数电实验实验三、四

12.3数据选择器2.3.1实验目的1．测试集成数据选择器74151的逻辑功能。2．用74151构成大、小月份检查电路。3．用74151构成比较2个4位二进制数是否相等的电路。2.3.2实验设备与器件1．74151型8选1数据选择器1块2．7404型六反相器1块2.3.3实验原理数据选择器从多路输入数据中选择其中的一路数据送到电路的输出端。数据选择器分为4选1数据选择器和8选1数据选择器。74151是8选1数据选择器，数据输入端0D～7D是8位二进制数，2A1A0A是地址输入端，Y和Y是一位互补的数据输出端，S是控制端。其管脚如图2-3-1所示，逻辑功能如表2-3-1所示。74151的逻辑表达式是：)AAA(D)AAA(D)AAA(D)AAA(DY0123012201210120)AAA(D)AAA(D)AAA(D)AAA(D0127012601250124图2-3-174151管脚图D0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0YVCCGNDYS+5V+5V逻辑开关LED7415143211514131216101179856图2-3-274151逻辑功能测试图D0D1D2D3D4D5D6D7A2A1A0YVCCGNDYS74151432115141312161011798562表2-3-174151功能表输入端输出端地址输入端2A1A0A控制端SYY×××LLLLLHLHLLHHHLLHLHHHLHHHHLLLLLLLLLH0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7D2.3.4预习要求1.理解数据选择器的工作原理，掌握四选一数据选择器和八选一数据选择器的逻辑表达式。2.查找八选一数据选择器74151的管脚图。3.写出大、小月检查电路的设计方法，要求是：用4位二进制数0123AAAA表示一年中的十二个月，从0000～1100为1月到12月，其余为无关状态；用Y表示大小月份，Y=0为月小（二月也是小），Y=1为月大（7月和8月都是月大）。4．用两片74151设计一个判断两个2位二进制数是否相等的电路。5．根据实验内容的要求，完成有关实验电路的设计，拟好实验步骤。6．写出预习报告，设计好记录表格。2.3.5实验内容1．74151逻辑功能测试接线如图2-3-2所示，按表2-3-2输入选择信号，将结果填入表2-3-2内，并判断结果是否正确。表2-3-274151逻辑功能测试数据表地址输入端2A1A0A输出端YY0000010100111001011101112．大、小月份检查电路接线如图2-3-3所示，0123AAAA接逻辑开关，按表2-3-3输入选择信号，并将结果填入表内。判断输出Y与大、小月份之间的关系。3表2-3-3大、小月份检查电路的输入、输出关系数据表3．设计一个比较判断两个2位二进制数是否相等的电路设0101,BBBAAA。要求当A=B时，Y输出1；当BA时，Y输出0。(1)根据此逻辑问题列出真值表。(2)写出逻辑表达式。(3)用数据选择器74151和反相器7404实现此逻辑问题，并验证结果是否正确。2.3.6实验报告要求1.简述74151的工作原理，写出74151的逻辑表达式，说明使能端S的作用。2．说明大、小月检查电路的设计方法。3．简述判断两个2位二进制数是否相等的电路设计方法。月份A3A2A1A0Y123456789101112000100100011010001010110011110001001101010111100图2-3-3大、小月份检查电路图44.整理实验数据，并对实验结果进行分析和讨论。2.3.7思考题1．用74151可以实现几变量的组合逻辑函数？2．用74151实现组合逻辑函数，应将逻辑函数变换成何种形式？3．如果用两块74151实现两个4位二进制数的比较，应如何实现？2.3.8注意事项1．74151在工作时，使能端S必须接低电平。2．74151是8选1数据选择器，八路数据中每一路数据都是一位二进制数。如果每一路数据是多位（例如4位）二进制数，就可以用多个74151并行工作来实现。02.5译码器和七段字符显示器2.5.1实验目的1．测试74138型3线-8线译码器的逻辑功能。2．用3线-8线译码器实现组合逻辑电路。3．掌握BCD-七段显示译码器的逻辑功能，了解七段字符显示器的使用方法。。2.5.2实验设备与器件1．74138型3线-8线译码器1块2．7420型4输入端二与非门1块3．7448型BCD-七段显示译码器1块4．共阴极LED七段字符显示器1块2.5.3实验原理译码器将一组二进制代码翻译成对应的高低电平信号输出。常用的译码器有3线－8线译码器、二－十进制译码器和BCD－七段显示译码器。1．3线-8线译码器集成电路74138是3线－8线译码器，其管脚图如图2-5-1所示，逻辑功能如表2-5-1所示。012AAA是地址输入端，0Y～7Y是译码器的输出端（低电平有效），1S、2S、3S是三个控制端，用于控制译码器的工作状态。当1S1，0SS32时，输出函数的逻辑关系式是：0120AAAY0121AAAY0122AAAY…0127AAAY2-5-174138逻辑功能表输入输出1S2S3S012AAA0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y1001001001001001001001000×××1×××1000001010011100101110111×××××××××01111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111101111111111111111111111112．BCD－七段显示译码器21374138654A0A1A2S1VCCGND169781514131211102S3S0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y图2-5-174138管脚图1BCD－七段显示译码器将BCD码翻译成七段显示字符码输出，驱动七段字符显示器。由于LED七段显示器有共阳极和共阴极两种结构，故所对应的显示译码器也不同。使用共阳七段显示器时，公共阳极接电源电压，七个阴极a～g由相应的BCD－七段显示译码器的输出端，选用七段显示译码器低电平有效。对共阴七段显示器来说，公共阴极接地，相应的BCD－七段译码器的输出驱动a～g各阳极，则选用七段显示译码器高电平有效。驱动共阴数码管的BCD一七段显示译码器属于TTL电路的有7448和7449等，该功能CMOS电路有CD4511和MC14513等。驱动共阳数码管的显示译码器有7446和7447等。集成电路CD4511是BCD－七段锁存／译码／驱动器，它驱动共阴极七段显示器，管脚图如图2-5-2所示，逻辑功能表如表2-5-2所示。DCBA为BCD码4位二进制数输入端，BI为消隐功能端，BI＝l，正常显示；BI＝0，七段显示器不显示。LT为灯测试端，LT＝1，正常显示；LT＝0，显示器显示8。LE为锁存端，LE＝0不锁存，译码器输出随输入BCD码变化；当LE上升沿到来时，将输入的BCD码锁存。CD4511与七段显示器的连接电路如图2-5-3所示。根据表2-5-2提供的数据，当在CD4511的输入端输入四位二进制数时，七段显示器显示相应的字形。表2-5-2CD4511功能表输入端输出端LEBILTDCBAabcdefg工作状态01100001111110001100010110000101100101101101201100111111001301101000110011401101011011011501101100011111601101111110000701110001111111801110011110011901110010000000不显示上升沿11××××锁存显示锁存001××××0000000不显示010××××11111118图2-5-2CD4511管脚图21345678910111213141516abcdefgDCBAVDDVSSLTBILECD451102.5.4预习要求1.阅读教材中有关译码器的内容。2.熟悉74138、CD4511等集成电路的逻辑功能，查找它们的管脚图。3．理解组合逻辑电路的实现方法，写出用74138实现一位全加器的逻辑表达式，画出电路图。4．根据实验内容的要求，完成有关实验电路的设计，拟好实验步骤。5．写出预习报告，设计好记录表格。2.5.5实验内容1．74138逻辑功能测试将译码器使能端1S、2S、3S及地址端2A1A0A分别接至逻辑开关，八个输出端Y0～Y7依次连接至八个LED显示，如图2-5-4所示，按表2-5-1测试74138的逻辑功能。2．用74138和7420构成1位二进制全加器7420的管脚图和逻辑符号如图2-5-5所示。(1)参见实验2.2中的实验内容2.2.3，写出1位二进制全加器真值表。(2)写出和S及进位CO的逻辑表达式。(3)画出用74138和7420构成1位二进制全加器的电路图。图2-5-3CD4511与七段显示器的连接电路21345678910111213141516abcdefgDCBAVDDVSSLTBILECD4511bacdefgdotV5+5V300逻辑开关图2-5-474138逻辑功能测试电路LED21374138654A0A1A2S1VCCGND169781514131211102S3S0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7YV5逻辑开关逻辑开关1(4)搭建电路，验证结论的正确性。3．BCD码七段显示验证实验电路如图2-5-3所示，其中DCBA为BCD码，分别接至四只逻辑开关，按照表2-5-2输入数据的要求，观察七段显示器显示是否正确。2.5.6实验报告要求1.简述74138的逻辑功能，写出其逻辑表达式。2．简述用74138实现一位全加器的原理，写出逻辑表达式，画出电路图。3．画出CD4511与七段字符显示器的连接电路。4.对实验结果进行分析、讨论。2.5.7思考题1．用一片74138能够实现几变量的组合逻辑函数？2．如何用两片74138构成4线-16线译码器？2.5.8注意事项1．74138有三个控制端，只有当1S1，0SS32时，译码器才能正常工作；否则，译码器输出端全部是高电平。2．CD4511输出端与七段字符显示器之间必须串联限流电阻，否则会损坏器件。21456789101213CCV14GND74LS20图2-5-57420管脚图