《数字电子技术》课程实验指导书 - 图文(3)

五．讨论与分析

1．测试芯片功能前应熟悉芯片的管脚功能。

2．根据实验结果，分析各个门在什么情况下输出信号为1，什么情况下输出信号为0。

二 数据选择器及其应用实验

一．实验目的

1. 掌握数据选择器的逻辑功能和使用方法。

2. 学习用数据选择器进行组合逻辑电路设计的方法。

二．实验原理

中规模集成器件（MSI）的大量出现使得许多逻辑电路可以直接选用相应功能的集成器件实现。这样即省去繁琐的逻辑化简和综合步骤、减少人为因素造成的设计错误，又能使电路系统结构简单，体积小，连线少，功能强，同时稳定性和可靠性也大大提高。

当采用SSI实现组合逻辑电路时，逻辑设计和元件选择是相互独立的。设计过程是按一定的方法和步骤，在对功能要求进行逻辑抽象的基础上，通过函数化简，得到一种实现给定功能的最经济的设计方案。而在MSI进行组合逻辑设计时，必须了解所选用集成器件的逻辑功能、外部引脚电气性能以及使用方法，充分发挥器件本身的控制功能。做到使用最少的集成器件，获得最佳的、符合技术指标的设计方案。

数据选择器是数字系统中常用的中规模集成电路。它的主要功能是根据地址码的控制，从多路输入数据中选择一路作为输出。本实验采用中规模集成器件74LS153双4选1数据选择器进行组合逻辑电路设计，下图为74153的引脚排列.

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图14-1 双4选1数据选择器74LS153的引脚排列图

74153内部有两个地址码共用的4选1数据选择器。通过输入不同的地址码A1，A0，可以控制输出Y选择4个输入数据D0～D3中的一个。14-1 为74153逻辑功能表。 S1(S2) A0 Ф 0 0 1 1 A1 Ф 0 1 0 1 1Y 0 1D10 1D11 1D12 1D13 2Y 0 2D20 2D21 2D22 2D23 1 0 0 0 0 表14-1 双4选1数据选择器74153逻辑功能表

根据表14-1可以写出函数输出表达式：

1Y?(A1A01D0?A1A01D1?A1A01D2?A1A01D3)S1 2Y?(A1A02D0?A1A02D1?A1A02D2?A1A02D3)S2

其中D0～D3为4路数据输入端。A1A0为输入地址代码，可组成四种状态：―00‖，―01‖，―10‖，―11‖，依次对应选择D0，D1，D2，和D3。S 为选通输入端或称使能端，它的作用是控制数据选择器处于―工作‖或―禁止‖的状态，低电平有效。Y为选择输出端。数据选择器的应用非常广泛：利用选通输入端S进行选择对象数量的扩展；实现逻辑函数；变并行码为串行码电路(并入串出)等。

（1）选择对象扩展

4选1数据选择器74LS153只有两个地址输入端A1和A0，用S作为第三位地址码的输入端来构成8选1数据选择器。具体地

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说是将8选1数据选择器的地址码A1和A0分别接到4选1数据选择器74LS153的A1和A0端，令S1=A2，S2=A2，同时用或门把Y1和Y2的输出信号合并，便得到8选1数据选择器。具体电路见图14-3所示,其中A，B，C为8选1数据选择器的输入地址代码A2，A1和 A0。

全加器是常用的算术运算电路。Ai，Bi为两个输入的一位二进制数，Ci-1为低位二进制数相加的进位输出到本位的输入，Si为本位二进制数Ai、Bi和低位进位输入Ci-1相加之和，Ci为Ai，Bi和Ci-1相加后向高位的进位输出。图14-2所示, 用两个4选1数据选择器实现一位全加器的电路。

图14-2 用两个4选1数据选择器实现一位全加器

（2）变并行码为串行码电路

将并行码送至数据选择器的信号输入端，使数据选择器的控制信号按一定的编码顺序依次变化，即可获得串行码输出。

三．实验参考电路

4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器的电路

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图14-3 两个4选1数据选择器扩展成8选1数据选择器的电原理图

四．实验预习要求

1. 复习中规模集成电路数据选择器的工作原理，逻辑功能及使用

方法。

2. 掌握数据器的扩展方法及用数据选择器实现逻辑函数的方法。 3. 根据设计任务的要求，画出逻辑电路图设计相应的实验步骤。

五．实验内容及步骤

按图14-3所示电路原理图和图14-1所示集成芯片引脚排列图完成下列设计实验。

（1）测试4选1数据选择器74LS153的逻辑功能。

（2）使用数据选择器74LS153完成一位全加器或全减器。画出设计逻辑电路图，检测并记录电路功能。 （3）用4选1数据选择器74LS153加必要的门电路实现下列逻辑函数，采用实验方法验证。（可以采用功能扩展法或降维图法进行设计）

F（A，B，C，D）=∑m(1，2，3，10，11，12，13)

（4）用数据选择器74LS153产生―10110110‖脉冲序列，连接电路并进行功能验证。

注：使用MSI器件时，器件的各控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不能悬空处理。

六．实验设备和器材

名称 数量 型号 1. 双踪示波器 1台 学校自备

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2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

直流电源 1台 5V 适配器 1只 16005001 14芯IC插座 1只 16005003 16芯IC插座 1只 16005004 4位输入器 1只 16005036 4位输出器 1只 16005035 集成芯片 若干 74LS00 74LS04 74LS153

9. 连接导线 若干 P2 10. 实验用6孔插件方板

297mm×300mm

七．实验思考题

1. 如何灵活连接数据选择器的选通端和选择控制端，将4选1数据选择器扩展为8选

1数据选择器或16选1数据选择器。

2. 数据选择器还可用作产生一个固定的脉冲序列，请设计一个能产生如图14-4所示的 脉冲序列。

图14-4 脉冲序列波形图

八．实验报告要求

1. 每个实验任务都要写出设计过程，画出逻辑电路图。 2. 写出实验步骤和测试方法。

3. 附有实验记录，并对结果进行分析讨论。

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