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如74LS20为14脚芯片,14脚为VCC,7脚为GND。

若集成芯片引脚上的功能标号为NC,则表示该引脚为空脚,与内部电路不连接。

二、TTL集成电路使用规则

  1、接插集成块时,要认清定位标记,不得插反。

  2、电源电压使用范围为+4.5V~+5.5V之间,实验中要求使用Vcc=+5V。

电源极性绝对不允许接错。

3、闲置输入端处理方法

(1)悬空,相当于正逻辑“1”,对于一般小规模集成电路的数据输入端,实验时允许悬空处理。

但易受外界干扰,导致电路的逻辑功能不正常。

因此,对于接有长线的输入端,中规模以上的集成电路和使用集成电路较多的复杂电路,所有控制输入端必须按逻辑要求接入电路,不允许悬空。

(2)直接接电源电压VCC(也可以串入一只1~10KΩ的固定电阻)或接至某一固定电压(+2.4≤V≤4.5V)的电源上,或与输入端为接地的多余与非门的输出端相接。

(3)若前级驱动能力允许,可以与使用的输入端并联。

  4、输入端通过电阻接地,电阻值的大小将直接影响电路所处的状态。

当R≤680Ω时,输入端相当于逻辑“0”;

当R≥4.7KΩ时,输入端相当于逻辑“1”。

对于不同系列的器件,要求的阻值不同。

  5、输出端不允许并联使用(集电极开路门(OC)和三态输出门电路(3S)除外)。

否则不仅会使电路逻辑功能混乱,并会导致器件损坏。

6、输出端不允许直接接地或直接接+5V电源,否则将损坏器件,有时为了使后级电路获得较高的输出电平,允许输出端通过电阻R接至Vcc,一般取R=3~5.1KΩ。

1.实验名称:

组合逻辑电路的设计与测试

2.课时安排:

2课时

实验一组合逻辑电路的设计与测试

一、实验目的

掌握组合逻辑电路的设计与测试方法

二、实验原理

1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。

设计

组合电路的一般步骤如图2-1所示。

图2-1组合逻辑电路设计流程图

根据设计任务的要求建立输入、输出变量,并列出真值表。

然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。

并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。

根据简化后的逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件构成逻辑电路。

最后,用实验来验证设计的正确性。

2、组合逻辑电路设计举例

用“与非”门设计一个表决电路。

当四个输入端中有三个或四个为“1”时,输出端才为“1”。

设计步骤:

根据题意列出真值表如表2-1所示,再填入卡诺图表2-2中。

表2-1

D

1

A

B

C

Z

表2-2

DA

BC

00

01

11

10

由卡诺图得出逻辑表达式,并演化成“与非”的形式

Z=ABC+BCD+ACD+ABD

根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2-2所示。

图2-2表决电路逻辑图

用实验验证逻辑功能

在实验装置适当位置选定三个14P插座,按照集成块定位标记插好集成块CC4012。

按图2-2接线,输入端A、B、C、D接至逻辑开关输出插口,输出端Z接逻辑电平显示输入插口,按真值表(自拟)要求,逐次改变输入变量,测量相应的输出值,验证逻辑功能,与表2-1进行比较,验证所设计的逻辑电路是否符合要求。

三、实验设备与器件

1、+5V直流电源2、逻辑电平开关

3、逻辑电平显示器4、直流数字电压表

3、CC4011×

2(74LS00)CC4012×

3(74LS20)CC4030(74LS86)

CC4081(74LS08)74LS54×

2(CC4085)CC4001(74LS02)

四、实验内容

1、设计用与非门及用异或门、与门组成的半加器电路。

要求按本文所述的设计步骤进行,直到测试电路逻辑功能符合设计要求为止。

2、设计一个一位全加器,要求用异或门、与门、或门组成。

3、设计一位全加器,要求用与或非门实现。

五、实验预习要求

1、根据实验任务要求设计组合电路,并根据所给的标准器件画出逻辑

图。

2、如何用最简单的方法验证“与或非”门的逻辑功能是否完好?

3、“与或非”门中,当某一组与端不用时,应作如何处理?

六、实验报告

1、列写实验任务的设计过程,画出设计的电路图。

2、对所设计的电路进行实验测试,记录测试结果。

3、组合电路设计体会。

注:

四路2-3-3-2输入与或非门74LS54

引脚排列逻辑图

逻辑表达式

译码器及其应用

 实验二 译码器及其应用

  1、掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法

  2、熟悉数码管的使用

二、实验原理

译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。

它的作用是把给定的代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。

译码器在数字系统中有广泛的用途,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数据分配,存贮器寻址和组合控制信号等。

不同的功能可选用不同种类的译码器。

译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。

前者又分为变量译码器和代码变换译码器。

1、变量译码器(又称二进制译码器),甀以表示输入变量的状态,如2线-4线、3线-8线和4线-16线译码器。

若有n个输入变量,则有2n个不同的组合状态,就有2n个输出端供其使用。

而每一个输出所代表的函数对应于n个输入变量的最小项。

以3线-8线译码器74LS138为例进行分析,图6-1(a)、(b)分别为其

逻辑图及引脚排列。

其中A2、A1、A0为地址输入端,~为译码输出端,S1、、为使能端。

表6-1为74LS138功能表

当S1=1,+=0时,器件使能,地址码所指定的输出端有信号(为0)输出,其它所有输出端均无信号(全为1)输出。

当S1=0,+=X时,或S1=X,+=1时,译码器被禁止,所有输出同时为1。

(a)(b)

图3-13-8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列

表3-1

输入

输出

S1

+

A2

A1

A0

×

二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器。

若利用使能端中的一个输入端输入数据信息,器件就成为一个数据分配器(又称多路分配器),如图3-2所示。

若在S1输入端输入数据信息,==0,地址码所对应的输出是S1数据信息的反码;

若从端输入数据信息,令S1=1、=0,地址码所对应的输出就是端数据信息的原码。

若数据信息是时钟脉冲,则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。

根据输入地址的不同组合译出唯一地址,故可用作地址译码器。

接成多路分配器,可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点。

二进制译码器还能方便地实现逻辑函数,如图3-3所示,实现的逻辑函数是

Z=+ABC

图3-2作数据分配器图3-3实现逻辑函数

利用使能端能方便地将两个3/8译码器组合成一个4/16译码器,如图3-4所示。

图3-4用两片74LS138组合成4/16译码器

2、数码显示译码器

a、七段发光二极管(LED)数码管

LED数码管是目前最常用的数字显示器,图3-5(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路,(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。

一个LED数码管可用来显示一位0~9十进制数和一个小数点。

小型数码管(0.5寸和0.36寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红、绿、黄、橙色)的颜色不同略有差别,通常约为2~2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5~10mA。

LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能力。

(a)共阴连接(“1”电平驱动)(b)共阳连接(“0”电平驱动)

(c)符号及引脚功能

图3-5LED数码管

b、BCD码七段译码驱动器

此类译码器型号有74LS47(共阳),74LS48(共阴),CC4511(共阴)等,本实验系采用CC4511BCD码锁存/七段译码/驱动器。

驱动共阴极LED数码管。

图3-6为CC4511引脚排列

其中图3-6CC4511引脚排列

A、B、C、D—BCD码输入端

a、b、c、d、e、f、g—译码输出端,输出“1”有效,用来驱动共阴极LED数码管。

—测试输入端,=“0”时,译码输出全为“1”

—消隐输入端,=“0”时,译码输出全为“0”

LE—锁定端,LE=“1”时译码器处于锁定(保持)状态,译码输出保持在LE=0时的数值,LE=0为正常译码。

表3-2为CC4511功能表。

CC4511内接有上拉电阻,故只需在输出端与

数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。

译码器还有拒伪码功能,当输入码超过1001时,输出全为“0”,数码管熄灭。

表3-2

LE

a

b

c

d

e

f

g

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消隐

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