实验三译码器和数据选择器

实验三 译码器和数据选择器一、 实验目的1 熟悉中规模集成译码器电路的原理及功能；2 掌握中规模集成译码器的使用方法及功能测试方法；3 了解集成译码器的应用。二、实验预习要求1 复习译码器电路工作原理；2 预习中规模集成电路译码器74LS138的逻辑功能及使用方法；3 仔细阅读实验原理与实验内容，设计相应的电路和数据表格。三、实验原理译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路，其功能是将每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平的信号，它是编码的反操作。译码器在数字系统中的用途比较广泛，它不仅常用于代码的转换，终端的数字显示，还用于数据分配、脉冲分配、存储器寻址和组合逻辑信号的产生等场合。常用的译码器电路有二进制译码器、二-十进制译码器、显示译码器等种类，不同的功能需求可选用不同种类的译码器来实现。本实验采用TTL中规模集成译码电路74LS138译码器，其管脚分布图见附录，表实验3.1为其功能真值表。鉴于74LS138有三个附加的控制端G1、G2A、G2B，可利用其片选的作用可以级联扩展译码器的功能，也可以利用其控制功能构成一个完整的数据分配器。1. 用74LS138实现组合逻辑功能由于二进制译码器的每一个输出均是输入代码的最小项函数，因此，配以适当的门电路，利用74LS138可以实现任意自变量数不超过三个的组合逻辑函数。如图实验3.1逻辑图所示，用一个74LS138和一个四输入与非门可以实现逻辑函数。图实验3.1 逻辑图 图实验3.2数据选择器原理示意图2. 用74LS138实现一个数据分配器 数据分配器也称多路分配器，其功能是，在数据传输过程中，将某一路数据分配到不同的数据通道上。数据分配器是单输入、多输出组合逻辑电路。带控制输入端的译码器也是一个完整的数据分配器。如图实验3.1所示，如果把G1作为数据输入端（同时令G2AG2B0），将C、B、A作为地址输入端，则从G1送来的数据只能通过由 CBA所指定的一根数据线上送出去，实现数据的反码分配输出。3. 数据选择器数据选择器也叫多路开关，其功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号，其原理如图实验3.2所示。数据选择器是一种多输入、单输出的组合逻辑多路。由于多路数据选择器与多路数据分配器的功能正好相反，它们配合使用，可以实现在一条数据传输线上传送多路信号。如图实验3.3所示，在传送线STL的两端接以多路数据选择器和多路数据分配器，在相同地址输入的控制下即可实现多通道并行串行并行数据传输系统。四、实验仪器设备1. TPE-AD型数字电路实验箱 1台2. 3线-8线译码器74LS138 1块3. 双四输入与非门74LS20 1块4. 四两输入与非门74LS00 1块图实验3.3多通道数据传输系统5. 双四选一数据选择器74LS153 1块A0A1五、实验内容及方法1. 74LS138逻辑功能测试74LS138输入端接逻辑电平开关，输出端接电平指示灯，用真值表记录实验数据，分析并确认译码器的逻辑功能。2. 用74LS138和74LS20构成一位全减器设计电路并在实验箱上实现之。全减器的输入，被减数A、减数B、低位来的借位C，接逻辑开关；全减器的输出，数据差D、向高位的借位C，接电平指示灯。观察输入与输出的状态变化，用真值表记录实验结果并分析之。3. 用74LS138实现一个数据分配器设计电路并在实验箱上实现之。数据分配器的数据输入可采用实验箱1Hz信号源的输出端；地址及其它输入接逻辑开关；输出接电平指示灯，观察输入与输出的状态变化，记录结果并分析之电路的功能。4. 用74LS138和74LS153构成一个四通道数据传输系统设计电路并在实验箱上实现之。输入数据可利用实验箱上的信号源或逻辑开关；地址及其它输入接逻辑开关；输出接电平指示灯，观察输入与输出的状态变化，记录结果并分析电路的功能。六、实验报告1. 画出实验线路图，记录整理实验现象及实验所得的有关波形，对实验结果进行分析。（一） 74LS138逻辑功能测试（1）74LS138的实验线路图下图中的S1、S2、S3表示实验中G1、G2、G3。74LS138（2）写出74LS138真值表（实验数据记录）使能输入输出G1G2G3A2A1A0Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y00XXXXX11111111x1xxxx11111111xx1xxx111111111000001111111010000111111101100010111110111000111111011110010011101111100101110111111001101011111110011101111111（3）根据真值表写出逻辑表达式G = G1.G2.G3G为控制端（又称使能端）， G=1 译码工作； G=0 禁止译码， 输出全1 。（4）分析并确认译码器的逻辑功能译码器的逻辑功能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。实验时，G1、G2、G3、A2、A1、A0分别接到逻辑电平开关上，八个输出Y7、Y6、Y5、Y4、Y3、Y2、Y1、Y0分别接至八个电平指示灯上，由真值表可知，当使能端G（G = G1.G2.G3）为1时，无论A2、A1、A0取何种组合，输出Y7、Y6、Y5、Y4、Y3、Y2、Y1、Y0中必然有一个且仅有一个为0（译码输出成功），其余均为1，实验现象即是：为0的输出端所接的电平指示灯熄灭了，而为1的输出端所接的电平指示灯亮；当使能端G（G = G1.G2.G3）为0时，八个输出全为1，禁止译码器的输出，即译码器不工作，实验现象是：所有电平指示灯全亮。（二）用74LS138和74LS20构成一位全减器（1）全减器的的逻辑电路图：（2）写出真值表（实验数据记录）输入输出AiBiGi-1DiGi0000000111010110110110010101001100011111由真值表写出逻辑函数表示式：Di = m1 + m2 + m4 + m7 ;Gi = m1 + m2 + m3 + m7 ;（3）实验现象及分析实验时，全减器的输入变量Ai、Bi、Gi-1分别与译码器的输入A2、A1、A0连接，Di和Gi分别接电平指示灯，译码器使能端接固定信号，即S1为1，S2 + S3为0，这样，译码器的输出端可得到所需输入变量的最小项，再将相应最小项送至“与非”门，便可得到所需输出的Di和Gi，实现全减器的逻辑功能。实验现象为：当Ai、Bi、Gi-1组合为000时，输出Di和Gi的值均为0，即所接电平指示灯都不亮；当Ai、Bi、Gi-1为其它组合时，输出值为1的灯亮，输出值为0的不亮。（三）用74LS138实现一个数据分配器数据输出数据输入（1）用74L138实现数据分配器的逻辑电路图为：（2）实验现象 当CBA为011时，输出结果固定从Y3端输出，固定G2A、G2B为0（接地）不变，数据输入从G1端实现，当输入的信号时，在Y3端的输出为，即反码输出。实验时G1接实验箱1Hz信号源的输出端，Y3端接电平指示灯，实验现象为：G1所接的信号源的灯亮时，Y3所接电平指示灯灭，即两个灯不同时熄灭，也不同时亮。当CBA为其他任意组合时，保持G1端所输入信号不变，则在相应地址码的输出端也会出现相同的现象。（3）分析电路功能用74LS138实现数据分配器的逻辑功能实验中，由实验可知此电路的功能是：将一个输入数据传送到多个输出端中的一个输出端，但具体传送到哪一个输出端，是由一组选择控制信号确定的。（四）用74LS138和74LS153构成一个四通道数据传输系统（1）实验逻辑电路图图实验3.3多通道数据传输系统（2）实验现象本实验中，74LS138中的G1数据输入端接实验箱1Hz信号源，A2、A1、A0输入分别接到三个逻辑开关上，选取四种它们的任意组合，并将74LS138上对应的的四个输出接至74LS153的四个输入端和四个电平信号灯上，而74LS153上对应的输出Y接电平指示灯。当G1=1，A2A1A0=000时，Y=1,Y和Y0所接灯亮，其余输入一样；当G1=0时，Y=0，译码器不工作，灯都是灭的，实验现象即为当G1输入为任意脉冲信号、A2A1A0为某一组合时,对应的输出Y所接电平指示灯、总是保持与G1所接信号源灯同亮同灭。（3）电路功能用74LS138和74LS153构成一个四通道数据传输系统的实验中，由实验可知此电路的功能是：将一个输入数据通过74LS138的输出端传送到74LS153四个输入端中的一个输入端上并进行相应输出，即完成了数据传送功能，但具体传送到哪一个输出端，是由一组选择控制信号确定的。2. 总结使用集成译码器和数据选择器的体会。 体会：74LS138是一个3线8线二进制译码器，可以对数据进行二进制译码，并可用其逻辑功能构成一些功能性器件；可用74LS138和74LS20构成一位全减器进行全减运算；74LS138可以与一个“与非”门逻辑电路构成一个数据分配器，进行数据分配运算。实验中，我在有的地方做的还不够好，比如说线路的连接问题，或者是对实验内容理解不到位，导致在某一实验中花费的时间过长，但总体来说，对实验的掌握还是比较好的，能独立自主的完成实验内容。通过实习，我的动手能力得到了很大的提高，对课本上的知识有了更好的理解，并且开阔了自己的视野，我一定会在后期努力改变自己的不足，争取把实验做的更好。