實驗二利用MSI設(shè)計組合電路

1、實驗二 利用MSI設(shè)計組合邏輯電路 姓名： 學號： 班級：15自動化2班 日期：2016/10/14目錄一、 實驗內(nèi)容3二、 設(shè)計過程、仿真及實驗步驟4設(shè)計過程4電路圖及PROTEUS仿真測試6實驗步驟9三、 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析11實驗數(shù)據(jù)11結(jié)果分析及心得141、 實驗內(nèi)容1. 將74LS197連接成八進制作為電路的輸入信號源，利用74LS138實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配器的功能，使其能將D通過ABC指定的一根輸出線反相后輸出。2. 用八選一數(shù)據(jù)選擇器151設(shè)計一個函數(shù)發(fā)生器使其實現(xiàn)如下表的功能，并進行動態(tài)測試。將74LS197連接成十六進制作為電路的信號輸入源，用示波器觀察并記錄CP、A、B、Y的波形。

2、Y00A·B01A+B10AB113. 設(shè)計一個半加半減器，輸入為S、A、B，其中S為功能選擇口。當S=0時，輸出A+B及進位；當S=1時，輸出A-B及借位。實驗儀器：1. 數(shù)字電路實驗箱、數(shù)字萬用表、示波器。2. 虛擬器件：74LS00、74LS197、74LS138、74LS151。2、 設(shè)計過程、仿真及實驗步驟設(shè)計過程：1. 將74LS138附加控制端G1作為數(shù)據(jù)輸入端，即數(shù)據(jù)D可從G1輸入，同時令，作為地址輸入端，即可將G1送來的數(shù)據(jù)只能通過所指定的一根輸出線反相后輸出。將地址信號A、B、C分別接入、，并按前述連接好G1、和即可完成要求的電路。2. 先列出、A、B和Y的真值表

3、，如下：ABY選出的數(shù)據(jù)輸入端00000D00001000100D10011101000D20101101101D30111110000D41001110101D510110D511001D61101111100D711110將、A分別接入74LS151中的、。當、A分別取不同值時，觀察真值表中B和Y的關(guān)系，可以得出結(jié)論：D0=0、D1=B、D2=B、D3=1、D4=B、D5=、D6=1、D7=0。將接低電平，D0D7按照上述結(jié)論連接好之后給、A、B接入輸入信號源即完成了要求的電路。3. 計劃用74LS138完成題目要求內(nèi)容。列出A、B、S與輸出X和進/借位的真值表如下：ABSX0000001

4、010100101100100100011111011011100由真值表可列式得：X=；同理，=。為方便觀察，我將輸入信號源中的作為S的信號并接入74LS138中的，作為A的信號并接入，接入作為B的信號并接入。之后將74LS138中的、接低電平、G1接高電平來確保74LS138正常工作，并且按照上述計算結(jié)果將Y2、Y3、Y4、Y5接入74LS20中的與非門，該與非門的輸出即為X。將Y3、Y4接入與非門，該與非門輸出即為。如此便完成了要求的邏輯電路。電路圖及PROTEUS仿真測試：實驗內(nèi)容1：實驗內(nèi)容2：實驗內(nèi)容3：實驗步驟：實驗內(nèi)容1：按照設(shè)計連接好邏輯電路后，將74LS138中的、連接邏輯

5、開關(guān)，撥動開關(guān)模擬地址信號A、B、C的值并進行靜態(tài)檢測，確認電路正常工作后，用74LS197構(gòu)成八進制計數(shù)器作為輸入信號源（即、接HIGH，CP1連接連續(xù)脈沖，此時Q3、Q2、Q1就為八進制計數(shù)器的輸出）。計數(shù)器正常工作后，將Q3、Q2、Q1分別連接至74LS138中的、，此時74LS138輸出端口的Y0Y7即為實驗內(nèi)容所要求觀察的。將CP1、及Y0Y7接入示波器的通道接口，進行數(shù)據(jù)觀察，并記錄其波形。此波形即為要觀察的CP、A、B、C及的波形。實驗內(nèi)容2：按照設(shè)計連接好邏輯電路后，用邏輯開關(guān)作為輸入信號源并手動設(shè)定、A、B的值并進行靜態(tài)檢測。確認電路工作正常后，用74LS197構(gòu)成十六進制計

6、數(shù)器作為輸入信號源（、接HIGH，CP0接連續(xù)脈沖，Q0連接CP1，此時Q3、Q2、Q1、Q0即為十六進制計數(shù)器的輸出）。計數(shù)器正常工作后，將Q3、Q2、Q1、Q0分別作為、A、B的值并將其按設(shè)計過程接入74LS151各端口。此時Q3即為實驗內(nèi)容2中的、Q2為、Q1為A、Q0為B、74LS151輸出端口Z為實驗內(nèi)容中的Y。將它們接入示波器的通道接口進行數(shù)據(jù)觀察并記錄波形。實驗內(nèi)容3：計劃用74LS138實現(xiàn)該AU設(shè)計。按照設(shè)計連接好邏輯電路后，用邏輯開關(guān)作為輸入信號源并手動設(shè)定S、A、B的值并進行靜態(tài)檢測。確認電路工作正常后，用74LS197構(gòu)成八進制計數(shù)器作為輸入信號源（即、接HIGH，CP

7、1連接連續(xù)脈沖，此時Q3、Q2、Q1就為八進制計數(shù)器的輸出）。計數(shù)器正常工作后，將Q3、Q2、Q1分別作為S、A、B的值并按設(shè)計過程分別將其接入74LS138中的、。此時Y2、Y3、Y4、Y5接入的與非門的輸出即為X；Y3、Y4的與非門的輸出即為；Q3為實驗內(nèi)容中的S；Q2為A；Q1為B。將它們接入示波器的通道接口進行數(shù)據(jù)觀察并記錄波形。3、 實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)：實驗內(nèi)容1：實際電路連線：實驗波形：注：D0D3為CP、A、B、C，D8D15為。實驗內(nèi)容2：實際電路連線：實驗波形：注：D0D5分別為CP、A、B、Y。實驗內(nèi)容3：實際電路連線：實驗波形：注：D0D3分別為CP、B、A、S，

8、D9和D10分別為輸出X和進/借位。實驗內(nèi)容3實驗波形的時序圖如下：結(jié)果分析及心得：1. 實驗結(jié)果：除了少部分波形中間出現(xiàn)白線以外，與設(shè)計時所列的真值表及預期結(jié)果十分相符，符合實驗內(nèi)容。2. 誤差分析：波形中出現(xiàn)的白線可能是示波器機器原因，也有可能是實驗箱電路接觸不良。3. 波形與電路間的關(guān)系：實驗內(nèi)容1：從波形圖中可以看到，CP連接連續(xù)脈沖之后作為時鐘輸入，故其波形圖就為連續(xù)脈沖的波形圖。而當A、B、C以二進制計數(shù)形式遞增時，數(shù)據(jù)D會隨時間依次從各個輸出端口反相后輸出，所以會在波形圖上出現(xiàn)階梯狀的輸出波形，其中每一個凹進去的階梯狀波形即為D反相后的輸出。實驗內(nèi)容2：CP連接連續(xù)脈沖之后作為時

9、鐘輸入，故其波形圖就為連續(xù)脈沖的波形圖。當、以二進制計數(shù)形式遞增時，Y的結(jié)果從A·B逐漸變?yōu)锳+B、。而Y中每一個邏輯函數(shù)式隨著A、B值的變化又有四種結(jié)果，反映在波形圖上即為每當變化一次時，隨著A、B的值以二進制計數(shù)形式變化，Y會依次產(chǎn)生對應于該邏輯函數(shù)的四個結(jié)果。實驗內(nèi)容3:CP連接連續(xù)脈沖之后作為時鐘輸入，故其波形圖就為連續(xù)脈沖的波形圖。當S、A、B以二進制計數(shù)的形式遞增時，當S波形為0時X、的波形為A、B波形在四種不同值的組合下相加的輸出及進位，當S波形為1時X、為A、B波形在四種不同值的組合下A-B的輸出及借位。4. 總結(jié)組合邏輯電路的本質(zhì)與設(shè)計實現(xiàn)的方法：組合邏輯電路的本質(zhì)就是利用邏輯電路來實現(xiàn)需要的邏輯功能。設(shè)計實現(xiàn)的方法為1.先確定邏輯功能。2.根據(jù)邏輯功能即給定事件的因果關(guān)系列真值表。3.根據(jù)真值表列出邏輯函數(shù)式并化簡。4.根據(jù)邏輯函數(shù)式畫出邏輯圖并測試其邏輯功能。5.按照邏輯圖組裝電路。5.實驗心得：1.MSI的意思是中規(guī)模集成電路。2.本次實驗前進行了比較全面的預習，因而做實驗時效率比上一次高了