实验六 用中规模组合逻辑器件设计组合逻辑电路
一、实验目的
1．学习中规模集成数据选择器的逻辑功能和使用方法。
2．学习使用中规模集成芯片实现多功能组合逻辑电路的方法。 二、设计任务
用数据选择器74LS151或3/8线译码器设计一个多功能组合逻辑电路。该电路具有两个控制端C1C0，控制着电路的功能，当C1C0＝00时，电路实现对输入的两个信号的或的功能；当C1C0＝01时，电路实现对输入的两个信号的与的功能；当C1C0＝10时，电路实现对输入的两个信号的异或的功能；当C1C0＝11时，电路实现对输入的两个信号的同或的功能。 三、设计过程
（1）根据题意列出真值表如下所示，再填入卡诺图中。 C1 C0 A B Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1
（2）、建立Y（C1、C0、A、B）的卡诺图及降维图，如图所示。 AB 00 01 11 10 C1C0 00 0 1 1 1 01 11 10 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1
A C1C0 00 01 11 10 0 B0 02 B6 1 11 B3 B7
B4 B5 F函数降维图（图中变量C1C0A换成C1C0B结果不变）
（3）、减少Y函数的输入变量，将4变量减为3变量，通过降维来实现。如上图所示。这时，数据选择器的输入端D0 ~ D7分别为：
D0=B, D1=1, D2 =0, D3 =B, D4 =B, D5 =B, D6 =B, D7 =B B6B5 （4）、F函数逻辑图如下图所示
四、实验用仪器、仪表
数字电路实验箱、万用表、74LS151、74LS00。 五、实验步骤
1． 检查导线及器件好坏。
2． 按上图连接电路。C1、C0、A、B分别接逻辑开关，检查无误后接通电源。 3． 按真值表逐项进行测试并检查是否正确，如有故障设法排除。 4． 结果无误后记录数据后拆线并整理实验设备。 实验数据如下： C1 C0 A B Y 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 实验证明，实验数据与设计值完全一致。设计正确。
六、设计和实验过程的收获与体会。 1、设计过程的收获与体会：
① 设计前要将真值表列出。
② 用低维数据选择器实现高维逻辑函数时，首先要降维，将多出的变量作为记图变量。当需要降维处理时，将谁作为记图变量是任意的，但结果是不同的。因此要进行降维时，要确定哪几个变量作为数据选择器的地址输入变量。
③ 可用Electronics Workbench进行仿真。以验证设计正确与否。 2、实验过程的收获与体会：
① 74LS151的第七脚必须接低电平；
② 出现故障时，首先检查地址输入端的电平，看其状态是否与相接的逻辑电平开关相同。如不相符，则可能存在断路现象。如相同，则检查其输出是否与相应数据端输入相同，如相同，可能存在设计错误，如不同，则可能器件已损坏。
③ 实验逻辑电路图最好把集成块的引脚标上，以便接线和检查。
1、 用数据选择器74LS151或3/8线译码器设计一个多功能组合逻辑电路。该电路具有
两个控制端C1C0，控制着电路的功能，当C1C0＝00时，电路实现对输入的两个信号的或的功能；当C1C0＝01时，电路实现对输入的两个信号的与的功能；当C1C0＝10时，电路实现对输入的两个信号的异或的功能；当C1C0＝11时，电路实现对输入的两个信号的同或的功能。
Y?C1C0(A?B)?C1C0(A?B)?C1C0(A?B)?C1C0(A B)
Y?C1C0A?C1C0B(A?A)?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B
Y?C1C0A?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B
Y?C1C0AB?C1C0A(B?1)?C1C0AB?C1C0AB?C1C0AB?C1C0A B?C1C0A B
设A2=C1 A1=C0 A0=A ⊙
Y?m0?B?m1?1?m2?0?m3?B?m4?B?m5?B?m6?B?m7?B
D0?D3?D4?D7?B D5?D6?B D1?1 D2?0
用138器件： Y=
C1C0 (A+B)+C1C0 (AB)+ C1C0(AB)+ C1C0 (AB)
设D=C1 C=C0 B=A A=A
Y?m1?m2?m3?m7?m9?m10 ?m12?m15
?m1? m2 ? m3 ? m7?m9? m10 ? m12 ? m15
( C1=S2(1)=S3(1) = S1 (2)
（实验用74LS138一块、74LS20一块、74LS00一块）
2、 用3—8译码器74LS138设计一个三位二进制码与循环码的可逆转换电路。K为控制变量。
（1）根据题意列出真值表如下所示：
K A2 输入 A1 A0 Q2 输出 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1
1 1 1 1
Q2?A2
1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1
Q1?K(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5)?K(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5)
?(m2 ? m 3 ? m 4 ? m5)?m2? m3 ? m4 ? m5
Q0?K(m1?m2?m5?m6)?K(m1?m2?m4?m7)?K?m1? m2 ? m5 ? m6?K?m1? m2 ? m4 ? m7
（实验用74LS138一块、74LS20二块、
?K?m1? m2 ? m5 ? m6? K?m1? m2 ? m4 ? m774LS00一块 共四块） 或
?(m1?m2)?K?m5? m6 ?Km4? m7
?(m1?m2)?K(m5?m6)?K(m4?m7)
?m1? m2 ?K? m5? m6 ?K?m4? m7（实验用74LS138一块、74LS20一块、74LS00二块
共四块）
3、 用3—8译码器74LS138设计一个二进制全加/全减两用电路。K为控制变量。 （1）根据题意列出真值表如下所示：
K A B Cn-1 Sn Cn 0
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1
Sn＝K(m1 + m 2 + m 4 + m 7 )+K(m1 + m 2 + m 4 + m 7 ) = m1 + m 2 + m 4 + m 7=m1? m2 ? m4 ? m7Cn＝K(m3 + m 5 + m6 + m 7 )+ K(m1 + m 2 + m3 + m 7 )
＝K?m3? m5 ? m6 ? m7?K?m1? m2 ? m3 ? m7
Km5? m6 ( m3 + m 7)+ Km1? m2 K( m 5 + m6)+ K(m1 + m 2 )＝ ( m3 + m 7)+
+
=m3? m7 ?K m5? m6 ?Km1? m2（实验用74LS138一块、74LS20一块、74LS00二块 共四块）