实验三 译码器和数据选择器

实验三译码器和数据选择器
一、实验目的
1．熟悉中规模集成译码器电路的原理及功能；
2．掌握中规模集成译码器的使用方法及功能测试方法；
3．了解集成译码器的应用。

二、实验预习要求
1．复习译码器电路工作原理；
2．预习中规模集成电路译码器74LS138的逻辑功能及使用方法；
3．仔细阅读实验原理与实验内容，设计相应的电路和数据表格。

三、实验原理
译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路，其功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平的信号，它是编码的反操作。

译码器在数字系统中的用途比较广泛，它不仅常用于代码的转换，终端的数字显示，还用于数据分配、脉冲分配、存储器寻址和组合逻辑信号的产生等场合。

常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器、显示译码器等种类，不同的功能需求可选用不同种类的译码器来实现。

本实验采用TTL中规模集成译码电路74LS138译码器，其管脚分布图见附录，表实验3.1为其功能真值表。

鉴于74LS138有三个附加的控制端G1、G2A、G2B，可利用其片选的作用可以级联扩展译码器的功能，也可以利用其控制功能构成一个完整的数据分配器。

1. 用74LS138实现组合逻辑功能输出端
输入端
控制端选择端
由于二进制译码器的每一个输出均是输入代码的最小项函数，因此，配以适当的门电路，利用74LS138可以实现任意自变量数不超过三个的组合逻辑函数。

如图实验3.1逻辑图所示，用一个74LS138和一个四输入与非门可以实现逻辑函数。

∑=)7,4,2,1(m F 。

2. 用74LS138实现一个数据分配器
数据分配器也称多路分配器，其功能是，在数据传输过程中，将某一路数据分配到不同的数据通道上。

数据分配器是单输入、多输出组合逻辑电路。

带控制输入端的译码器也是一个完整的数据分配器。

如图实验3.1所示，如果把G1作为数据输入端（同时令G2A ＝G2B ＝0），将C 、B 、A 作为地址输入端，则从G1送来的数据只能通过由 CBA 所指定的一根数据线上送出去，实现数据的反码分配输出。

3. 数据选择器
数据选择器也叫多路开关，其功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号，其原理如图实验3.2所示。

数据选择器是一种多输入、单输出的组合逻辑多路。

由于多路数据选择器与多路数据分配器的功能正好相反，它们配合使用，可以实现在一条数据传输线上传送多路信号。

如图实验3.3所示，在传送线STL 的两端接以多路数据选择器和多路数据分配器，在相同地址输入的控制下即可实现多通道并行—串行—并行数据传输系统。

四、实验仪器设备
1. TPE-AD 型数字电路实验箱 1台
2. 3线-8线译码器74LS138 1块
3. 双四输入与非门74LS20 1块
4. 四两输入与非门74LS00 1块
5. 双四选一数据选择器74LS153 1块
图实验3.1 逻辑图 图实验3.2数据选择器原理示意图
A1
五、实验内容及方法
1. 74LS138逻辑功能测试
74LS138输入端接逻辑电平开关，输出端接电平指示灯，用真值表记录实验数据，分析并确认译码器的逻辑功能。

2. 用74LS138和74LS20构成一位全减器
设计电路并在实验箱上实现之。

全减器的输入，被减数A 、减数B 、低位来的借位C ，接逻辑开关；全减器的输出，数据差D 、向高位的借位C ，接电平指示灯。

观察输入与输出的状态变化，用真值表记录实验结果并分析之。

真值表：
=D ABC C B A C B A C B A +++
B A
C A BC C ++=
∑=)7,4,2,1(m D ∑=)7,3,2,1(m C
实验线路图：
图中
G i 1
和C
i -分别为地位的借位和高位的借位。

波形图：
功能分析： 全减器的输入变量
A i
，B i
，C
i 1
-分别与译码器的输入
A 2
，A 1
，A 0
连接，译码
器使能端接固定信号，即
S
1
为1，
S
S 3
2
+为0，这样，译码器的输出端可得到所需输入
变量的最小项，再将相应最小项送至“与非”门，便可得到所需输出G i
和D i
，实现全减
器的逻辑功能。

输入测试 与预期理论结果相同。

3. 用74LS138实现一个数据分配器
设计电路并在实验箱上实现之。

数据分配器的数据输入可采用实验箱1Hz 信号源的输出端；地址及其它输入接逻辑开关；输出接电平指示灯，观察输入与输出的状态变化，记录结果并分析之电路的功能。

实验线路图：
A B C D C
真值表：
功能分析：
把G1作为数据输入端（同时令G2A＝G2B＝0），将C、B、A作为地址输入端，则从G1送来的数据只能通过由 CBA所指定的一根数据线上送出去，实现数据的反码分配输出。

4. 用74LS138和74LS153构成一个四通道数据传输系统
设计电路并在实验箱上实现之。

输入数据可利用实验箱上的信号源或逻辑开关；地址及其它输入接逻辑开关；输出接电平指示灯，观察输入与输出的状态变化，记录结果并分析电路的功能。

实验线路图：
真值表:
功能分析：Y0 Y1 Y2 Y3
如图所示，图中左边的芯片为74LS153,右边的芯片为74LS138。

74LS153为数据选择器，由A1,A0共同控制输出端S的输出数据并同时控制74LS138的地址输入
端，将74LS153的输出数据接入右边的74LS138的使能端
A ，置使能端G
1
为1，
G B为０，地址输入端高位C为０，使该电路成为四通道数据传输系统。

六、实验报告
1. 画出实验线路图，记录整理实验现象及实验所得的有关波形，对实验结果进行分析。

2. 总结使用集成译码器和数据选择器的体会。

译码器所需要的芯片以74LS138最为常见。

想要很熟练的使用集成译码器，就必须要对74LS138芯片的引脚排列有很清楚的认识，并记住各个引脚的作用。

方便以后连接全减器、数据传输系统，并以真值表为依据，对各个实验结果进行分析，验证理论值与所得值是否相同。