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1、实验四组合逻辑电路的设计（数据选择器和全加器）一、实验目的1. 熟悉各种常用MSI组合逻辑电路的功能与使用方法。2. 掌握多片MSI组合逻辑电路的级联、功能扩展。3. 掌握使用数据选择器和全加器设计组合逻辑电路。4. 进一步培养查找和排除数字电路常见故障的能力。二、实验器件1. 74LS151八选一数据选择器。2. 74LS283四位二进制全加器。三、实验原理1. 数据选择器又叫多路开关。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位 的控制下，从几个数据输入选择一个并将其送到一个公共的输出端。它的功能 类似一个多掷开关。2. 74LS151为互补输出的8选1数据选择器，选择控制端（地址端）为 A、B
2、、C,按二进制译码，从8个输入数据中选择一个需要的数据送到输出 端Y, S为使能端，低电平有效。当S=0时，若CBA=000时，则选择D0数 据到输出端，即Y=D0，若CBA=001时，则选择D1数据到输出端，即Y= D1，其余类推。引脚图如图11，功能表如表8所示。当函数输入变量数大于 数据选择器地址端时，可以选用一个或几个变量做数据。3. 全加器是数字系统尤其是计算机中最基本的运算单元电路，其主要功能 是实现二进制数算数加法运算，所谓全加器是指既考虑低位来的进位也考虑对 高位进位的加法器。以串行方式完成全加运算的逻辑电路，称为串行全加器； 以并行方式完成全加运算的逻辑电路，称为并行全加器。
3、我们常用的是具有超 前进位功能的4位全加器74LS283,是典型的中规模二进制超前进位全加器。 C0是最低位的进位输入，C4为相加后的进位输出，它可以完成A 4A 3A 2A1 + B4B3B2B1 + C0 = C 4S3S2S1S0二进制加法运算，其引脚图如图12所示，功能表如表9所示。图 1174LS15 -JIW 图InputsOutputsSelectStrobevwCBA1XXX10I0000DODO0010DIDIG00D2D20I10mm000D4D41010D5D5110。D6D61I10D7D7去& 74LSL51功能客表。1L融翌芬籍表#3 1274LS283引新图时mp
4、LLtSV-henC2-I%RL/%玄%z0oro0000010()01n0010010010000!I00Q1011011()I001011010I0I1000101i0I1000111I00030100010J010101110。0141)111()0(11I0100110100I1001011QJ11D10110i)11010111101.1.1i1QllLpiJ 眼四、实验内容1、用八选一数据选择器74LS151设计一个8421BCD非法码检测电路，当 输入为非法码组时，输出为1,否则为零。二进制数与B C D码的对应关系如表10所示。写出函数Y的逻辑表达式。 画出电路图并接线调试，观
5、察是否与表10相符。表10输入与输出关系二进制BBCD码AsA乏A】A。COQ3QQ1Qo000000000000100001001000010001000110100o n0_10001010101011000_1101110111100001000100101001101010000101110Q0111001001011010011111010_100111110101由所给出二进制数与BCD码的对应关系可以列出输出Y的真值表，通过卡诺 图化简得到了输出逻辑函数 Y 的最简表达 式：Y=A3(A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0+A2A1A0+A2A1 A0+A2A1A0)+A2A1
6、A0*0+ A2AA0*0所以可以用8选1数据选择器实现得D0=D1=D3=0， D2=D3=D4=Ds=D6=D,=D,A=A,B=B,C=C由此式可以画出逻辑图13如下所示：图13 8421BCD非法码检测电路逻辑图根据图13所示所示的逻辑图，在Multisim环境下搭接电路图如图14所示，在图14所示的电路中，指示灯X1,X2, X3和X4用于指示输入的逻辑电平指示灯， X5用于指示输出的逻辑电平。OCT D9 Di D_v D? d1do 6/ Do-c? c Y C_TT CUT cnT CT COT r-#SOT BOT BUT Bo iT bat bat Bo R_o HOT B
7、or 30- 31， ACTACT Ao -mot Ao Ao AQ . 图15 8421BCD非法码检测电路仿真结果图14 8421BCD非法码检测电路仿真图Aj_AiAco0000000010001000011001000Q101Q0110001110100001001010101101111100110111110111111表118421BCD非法码检测电路真值表在图14所示的电路中，指示灯灭表示低电平，指示灯亮表示高电平。当A, B, C,D输入不同的电平时，其仿真结果如图15所示。图15所对应的输入输出 结果如表11所示。由图15和表11的测试结果可知，8421BCD非法码检测电路
8、的测量结果与表 10的真值表完全一致，说明图13所示的逻辑图完全正确。五、实验总结1、本次实验熟悉了各种常用MSI组合逻辑电路的功能与使用方法。掌握了 多片MSI组合逻辑电路的级联、功能扩展。并学会使用数据选择器和全加器 设计组合逻辑电路。2、写出实验故障的原因以及解决的办法。组合逻辑电路故障诊断包括:故障模拟，对电路进行模拟激励和响应测试，求出 故障响应测试码集;故障检测，对电路施加测试码，判断电路是否发生了故障;故障 定位,确定电路故障定位测试集，生成电路测试码或测试序列（一个或几个测试码 的组合）；故障识别，对待测电路施加测试码或测试码序列，根据电路输出响应确 定故障的具体部位和故障性质。3. 总结SSI和MSI器件的功能及使用方法。小规模集成电路（SSI）功能：在电路中起减少元器件的个数和提高性能、 方便应用。使用方法可以组合放大电路。中规模集成电路（MSI）其功能扩展不 仅可用于组合逻辑电路，而且还可用于时序逻辑电路。
