(shù)據(jù)選擇器有四個(gè)地址碼，應(yīng)有兩個(gè)地址輸入端；八選一數(shù)據(jù)選擇器有八個(gè)地址碼，應(yīng)有三個(gè)地址輸入端，其余類推。當(dāng)控制端的編碼信號(hào)選中某一地址時(shí)，就將該地址的輸入信息送至輸出端，數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用很廣泛，下面僅舉幾例說(shuō)明：多路信號(hào)共用一個(gè)通道(總線)傳輸將多路信號(hào)送入數(shù)據(jù)選擇器的各數(shù)據(jù)輸入端，靠控制端信號(hào)選擇，使被選中的一路信號(hào)進(jìn)入公共通道（總線），實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集。當(dāng)被選擇的信號(hào)路數(shù)較多時(shí)，可以將數(shù)個(gè)多路選擇器組合使用。是數(shù)據(jù)選擇器最基本的使用方法。變并行碼為串行碼將欲變換的并行碼送至數(shù)據(jù)選擇器的信號(hào)輸入端，使組件的控制信號(hào)按一定的編碼順序依次變化，則在輸出端可獲得串行碼輸出。圖4—3實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)(l)實(shí)現(xiàn)全加器邏輯全加器是計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算部件之一，它的和數(shù)Si及向高位的Ci的邏輯方程式為：除可使用專門的全加器部件外，也可以用一個(gè)雙四選一數(shù)據(jù)選擇器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由圖4—3可知，只要選其中兩個(gè)變量（如A、B）作為控制信號(hào)，將另一個(gè)變量（Ci1）按邏輯方程式的要求加至選擇器的各輸入端，即能實(shí)現(xiàn)上述全加器邏輯。(2)實(shí)現(xiàn)多變量函數(shù)圖4—4由圖4—3可見(jiàn)，用一個(gè)四選一的數(shù)據(jù)選擇器很容易實(shí)現(xiàn)三變量邏輯函數(shù)，但應(yīng)指出，以這種方式實(shí)現(xiàn)函數(shù)時(shí)，應(yīng)將函數(shù)展成最小項(xiàng)之和的形式，因此對(duì)函數(shù)化簡(jiǎn)是沒(méi)有意義的，依此類推，八選一數(shù)據(jù)選擇器可以實(shí)現(xiàn)四變量邏輯函數(shù)。當(dāng)邏輯方程式中變量較多時(shí)，可以采用路數(shù)較多的數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)，也可以用路數(shù)較少的選擇器配合門電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，欲實(shí)現(xiàn)函數(shù)從函數(shù)表達(dá)式可以看出，各乘積項(xiàng)均包含有A和B兩個(gè)變量，可將表示式整理得：此表達(dá)式可用44的電路實(shí)現(xiàn)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容①將雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153參照?qǐng)D4－5接線，測(cè)試其功能并填寫功能表。②將數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)儀的脈沖信號(hào)源中固定連續(xù)脈沖4個(gè)不同頻率的信號(hào)接到數(shù)據(jù)選擇器4個(gè)輸入端，將選擇端置位，從輸出端可觀察到4種不同頻率的脈沖信號(hào)。圖4—5③分析上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果并總結(jié)數(shù)據(jù)選擇器的作用。2. 用數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)用雙四選一數(shù)據(jù)選擇器實(shí)現(xiàn)下列邏輯函數(shù)，寫出設(shè)計(jì)過(guò)程，畫(huà)出連線圖，并測(cè)試結(jié)果。① ②用74LS153實(shí)現(xiàn)一位全加器的邏輯功能，74LS153的兩個(gè)輸出分別代表和數(shù)SI及向高位的進(jìn)位數(shù)CI。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路，寫出必要的設(shè)計(jì)過(guò)程及驗(yàn)證的方法，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。七、思考題?，依次為1（0001）、9（10001）、8（1000）和2（0010），怎樣利用數(shù)據(jù)選擇器和一位譯碼顯示裝置實(shí)現(xiàn)上述四位數(shù)字的串行顯示?實(shí)驗(yàn)五 時(shí)序電路的測(cè)試與設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃O(shè)計(jì)及測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器及材料,、四D觸發(fā)器74LS174各2片、二輸入端四與非門74LS00、四輸入端二與非門74LS20各1片。三、預(yù)習(xí)要求