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数字电路实验(03)中规模组合逻辑电路实验1:选择器及其应用
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发布时间:2019-03-23

本文共 1598 字,大约阅读时间需要 5 分钟。

数字电路实验(03)中规模组合逻辑电路实验1:选择器及其应用

一、实验要求

1.1 实验目的

  • 掌握数据选择器的功能及其在组合逻辑电路中的应用。
  • 熟悉8选1数据选择器(74LS151)的工作原理及其电路构成。
  • 能够基于数据选择器解决组合逻辑电路设计问题。
  • 1.2 实验器材

  • 74LS151数据选择器芯片
  • 直流电压源
  • 指示灯
  • VCC(正电压)
  • Ground(地)
  • 1.3 实验原理

    数据选择器是组合逻辑电路的重要部件,通过地址码控制将多个数据输入中的一路选中作为输出。其结构类似于电阻器阵列或多个开关的组合,例如8选1数据选择器74LS151,其输入端连接8个数据源,输出端根据地址码选择一个数据路经。输出表达式为:

    [ F = D_0 + D_5 + D_7 + D_3 ]

    其中,( D_0 )为地址码( 000 )对应的输入,( D_5 )为( 010 ),( D_7 )为( 011 ),( D_3 )为( 001 ),提示输出端为与形式且均为最小项。

    1.4 设计要求

    基于74LS151数据选择器设计实现函数:

    [ F = A'B'C' + AC + A'B'C ]

    连接规则:

    • A连接至A2
    • B连接至A1
    • C连接至A0

    完成电路设计并验证其正确性。

    二、实验步骤

    2.1 练习变换

    根据实验要求,将目标函数转换为数据选择器的形式,即确定每个选通端对应的数据输入端。具体转换过程如下:

    • ( F = A'B'C' + AC + A'B'C )

      等价于:

      [ F = (A2' A1' A0') D0 + (A2 A1' A0) D5 + (A2 A1 A0) D7 + (A2' A1 A0) D3 ]

    2.2 电路设计

    将转换后的逻辑函数转化为电路图,并完成数据选择器的电路布局。函数的实现需要以下输入条件:

    • ( D0 = D3 = D5 = D7 = 1 )
    • ( D1 = D2 = D4 = D6 = 0 )

    随后,补充电路的其余部分,并完成对应的图文资料。

    2.3 实验验证

    将输出端连接指示灯,各输入端按照以下规则连接:

    • 数据选择器输入端连接VCC(逻辑"1")或Ground(逻辑"0")
    • 指示灯作为输出端的显示器

    完成电路后,记录以下信息并填充表格:

    输入状态(A/B/C) 输出状态(F)
    0 0 0
    0 0 1
    0 1 0
    0 1 1
    1 0 0
    1 0 1
    1 1 0
    1 1 1

    在示例实验中,验证了数据选择器在不同输入条件下的输出状态,确保逻辑功能符合预期。

    三、实验报告

    3.1 设计流程

  • 公式变换

    将目标函数按照数据选择器的输出形式进行变换,确定各选通端对应的数据输入端。

  • 电路设计

    根据转换结果设计电路布局,完成74LS151芯片的引脚连接,并补充电路的其余部分。

  • 实验验证

    配置完成电路 后,按照指定规则连接输入输出端,记录实验现象并对功能进行验证。

  • 3.2 实验记录

    基于数据选择器设计的电路能够正确实现目标函数逻辑,验证结果如表格所示。

    输入状态(A/B/C) 输出状态(F)
    0 0 0 0
    0 0 1 0
    0 1 0 0
    0 1 1 1
    1 0 0 0
    1 0 1 1
    1 1 0 1
    1 1 1 0

    通过实验验证,数据选择器能够正确实现给定的组合逻辑函数,输出与输入状态之间满足预期的关系。

    3.3 实验依据

  • 组合逻辑函数的表示

    使用标准的组合逻辑函数表示法,将目标函数转换为多项式并确定其最小项表达式。

  • 数据选择器的特性

    数据选择器的输出端均为与形式,最小项包含地址变量,能够实现元素级的与运算。通过选择适当的选通端,可以将复杂的逻辑函数分解为多个并行的与运算。

  • 电路搭建

    根据转换结果完成电路设计,并验证其功能符合预期。

  • 本实验通过数据选择器实现了复杂的组合逻辑功能,充分发挥了其多路输入多路输出的优势,证明了其在组合逻辑电路中的广泛应用价值。

    转载地址:http://mynzk.baihongyu.com/

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