3．使用与非门设计一个十字交叉路口的红绿灯控制电路，检测所设计电路的功能，记录测试结果。
图1-1是交叉路口的示意图，图中A、B方向是主通道，C、D方向是次通道，在A、B、C、D四通道附近各装有车辆传感器，当有车辆出现时，相应的传感器将输出信号1，红绿灯点亮的规则如下：
（1）A、B方向绿灯亮的条件： （a）A、B、C、D均无传感信号 （b）A、B均有传感信号
（c）A或B有传感信号，而C和D不是全有传感信号 （2）C、D方向绿灯亮的条件：
（a）C、D均有传感信号，而A和B不是全有传感信号
D （b）C或D有传感信号，而A和B均无传感信号
四、实验设备与器材
1．二踪示波器
B A 2．脉冲信号发生器
3．晶体管直流稳压电源 4．通用实验台
C 5．主要集成电路:7400四2与非门2片;7420双4与非门1片。
五、实验报告要求 图1-1
1．写出任务的设计过程 (包括叙述有关设计技巧)，画出设计电路图; 2．记录检测结果，并进行分析; 3．观察冒险现象的工作波形。 六、思考题
设每个门的平均传输延迟时间是1tpd，试画出图中电路在输入A信号发生变化时，各点的工作波形。 A
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实验二 MSI组合功能件的应用
一、实验目的
１．掌握数据选择器、译码器和全加器等MSI的使用方法； ２．熟悉MSI组合功能件的应用。 二、实验原理
中规模集成电路（MSI）是一种具有专门功能的集成功能件。常用的MSI组合功能件有译码器、编码器、数据选择器、数据比较器和全加器等。借助于器件手册提供的功能表，弄清器件各引出端（特别是各控制输入端）的功能与作用，就能正确地使用这些器件。在此基础上应该尽可能地开发这些器件的功能，扩大其应用范围。对于一个逻辑设计者来说，关键在于合理选用器件，灵活地使用器件的控制输入端，运用各种设计技巧，实现任务要求的电路功能。
在使用MSI组合功能件时，器件的各控制输入端必须按逻辑要求接入电路，不允许悬空。
１．数据选择器
T4153是一个双4选1数据选择器，其逻辑符号如图2-1所示，功能表见表2-1。其中D0、D1、D2、D3为4个数据输入端；Y为输出端；S是使能端，在S?0时使能，在S?1时
Y?0；A1、A0是器件中两个选择器公用的地址输入端。该器件的逻辑表达式为
Y?S(A1A0D0?A1A0D1?A1A0D2?A1A0D3)
表2-1 T4153功能表
控制输入 输出 A1 A0 S 1 0 0 0 0 XXXXY 0 D0 D1 D2 D3 Cn? 0 0 1 1 14201? 0 1 0 1 0123YF1Cnn165431510111213EN01237MUXT4153YXXX904567YFCA12X1n?1
BC
AnBn
图2-1 T4153逻辑符号 图2-2 实现8选1选择器功能 图2-3 实现全加器功能
数据选择器是一种通用性很强的功能件，它的功能很容易得到扩展。4选1数据选择器
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经如图2-2所示的组合，很容易实现8选1选择器功能。
使用数据选择器进行电路设计的方法是合理地选用地址变量，通过对函数的运算，确定各数据输入端的输入方程。例如，使用4选1数据选择器实现全加器逻辑的连线图如图2-3所示。再如，利用4选1数据选择器实现有较多变量的函数
Y?ABD?ABE?ABC?ABDE?ABF?ABC?ABF
从函数表达式可以看出，各乘积项均包含有A和B两个变量，可将表达式整理得
Y?AB(D?E)?AB(C?DE)?ABF?AB(C?F)
?ABDE?ABCDE?ABF?ABCF
此表达式可用图2-4所示的电路实现。
从上述例子中可见，数据选择器的地址变量一般的选择方式：
⑴选用逻辑表达式各乘积项中出现次数最多的变量（包括原变量与反变量），以简化数据输入端的附加电路；
⑵选择一组具有一定物理意义的量。 2．译码器
译码器可分为两大类，一类是通用译码器，另一类是显示译码器（此类译码器参见附录三，本实验将不做讨论）。
DECC123AFYBIN/OCT0T413812FAB456&EN
0123456715141312111097
图2-4 实现函数 图2-5 T4138逻辑符号
Y?ABD?ABE?ABC?ABDE?ABF?ABC?ABF
T4138是一个3线-8线译码器，它是一种通用译码器，其逻辑符号如图2-5所示，表
2-2是其功能表。其中，A2、A1、A0是地址输入端，Y0、Y1、?、Y7是译码输出端，S1、S2、S3是使能端，当S1?1,S2?S3?0时，器件使能。
3线-8线译码器实际上也是一个负脉冲输出的脉冲分配器。若利用使能端中的一个输入端输入数据信息，器件就是成为一个数据分配器。例如，若从S1输入端输入数据信息，
S2?S3?0，地址码所对应的输出是S1数据信息的反码；若从S2输入端输入数据信息，S1?1，S3?0，地址码所对应的输出就是数据信息S2。
译码器的每一路输出，实际上是地址码的一个最小项的反变量，利用其中一部分输出端输出的与非关系，也就蛇们相应最小项或逻辑表达式，能方便地实现逻辑函数。
与数据选择器一样，利用使能端能够方便地将两个3线-8线译码器组合成一个4线-16线的译码器。
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表2-2 T4138功能表
输 入 输 出 S1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 S2?S3 A2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 Y0 Y1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 ? 1 ? ? ? ? ? ? ? 3．全加器
T4183是一个双进位保留全加器，其逻辑符号如图2-6所示。其中，An和Bn分别为被加数和加数的数据输入端，Cn是低位向本位进位的进位输入端，Fn是和数输出端，FCn+1是本位向高位进位的进位输出端。逻辑方程是
Fn?AnBnCn?AnBnCn?AnBnCn?AnBnCn
FCn?1?AnBn?AnCn?BnCn
T4283是一个数位二进制超前位全加器，其逻辑符号如图2-7所示，其中A3、A2、A1、A0和B3、B2、B1、B0分别是被加数和加数（两组4位二进制数）的数据输入端，Cn是低位器件向本器件最低位进位的进位输入端，F3、F2、F1、F0是和数输出端，FCn+1是本器件最向位向高位器件进位的进位输出端。
二进制全加器可以进行多位连接使用，也可组成全减器、补码器或实现其它逻辑功能等电路。
日常习惯于进行十进制的运算，利用4位二进制全加器可以设计组成进行NBCD码的加法结果相同，但若两个相加数的和大于或等于1010时，由于4位二进码是逢十六进一的，而NBCD码是逢十进一的，它们的进位数相差六，因此NBCD加法运算电路必须进行校正，应在电路中插入一个校正网络，使电路在和数小于或等于1001时，校正网络不起作用（或加一个0000数），在和数大于或等于1010时，校正网络使此和数再加上一个0110数，从而达到实现NBCD码的加法运算的目的。
62134131211?P?T4183QCOCI6515115314127?APABABO?T4283?4113109BABO108??QCICO
图2-6 T4183逻辑符号 图2-7 T4283逻辑符号 图2-8 输血者血型与受血者血型关系示意图
利用两个4位二进制全加器可以组成一个1位NBCD码全加器，该全加器应有进位输
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入端和进位输出端，电路由读者自行设计。 三、预习思考题
⒈什么是异或门、半加器和全加器？用两个异或门和少量与非门组成1位全加器，画出其电路图；
⒉利用T4153设计一个1位二进制全减器，画出电路边线图；
⒊利用一个3-8线译码器和与非门，实现一个三变量函数式
Y?ABC?ABC?ABC?ABC。
四、实验任务
（一）
⒈利用4选1数据选择器设计一个表示血型遗传规律的电路，画出设计电路图，检测并记录电路功能。
父母和子女之间的血型规律如表2-3所示，其中父母血型栏中若仅有一项是非功过，则表示父母是同一种血型。
⒉使用一个3线-8线译码器和与非门设计一个1位二进制全减器，画出设计逻辑图，检测并记录电路功能。
⒊利用两个4位二进制全加器和与非门，设计一个1位NBCD码的全加器，画出设计电路图，检测电路功能。记录下列运算式的实验结果：0000+0100，0111+0010，0100+0110，0101+0111，1000+0111，1001+1001。
（二）
⒋利用一个4选1数据选择器和最少数量的与非门，设计一个符合输血一受血规则的4输入1输出电路。检测所设计电路的逻辑功能。
人类有四种基本血型——A、B、AB和O型。输血者与受血者的血型必须符合下述规划：
O型血可以输给任意血型的人，但O血型的人只能接受O型血；AB型血只能输给AB血型的人，但AB血型的人能接受所有血型的血；A型的人，而A血型的人能接受A型血和O型血；B型血型血和O型血（其示意图见图2-8）。
表2-3 父母和子女之间的血型规律
父母血型 O 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 A 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 B 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 AB 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 O 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 A 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 子女血型 B 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 AB 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 ⒌设计一个4位二进制加法/减法器电路（仅要求适用于两数差大于或等于0的情况），检测电路功能。
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