數字電路實驗(03)中規模組合邏輯電路實驗1:選擇器及其應用


一.實驗要求

1.1.實驗目的

1.認識數據選擇器的意義和應用;
2.熟悉8選1數據選擇器的功能及使用;
3.掌握基於數據選擇器解決組合邏輯問題的方法和過程。

1.2.實驗器材

1.74LS151
2.直流電壓源
3.指示燈
4.VCC
5.Ground

1.3.實驗原理

數據選擇器是組合邏輯電路一種形式,它根據地址碼要求,從多路輸入信號中選擇其中一路作為輸出電路,其結構圖如圖1所示。

D0Dm-1為m個數據源,A0An-1為n位地址碼,數據輸出由地址碼控制,在結構上類似於一個多擲開關,等效圖如圖2所示。

n與m之間關系為m=2n。其輸出端表達式為:

由上式可知其特點:式中包含地址變量的全部最小項是與或形式。而任何邏輯函數都由其最小項與或形式組成,因此用數據選擇器可實現任何組合邏輯函數,若函數的變量為k,則相應的地址變量n與k的關系是n=k-1。

1.4.設計要求

基於8選1數據選擇器74LS151設計實現函數F=A'B'C'+AC+A'BC。要求A連接A2,B連接A1,C連接A0 ,如圖3所示。完成圖3電路中的未完成的部分,並驗證對函數F的實現的正確性。

二.實驗圖

三.實驗報告

3.1.設計流程

1.公式變換

按照要求將函數進行變換:
$$F=A'B'C'+AC+A'BC=(A2'A1'A0')D0+(A2A1'A0)D5+(A2A1A0)D7+(A2'A1A0)D3$$

2.電路設計

將函數F前后對照可知,只要令數據選擇器的輸入滿足:
$$D0=D3=D5=D7=“1”,D1=D2=D4=D6=“0”$$

補充完整電路如圖4所示。

3. 實驗驗證

將輸出端連接指示燈;數據選擇端A、B、C分別接入直流電壓源;數據輸入端邏輯“1”連接VCC,邏輯“0”接地。規定邏輯“1”電壓值為“5V”,邏輯“0”電壓值為“0V”。
根據表1改變A、B、C的輸入狀態,運行實驗,觀察輸入與輸出之間的狀態關系(規定指示燈“亮”為邏輯“1”,否則為邏輯“0”),記錄相應的輸出於表1中。

輸入 輸出
A B C 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

3.2.實驗報告

1.根據要求設計完整的實驗電路並驗證,補充完整表1;

2.闡述由選擇器實現組合邏輯函數的依據及一般過程。

1.將組合邏輯函數按照數據選擇器的輸出格式進行變換,2.進行對照,確定各數據選擇端、選通端及控制端的輸入,3.根據要求搭建電路進行驗證。


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