实验二利用msi设计组合逻辑电路.doc

《实验二利用msi设计组合逻辑电路.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一、实验目的：1．熟悉编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的功能与使用方法。2．掌握用MSI设计的组合逻辑电路的方法。3.利用ISIS软件设计一个一元算术逻辑单元。4.了解VerilogHDl硬件描述语言。二、实验仪器及器件：1．数字电路实验箱、数字万用表、示波器。2．器件：74LS00X1,74LS197X1,74LS138X1,74LS151X13.电脑，ISIS7.1软件。三、实验预习：1．复习常用组合逻辑电路工作原理和设计方法，及与之相应的MSI功能表及其使用方法。2．复习采用中规模集成电路实现组合逻辑电路的方法，如使用译码器和数据选

2、择器实现组合逻辑电路。3.复兴计算机辅助电路反真软件ISIS7.1。四．实验原理：中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。1．用译码器现实组合逻辑电路译码器是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号。如图（一）为3线—8线译码器。当附加控制门GS的输出为高电平(S=1)时，可由逻辑图写出。从上式可看出。Y0—Y7同时又是A2、A1、A0这三个变量的全部最小项的译码输出。所以这种译码器也叫最小项译码器。如果将A2、A1、A0当作逻辑函数的输入变量，则

3、可利用附加的门电路将这些最小项适当的组合起来，便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。例如用3线-8线译码器74LS138实现全加器。列出真值表如表（一）所示。A、B是加数与被加数，Cn是低位向本位的进位，S为本位和，Cn+1位是本位向高位的进位。由真值表可得全加器的最小项之和表达式。令74LS138的输入A2=A、A1=B、A0=C，在其输出端附加两个与非门，按照上述全加器的逻辑函数式连接。即可实现全加器功能。如图（二）所示。表（一）全加器真值ABCnSCn+100000001100101001101100101010111001111112．用数据

4、选择器实现组合逻辑电路数据选择器的功能是从一组输入数据中选出某一个信号输出。或称为多路开关。如图（三）为双四选一数据选择器74LS153逻辑图。Y1和Y2为两个独立的输出端，S1和S2为附加控制端用于控制电路工作状态和扩展功能。A1、A0为地址输入端。D10.D11.D12.D13或D20.D21.D22、D23为数据输入端。通过选定不同的地址代码即可从4个数据输入端选出要的一个，并送到输出端Y。输出逻辑式可写成：其简化真值表如表（二）所示：表（二）74LS153的真值表A1A0Y11XX0000001010011从上述可知，如果将A1、A0作为两个

5、输入变量，同时令D10.D11.D12.D13为第三个输入变量的适当状态（包括原变量、反变量、0和1），就可以在数据选择器的输出端产生任何形式的三变量组合逻辑电路。例如用双4选1数据选择器，实现二进制全减器，全减器的真值表如表（三）。其中A和B为减数与被减数，Bn为低位向本位的借位，D为本位差，Bn-1为向高位的借位。其真值表可写出全减器的最小项表达式。将上式与数据选择器逻辑函数比较可得：可得二进制全减器逻辑图如图（四）所示。ABBnDBn-10000000111010110110110010101001100011111表（三）全减器的真值表五.实

6、验内容3.AU设计设计一个半加半减器，输入为S,A,B,其中S为功能选择口。当S=0时，输出A+B和进位，当S=1时，输出A-B和借位。（提示：使用74LS138实现，可参照实验原理中的全加器设计）。4.ALU（算术逻辑单元设计）用ISIS7.1设计一个六输入二输出的ALU。控制端：S1,S2，S0，决定ALU的八种功能，其中指定六种功能为与，或，非，异或，全减，全加，剩余功能自己拟定。数据输入端：三个输入数据为A,B,C（当执行逻辑运算时忽略C）。输出端：和/差，进位/借位。（逻辑运算时为输出，与输出取反。）六.实验报告3.AU设计由题可知，S为功

7、能选择端，控制是全加还是全减。AB为两个输入，D为输出，Cn为进位或借位。那么我们可以列出真值表如下：SABDnCn0000000110010100110110000101111101011100在真值表已经写好好我们就可以总结出D和C的输出表达式。利用数电知识我们可得知：Dn=S’A’B+S’AB’+SA’B+SAB’Cn=S’AB+SA’B接下来就要考虑如何实现。题目提示我们用74LS138实现，我们在上节课中了解到74LS138的输出表达式为所以，我们可以用端口Y1，Y2，Y5，Y6表示D，用Y3，Y5表示C。所以表达式可以改变为：Dn=S’A

8、’B+S’AB’+SA’B+SAB’=（Y1Y2Y5Y6）’Cn=S’AB+SA’B=(Y3Y5)’接下来我