实验2验证性实验-MSI逻辑功能测试实验报告

广州大学学生实验报告开课学院及实验室：电子楼410 2012年 月 日学院机电学院年级、专业、班电信121姓名学号实验课程名称数字电子技术实验成绩实验项目名称验证性实验MSI逻辑功能测试指导老师朱静一、实验目的二、实验原理三、使用仪器、材料四、实验步骤五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）六、实验结果及分析一实验目的1掌握中规模(MSI)集成译码器的逻辑功能和使用方法；2验证38线译码器和七段显示译码器的逻辑功能； 3掌握数码管与译码器配合使用的方法；。二实验原理译码器的作用是进行代码间的“翻译”，将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。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。l变量译码器(又称二进制译码器)，用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。例如，有3个输入变量(或称为地址端)，那么就可以有23=8个不同的地址组合，分别为000、001、010、011、100、101、110、111，可以控制8个输出端，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。(b)16 15 14 13 12 111091234567874LS138VCCGNDA2S2A1A0S3S1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7111111&A0A1A2S2S3S1(a)以3线8线译码器74LSl38为例，图3-1(a)(b) (c)分别为其逻辑图及引脚排列。其中A2、A1、A0为地址输入端，Y0Y7为译码输出端，S1、S2、S3为使能端。表3-1为74LSl38功能表。当S1=1，S2+S3=0时，74LS138工作，地址码所指定的输出端输出0(被选中)，其它输出端均输出1(未被选中)。当S1=0；S2+S3=（注：“”即不论是什么逻辑值的意思。）；或S1=，S2+S3=1时，译码器被禁止，所有输出同时为l。图3-2 数据分配器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138S1S2S3数据输入地址输入分配器输出图3-3 实现逻辑函数图ZY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138S1S2S3&+5VA B C74LS138译码器也可作为负脉冲输出脉冲分配器使用，只需利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就成为一个多路分配器，如图3-2所示。若令S2=S3=0，在S1端输入数据，地址码所对应的输出端输出S1数据的反码；若令S1=1、S3=0，从S2端输入数据，地址码所对应的输出端就是S2端数据信息的原码。若输入的是时钟脉冲，则数据分配器便成为时钟脉冲分配器。数据分配器可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点。二进制译码器还可以用来实现逻辑函数。由表3-1知，74LS138正常工作时，每个输出端输出的逻辑关系为若在地址端赋值A2=C，A1=B，A0=A，74LS138的输出逻辑式可以改写为现在要用74LS138实现如下式所示的逻辑函数先通过如下变换图3-4 用两片74LS138组合4/16译码器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138(1)S1S2S3+5VY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138(2)S1S2S3D3D0 D1 D2Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15由上式可接成如图3-3所示电路。利用使能端能还可以方便地将两个3/8译码器组成一个4/16译码器，如图3-4所示。2数码显示译码器a七段发光二极管(LED)数码管 h a b c d e f g - M h a b c d e f g + MgabcdefghfabedchcM-M-gabcdefghfabedchcM+M+(a)共阴连接50115012(b)共阳连接(c)符号及引脚功能图3-5 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。共阴管即所有的发光二极管的“-”极连在一起引出M脚接地，其它各脚必须接高电平二极管才能发亮；共阳管刚好相反。(c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。其中共阴管本电路采用的型号为5011，共阳管采用的型号为5012。一个LED数码管可用来显示一位09十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22.5V，每个发光极管的点亮电流在510mA。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。bBCD码七段译码驱动器图3-6 CD4511引脚排列16 15 14 13 12 1110912345678CD4511VDD fgabcde BC DA LT BILEVSS此类译码器型号有74LS47(共阳)，74LS48(共阴)、CD4511(共阴)等，本实验系采用CD4511 BCD码锁存/七段译码/驱动器。驱动共阴极LED数码管。图3-6所示为CD4511引脚排列。其中 A、B、C、DBCD码输入端a、b、c、d、e、f、g 译码输出端，输出“l”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CD4511功能表。CD4511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”，数码管媳灭。表3-2输 入输 出LEBILTDCBAabcdefg显示字形01111111010000000消隐0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隐01110110000000消隐01111000000000消隐01111010000000消隐01111100000000消隐01111110000000消隐111锁 存锁存注：消隐即数码管各LED全暗。锁存即数码管的显示不再改变。图3-7 CD4511驱动一位LED数码管abcdefgABCDLTBILEVDD+5VVSSVDDRLED数据输入CD4511若用实验箱，一般实验装置上已完成了译码器CD4511和数码管BS202(或5011)之间的连接。实验时，只要接通+5V电源和将十进制的BCD码接至译码器的相应输入端A、B、C、D即可显示09的数字。四位数码管可接受四组BCD码输入。CD4511与LED数码管连接如图3-7所示。三实验设备与器件1+5V直流电源2双踪示波器3连续脉冲源4逻辑电平开关5逻辑电平显示器6拨码开关组(编码器)7译码显示器874LS1382、74LS00一块，74LS04一块。四实验预习要求1复习有关译码器和分配器的原理。2根据实验任务，画出所需的实验线路及记录表格。五实验内容1数据拨码开关(实验箱上编码器)的使用（只需观察，不必记录）将实验装置上的“编码器”某组拨码开关的输出D、C、B、A分别接至“译码显示”部分的D、C、B、A，接上+5V电源，然后按功能表3-2输入的要求揿动四个数码的增减键(“+”与“-”键)，观测“编码器”拨码盘上的数字与LED数码管显示的对应数字是否一致，若正常则“译码显示”部分工作状态正常。274LS138译码器逻辑功能的测试将译码器使能端S1、及地址端A2、A1、A0分别接至“逻辑电平产生电路”的输出口，八个输出端依次连接在“逻辑电平显示电路”的八个输入口上，拨动“逻辑电平产生电路”的开关，按表3-1逐项测试74LS138的逻辑功能，并把结果填写在“实验原始数据记录”步骤1的表1中。3用74LS138构成时序脉冲分配器实验要求为：由74LS138组成的分配器输出端的信号与CP输入信号同相。参照图3-2及其实验原理，令时钟脉冲CP的频率约为10kHz。令分配器的地址端A2、A1、A0为某一值（地址值自定），用示波器观察和记录与地址相对应的某一YX端的输出波形，注意输出波形与CP输入波形之间的相位关系。注：此处要使用示波器的双线功能，一路观察CP波形，一路观察输出波形。把CP与某YX端的波形画在“实验原始数据记录”步骤2的表2中。4用两片74LSl38组合成一个4/16线译码器，并进行逻辑功能的测试，把测试的数值填写在“实验原始数据记录”步骤3的表3中。