实验三组合逻辑电路
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
实验三组合逻辑电路应用——译码器、数据选择器
译码器和数据选择器是现代数字电子学中常用的两种组合逻辑电路。
它们可以将输入
的二进制信号转换为对应的输出信号，并且在数字电路中具有广泛的应用。
一、译码器
译码器是一种将输入的二进制信号转换成对应输出信号的数字电路。
译码器的作用是
将输入的地址码转换成溢出电路所能识别的控制信号，通常用来将不同的地址码映射到不
同的设备或功能上。
比如在存储器系统中，根据不同地址码，从RAM或者ROM中取出相应
的数据或指令。
除此之外，译码器还可以用于数据压缩、解码、解密等领域。
在一些数字电路中，译
码器还可以充当多路复用器、选择器等电路的功能。
译码器的分类按照其输入和输出的码制不同，可以分为译码器、BCD译码器、灰码译
码器等。
其中，最常见的是2-4译码器、3-8译码器、4-16译码器等。
二、数据选择器
数据选择器是一种多路选择器，根据控制信号选择输入端中的一个数据输出到输出端。
选择器的控制信号通常由一个二进制码输入到它的控制端，二进制码的大小由选择器的通
道数决定。
数据选择器广泛用于控制、多媒体处理、信号处理等方面。
数据选择器与译码器相比，最主要的区别在于其输出可以不仅限于数字信号。
数据选
择器可以处理模拟信号、复合信号等多种形式的信号，因为它可以作用于信号的幅度、相位、频率等方面。
数据选择器按照输入和输出的端口取数的不同，可以分为单路选择器和多路选择器。
常见的有2-1选择器、4-1选择器、8-1选择器、16-1选择器等。
实验报告组合逻辑电(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本概念和组成原理；2. 掌握组合逻辑电路的设计方法；3. 学会使用逻辑门电路实现组合逻辑电路；4. 培养动手能力和分析问题、解决问题的能力。
二、实验原理组合逻辑电路是一种在任意时刻，其输出仅与该时刻的输入有关的逻辑电路。
其基本组成单元是逻辑门，包括与门、或门、非门、异或门等。
通过这些逻辑门可以实现各种组合逻辑功能。
三、实验器材1. 74LS00芯片（四路2输入与非门）；2. 74LS20芯片（四路2输入或门）；3. 74LS86芯片（四路2输入异或门）；4. 74LS32芯片（四路2输入或非门）；5. 逻辑电平转换器；6. 电源；7. 连接线；8. 实验板。
四、实验步骤1. 设计组合逻辑电路根据实验要求，设计一个组合逻辑电路，例如：设计一个3位奇偶校验电路。
2. 画出逻辑电路图根据设计要求，画出组合逻辑电路的逻辑图，并标注各个逻辑门的输入输出端口。
3. 搭建实验电路根据逻辑电路图，搭建实验电路。
将各个逻辑门按照电路图连接，并确保连接正确。
4. 测试电路功能使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号，观察输出信号是否符合预期。
五、实验数据及分析1. 设计的3位奇偶校验电路逻辑图如下：```+--------+ +--------+ +--------+| | | | | || A1 |---| A2 |---| A3 || | | | | |+--------+ +--------+ +--------+| | || | || | |+-------+-------+||v+--------+| || F || |+--------+```2. 实验电路搭建及测试根据逻辑电路图，搭建实验电路，并使用逻辑电平转换器产生不同的输入信号（A1、A2、A3），观察输出信号F是否符合预期。
（1）当A1=0，A2=0，A3=0时，F=0，符合预期；（2）当A1=0，A2=0，A3=1时，F=1，符合预期；（3）当A1=0，A2=1，A3=0时，F=1，符合预期；（4）当A1=0，A2=1，A3=1时，F=0，符合预期；（5）当A1=1，A2=0，A3=0时，F=1，符合预期；（6）当A1=1，A2=0，A3=1时，F=0，符合预期；（7）当A1=1，A2=1，A3=0时，F=0，符合预期；（8）当A1=1，A2=1，A3=1时，F=1，符合预期。
实验三 组合逻辑电路的设计(一)
实验三组合逻辑电路的设计（一）一、实验目的1．掌握用SSI器件设计组合逻辑电路的方法；2．熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能与使用方法；3．掌握多片MSI组合逻辑电路的级联、功能扩展；4．学会使用MSI逻辑器件设计组合电路；5．培养查找和排除数字电路常见故障的初步能力。
二、实验器件1．74LS00 四二输入与非门74LS20 双四输入与非门2．74LS138 三线—八线译码器74LS139 双二线—四线译码器三、实验原理组合逻辑电路是最常见的逻辑电路，其特点是在任何时刻电路的输出信号仅取决于该时刻的输入信号，而与信号作用前电路原来所处的状态无关。
组合逻辑电路的设计，就是如何根据逻辑功能的要求及器件资源情况，设计出实现该功能的最佳电路。
在采用小规模器件（SSI）进行设计时，通常将函数化简成最简与—或表达式，使其包含的乘积项最少，且每个乘积项所包含的因子数也最少。
最后根据所采用的器件的类型进行适当的函数表达式变换，如变换成与非—与非表达式﹑或非—或非表达式﹑与或非表达式及异或表达式等。
在数字系统中，常用的中规模集成器件(MSI)产品有编码器﹑译码器﹑全加器﹑数据选择/分配器﹑数值比较器等。
用这些功能器件实现组合逻辑函数，基本采用逻辑函数对比方法。
因为每一种中规模集成器件都具有某种确定的逻辑功能，都可以写出其输出和输入关系的逻辑函数表达式。
在进行设计时，可以将要实现的逻辑函数表达式进行变换，尽可能变换成与某些中规模集成器件的逻辑函数表达式类似的形式。
下来我们介绍一下使用中小规模器件设计组合逻辑电路的一般方法。
四、组合电路设计原则及其步骤组合电路的设计是由给定的的逻辑功能要求，设计出实现该功能的逻辑电路，设计过程大致按下列步骤进行：（1）分析设计要求，把用文字描述的形式的设计要求抽象成输入、输出变量的逻辑关系；（2）根据分析出的逻辑关系，通过真值表或其他方式列出逻辑函数表达式；（3）根据题目提供给你的芯片，将逻辑函数化简到所需要的函数式；（4）画出逻辑电路图或电路原理图；对于MSI组合逻辑电路的设计是以所用MSI个数最少、品种最少，同时MSI间的连线也最少作为最基本的原则。
实验三 组合逻辑电路
(2) 若用74LS138译码器实现数据分配器，应选择74LS138的哪个引脚作为数据分配器的数据输入端？
应选E1或E2端作为输入端，由Y1、Y2、Y3三个端口确定数据分配器的输出端。
组合逻辑电路设计的一般步骤为：（1）明确实际问题的逻辑功能，确定输入、输出变量数计表示符号。（2）根据电路逻辑功能的要求，列出真值表。（3）由真值表写出逻辑表达式。（4）简化和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图以及电路原理图。
七、思考题解答：
(1) 3-8线译码器74LS138在正常工作状态下，输入 时，哪一个译码输出端为有效电平？由此说明A、B、C中哪一个为高位输入端？
经过实验验证，实验结果符合预期，电路实现了故障诊断的逻辑功能。
五、实验的注意事项及主要经验教训
本次实验操作性较强，实验前要做好预习。进行实验前，要仔细检查导线和芯片，确保其功能正常。实验中仔细对照实验原理图和芯片引脚正确连接实验电路，确认电路无误后，认真做好实验结果的记录和验证。实验过程要注意保护实验器材，实验完成时，切断电源并整理好实验器材。当然，本实验也给我留下了一些教训：在实现一位全加器时，没有考虑到实验器材的实际情况，采取了教材的全加器模型，实现过程中出现了很多困难，也出现了逻辑错误，之后转换了方案，采用了另一种电路形式，最终取得了理想的实验结果。通过这次经历，我认识到：对于组合数字逻辑电路，实现相同逻辑功能时，可以有不同的电路形式，这要综合考虑选用的芯片和逻辑单元以及功耗、精度等一系列因素，在电路设计是应该灵活把握。
四、实验结果及数据分析
1．实现一位全加器
（1）列真值表
A
B
C-1
S
C0
实验三 组合逻辑电路
实验三组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的设计方法2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法二、实验原理及实验资料（一）组合电路的一般设计方法1．设计步骤根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。
组合逻辑电路的一般设计步骤如图3.1所示。
图3.1 组合逻辑电路的一般设计步骤设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。
2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）（二）常用组合逻辑器件1．四二输入与非门74LS0074LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.2所示。
它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图3.2 74LS00引脚排列及内部逻辑结构2．二四输入与非门74LS2074LS20为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.3所示。
它共有两个独立的四输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图3.3 74LS20引脚排列及内部逻辑结构3．四二输入异或门74LS8674LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图3.4所示。
它共有四个独立的二输入“异或”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图3.4 74LS86引脚排列及内部逻辑结构3．3线－8线译码器74LS13874LS138是集成3线－8线译码器，其功能表见表3.1。
它的输出表达式为i A B iY G G G m 122（i ＝0，1，…7；m i 是最小项），与基本门电路配合使用，它能够实现任何三变量的逻辑函数。
74LS138为双列直插16脚塑料封装，外部引脚排列如图3.5所示。
EDA实验三组合逻辑电路设计(一)--编译码器设计
西安邮电学院实验中心实验报告院系电子工程学院班级学号姓名成绩教师签字实验日期实验名称组合逻辑电路设计（一）--编译码器设计_______________________________________________________一、实验目的二、实验所用仪表及主要器材三、实验原理简述四、实验测量记录：（如数据、表格、曲线、计算等）五、实验遇到的问题及解决办法：（余留问题，体会等）一、实验目的（1）熟悉组合逻辑电路的VHDL描述方法。
（2）掌握利用CPL器件实现组合逻辑数字电路的方法和过程。
（3）熟练掌握“case”语句与“if…else…”语句的用法。
二、实验所用仪表及主要器材PC，可编程逻辑实验电路板，下载线，USB电源线，双踪示波器，数字万用表，导线若干。
三、实验原理简述应用VHDL设计简单的逻辑电路四、实验内容在MAX+PULSII环境下，用VHDL语言按照输入—>编译—>仿真。
（1）8421BCD码转换为余3码转换表.在MAX+plusII 环境下，用VHDL 语言描述下列逻辑电路，并编译，仿真。
程序仿真结果：(2)设计一个优先编码器。
程序实现如下：仿真结果：五、实验结果见上述内容。
六、实验心得在本次实验中我学会了使用MAX+PLUSII软件的文本编程的方式设计电路。
在本次实验的文本编译环节中出现不少问题：（1）保存时文件名与实体名不一致，导致程序编译结果不正确。
（2）写程序时没有按照语法规则编写，使得文件编译频繁报错，标点的错误也会导致整个程序无法编译。
经过本次实验，加深了我对VHDL的文本编译设计的理解，今后我应该多练习MAX+PLUSII软件以减少错误。
实验三利用SSI设计组合逻辑电路
实验三 利用SSI 设计组合逻辑电路一、实验目的1． 掌握组合逻辑电路的设计方法；2． 熟悉集成组合电路芯片的逻辑功能及使用方法。
二、实验预习要求1． 复习组合逻辑电路的设计方法；2． 根据实验任务与要求，独立设计电路； 3． 清楚本次实验所用集成门电路的管脚。
三、实验原理在数字系统中，按逻辑功能的不同，可将数字电路分为两类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路在任何时刻的稳定输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路原来的状态无关。
用SSI 进行组合逻辑电路设计的一般步骤是：1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡诺图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图；4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。
掌握组合逻辑电路的设计方法，能让我们具有五彩缤纷的逻辑思维，通过逻辑设计将许多实际问题变为现实。
四、实验设备及器件五、设计举例1． 用与非门设计一个A 、B 、C 三人表决电路。
设：A 、B 、C 为输入变量，F 为输出结果。
变量取值为1表示赞成，取值为0，表示反对。
F 为1表示通过，为0表示反对。
1) 列真值表CF2) 输出逻辑函数化简与变换 根据真值表，用卡诺图进行化简： F=AB+BC+CA经两次求反，即得两级“与非”表达式F=AB+BC+CA =AB BC CA 3) 画逻辑图根据表达式，用与非门组成的逻辑电路如图3-1所示。
4) 验证电路逻辑功能按图接线，A 、B 、C 分别接相应开关，F 接指示灯，观察输入、输出状态。
六、实验任务（下列实验内容任取其二）1）用TTL 四2输入与非门（74LS00）、二4输入与非门（74LS20）设计数字密码锁控制电路。
要求：ABCD：E ： Z 1 ： Z 2 ：当控制信号：E=1时，如密码正确，则开锁；密码错误，报警E=0时，不开锁，不报警 2）用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全减器。
实验三 组合逻辑电路的分析
实验三组合逻辑电路的分析一、实验目的⑴熟悉组合逻辑电路的特点及一般分析方法⑵熟悉中规模集成组合电路编码器、译码器等器件的基本逻辑功能和简单应用二、预习要求⑴复习组合逻辑电路的分析方法⑵复习全加器、编码器、译码器三、实验器材⑴直流稳压电源、数字逻辑实验箱⑵ 74LS00、74LS48、74LS51、74LS86、74LS138、74LS148四、实验内容和步骤1．全加器的功能测试将74LS86（异或门）、74LS00和74LS51（与或非门）按图3-1连线。
输入端A i、B i、C i-1分别接3个逻辑开关，输出端S i、C i分别接2个发光二极管。
改变输入端输入信号的状态，观察输出端的输出信号状态，把结果填入自制的表中，并写出输出函数S i、C i的逻辑表达式（化简）。
图3-1 全加器的测试电路答：（1）真值表：A iB iC i-1S i C i0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 111 1 1 1 1（2）逻辑表达式（化简）：S i=C i-1⊕（A i⊕B i）; C i=A i B i+C i（A i⊕B i）3．译码器的功能测试⑵将BCD码到七段码译码／驱动器74LS48按图3-4接线。
用逻辑开关输入BCD码的编码信号D、C、B、A，通过七段数码管的显示，观察电路的输出状态，并把结果填入表3-3。
图3-4 BCD码－七段码译码／驱动电路表3-3D C B A a b c d e f g0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 00 0 0 1 0 1 1 0 0 0 00 0 1 0 1 1 0 1 1 0 10 0 1 1 1 1 1 1 0 0 10 1 0 0 0 1 1 0 0 1 10 1 0 1 1 0 1 1 0 1 10 1 1 0 0 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 0 0 0 01 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1111111五、思考题如何用两片74LS138组成4-16线译码器？（画出逻辑原理图） 答：A2 A1 A0 U CC A3Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6Y774LS138 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 74LS138 ● ●● ● ●。
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实验三组合逻辑电路(常用门电路、译码器和数据选择器)
一、实验目的
1．掌握组合逻辑电路的设计方法
2．了解组合逻辑电路的冒险现象与消除方法
3．熟悉常用门电路逻辑器件的使用方法
4．熟悉用门电路、74LS138和74LS151进行综合性设计的方法
二、实验原理及实验资料
（一）组合电路的一般设计方法
1．设计步骤
根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑功能的最简单逻辑电路，这就是设计组合逻辑电路时要完成的工作。
组合逻辑电路的一般设计步骤如图所示。
图组合逻辑电路的一般设计步骤
设计组合逻辑电路时，通常先将实际问题进行逻辑抽象，然后根据具体的设计任务要求列出真值表，再根据器件的类型将函数式进行化简或变换，最后画出逻辑电路图。
2. 组合电路的竞争与冒险（旧实验指导书P17～20）
（二）常用组合逻辑器件
1．四二输入与非门74LS00
74LS00为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有四个独立的二输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图 74LS00引脚排列及内部逻辑结构
2．二四输入与非门74LS20
74LS20为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有两个独立的四输入“与非”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图 74LS20引脚排列及内部逻辑结构
3．四二输入异或门74LS86
74LS86为双列直插14脚塑料封装，外部引脚排列和内部逻辑结构如图所示。
它共有四个独立的二输入“异或”门，每个门的构造和逻辑功能相同。
图 74LS86引脚排列及内部逻辑结构
3．3线－8线译码器74LS138
74LS138是集成3线－8线译码器，其功能表见表。
它的输出表达式为
i A B i Y G G G m 122（i
＝0，1，…7；m i 是最小项），与基本门电路配合使用，它能够实现任何三变量的逻辑函数。
74LS138为双列直插16脚塑料封装，外部引脚排列如图所示。
图 74LS138引脚排列
4．8选1数据选择器74LS151
74LS151是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D 0 ～D 78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 。
其功能表见表，外部引脚排列如图所示。
它的同相输出表达式为（m i 是最小项；Di 是数据输入），它能够实现任何三变量的逻辑函数。
图 74LS151引脚排列
三、实验设备与器件
设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器
i i
i 0
Y G m D ==∑7
器件：74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151
四、实验内容及步骤
1．设计一个监测信号灯工作状态的逻辑电路，每一组信号灯由红、黄、绿三盏构成，其正常工作状态如图所示，其余状态为故障状态，故障状态时要发出报警信号。
要求用74LS151实现电路。
代表灯亮代表灯灭
图正常工作状态
(1) 逻辑抽象。
红、黄、绿三盏信号灯的状态为输入变量，分别用R、Y、G表示，并规定灯亮时为
1，灯灭时为0；故障信号为输出变量，用Z表示，并规定正常工作状态下Z为0，发生故障时Z为1。
(2) 列真值表于表。
(3) 选定逻辑器件。
按题目中要求，用74LS151实现
(4) 将函数式化简、变换。
根据真值表填卡诺图化简，并将化简结果进行变换，变换成“与非”形式。
(5) 画出逻辑电路图。
(6) 连线与验证。
按照逻辑电路图和器件的引脚图连接电路，并对电路进行静态和动态测试，消
除冒险现象。
2．实现一位全加器。
(1) 按照组合逻辑电路的一般设计步骤，用基本门电路（74LS00、74LS20、74LS86）实现一位全
加器。
(2) 用异或门和与非门实现
(3)用1片74LS138和1片74LS20实现一位全加器。
用2片74LS151实现一位全加器。
3．用74LS151和74LS138组成8通道传输系统。
要求：将某路信号先送入74LS151的某个数据输入端，再通过地址选择将信号输出，然后将此输出接入74LS138的某个使能端，再通过地址选择将信号从相应地址输出端输出。
试画出设计电路，并监测电路功能。
在CBA＝000～111八种状态下，在地址码对应的输入端加f＝1KHz的脉冲信号，用示波器观察和记录该输入端及地址码对应的输出端的波形。
4．用74LS151和74LS138组成3位并行数码比较器，被比较的3位二进制数自拟。
五、实验报告
1．实验预习
（1）熟练掌握组合逻辑电路设计的一般步骤。
（2）了解74LS00、74LS20、74LS86、74LS138、74LS151的功能表、引脚图和使用注意事项，熟练掌握使用它们实现逻辑函数的方法。
（3）完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、布置实验内容及步骤、原始数据记录表格及图形。
2．实验及数据处理
（1）根据布置实验内容认真完成实验中的各项任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。
（2）列出真值表，画出完整的电路原理图，记录实验波形，并对这些数据进行分析。
3．思考题
（1）什么情况下必然存在静态0型险象如何消除
（2）什么情况下必然存在静态1型险象如何消除
4．实验的注意事项及主要经验教训。