实验三 MSI组合功能件的应用

实验六用MSI器件的组合电路实验姓名：郑伟杰班级：软件一班学号：1025116038日期：2012.4.3一、实验目的1. 熟悉常用的MSI器件。

2. 掌握用MSI芯片的组合电路设计。

二、仪器及器材仪器：逻辑箱器材：74LS04、74LS20、74LS138、74LS153、74LS83三、预习要求：参阅附录熟悉本次实验所用集成块的管脚和真值表。

四、实验内容1.验证3—8译码器的逻辑功能，注意74LS138为低电位中的译码器。

接好电路并让使能端G1=1；G2A=0；G2B=0C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y70 0 0 0 1 1 1 1 1 1 10 0 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 0 1 1 0 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 0 1 1 1 11 0 0 1 1 1 1 0 1 1 11 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 02.用3—8译码器74LS138构成一位全加器：（1）逻辑表达式：S（A， B, Ci-1）= （1， 2， 4， 7）Ci（A， B, Ci-1）= （3， 5， 6， 7）（2）逻辑电路图：（3）在实验箱上用74LS138及74LS20构成全加器，并根据实验结果填写真值表。

表6—2A B Ci-1 S Ci0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 13.验证4路选择器74LS153的逻辑功能，接好电路并让使能端G=0表6—3 G=0控制端数据输入输出B A a3 a2 a1 a0 Y0 0 ΦΦΦ0 00 0 ΦΦΦ 1 10 1 ΦΦ0 Φ00 1 ΦΦ 1 Φ 11 0 Φ0 ΦΦ01 0 Φ 1 ΦΦ 11 1 0 ΦΦΦ01 1 1 ΦΦΦ 14.用4路选择器74LS153构成一位全加器：（1）逻辑电路图：（2）在逻辑箱上用74LS153组成全加器，并根据实验结果填写以下真值表：表6—4A B Ci-1 S Ci0 0 0 0 00 0 1 1 00 1 0 1 00 1 1 0 11 0 0 1 01 0 1 0 11 1 0 0 11 1 1 1 15.代码转换：利用4位全加器进行代码转换，转换过程如下：用74LS83芯片实现：输入余3码A B C D X数码管显示L4 L3 L2 L10 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 2 0 1 0 1 0 0 1 1 3 0 1 1 0 0 1 0 0 4 0 1 1 1 0 1 0 1 5 1 0 0 0 0 1 1 6 1 0 0 10 1 1 1 7 1 0 1 01 0 0 0 8 1 0 1 1 1 0 0 1 9 1 1 0 0。

实验三 msi(中规模集成组合电路)应用
MSI(中规模集成组合电路)是一种集成度比较高的组合逻辑电路，通常由10个至100
个门电路组成。

它的应用范围很广，可以用于数字电子电路、计算机系统、通信系统等领域。

以下是关于MSI应用的一些相关内容。

1.数字电子电路
在数字电子电路中，MSI常用于实现数字解码器、选通器、多路复用器等。

例如，
74LS138是一个常用的1到8解码器，它可以把三个输入线的8种组合映射为8个输出线中的一根高电平。

这种解码器广泛应用于存储器、显示器、地址选择器等领域。

另一个例子是74153，它是一个四路二选一多路复用器。

它有两个输入端口和一个选
通控制端口，可以选择其中的一个输入并输出到一个单一的输出端口。

这种多路复用器可
以用于选择不同的输入源，例如在音频处理器中选择不同的音频信号。

2.计算机系统
另一个例子是74LS192，它是一个4位二进制计数器。

它可以用于计算机定时器、频
率计、序列器等领域，提供逐位递增或递减计数。

它还通常用于构造存储器地址寄存器和
位移寄存器等电路。

3.通信系统
另一个例子是74LS652，它是一个8位输入/输出扫描转换器。

它可用于处理不同时序下的数据输入/输出，从而扩展计算机系统的输入/输出接口。

总之，MSI在数字系统的设计中应用广泛，几乎所有的数字系统中都会用到MSI器件。

MSI运算器以卓越的性能、可靠性和经济性，被广泛应用于各种数字逻辑系统的设计和制
造中。

随着科技的不断发展和进步，MSI的应用将更加广泛，也将有更多的MSI器件出
现。

实验三实验报告利⽤MSI设计组合逻辑电路实验三利⽤MSI设计组合逻辑电路实验报告13计科⼀班133490** 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。

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：74LS00X1,74LS197X1,74LS138X1,74LS151X1三、实验预习：1. 仔细阅读实验原理，有疑问处做好记号，查阅相关资料2. 列真值表推导设计出实验内容中电路的实现四、实验原理：详细内容参见实验课本P11 – P14五、实验内容：1、⽤⼋选⼀数据选择器151设计⼀个函数发⽣器电路它的功能如表（四）所⽰。

待静态测试检查电路⼯作正常后，进⾏动态测试。

将74LS197连接成⼗六进制作为电路的输⼊信号源，⽤⽰波器观察并记录CP.、S1、S0、A、B、Y的波形。

表(四)函数发⽣器功能表设计过程：1.2.数据选择器151的输出Y′的表达式为：Y’= A2’A1’A0’D0 + A2’A1’A0D1 + A2’A1A0’D2 + A2’A1A0D3 + A2A1’A0’D4 + A2A1’A0D5 +A2A1A0’D6 + A2A1A0D7⽽由真值表可以导出Y的表达式为：Y = S1’S0’A’*0 +S1’S0’AB + S1’S0A’B + S1’S0A*1 + S1S0’A’B + S1S0’AB’ + S1S0A’*1 + S1S0A*0 令A2 = S1，A1 = S0，A0 = A, 即可得到：D0 = D7 = 0;D1 = D2 = D4 = B;D3 = D6 = 1;D5 = B’.将74LS197链接成⼗六进制作为电路的输⼊信号源后，令S1，S0，A，B分别接⼊QD，QC,QB,QA的信号。

逻辑图如下：实验过程：静态测试检查表⽰电路正常⼯作。

实验记录的波形对⽐如下。

数字电路与逻辑设计实验报告实验三利用MSI设计组合逻辑电路(二)姓名：黄文轩学号：17310031班级：光电一班一、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设计组合逻辑电路的方法.二、实验器件1.数字电路实验箱数字万用表、示波器。

2.虚拟器件: 74LS151, 74LS00.三、实验预习1、使用数据分配器设计半加半减器半加半减器的真值表如下表所示：考虑到数据选择器的特性是根据传入的地址选择对应的数据，所以我们可以将S、A、B作为地址输入到74LS151的S2、S1、S0选择输入端，根据真值表的要求为D0~D7的数据输入端赋值(与高/低电平相连)，即可实现预期功能。

由于有两种不同的输出，我们需要两块74LS151来实现。

电路连接图如下所示：使用Multisum仿真检验正确性，以74LS197作为动态输入观察输出波形，仿真结果如下图所示：波形可以与真值表对应，我们判断这种电路接法是有效正确的。

二、使用74LS151设计逻辑单元逻辑单元的真值表如下图所示：74LS151输入端有三个，而目标逻辑单元有四个输入端，我们可以借助芯片的八个数据输入端置入第四个输入。

考虑对S1、S0、A的任一状态，输出Y可以表示为Y = f(B)的函数形式，因此只需要对每个状态，把B按照对应的逻辑接在D0~D7的数据输入端即可。

每个地址对应的逻辑如下表所示：这样我们可以得到使用一个与非门和74LS151芯片实现的逻辑单元，其电路图如下：使用Multisum仿真检验正确性，以74LS197作为动态输入观察输出波形，仿真结果如下图所示：同样实现了目标的逻辑功能，我们判断这种接法有效正确。

四、实验内容1、具体内容①AU(Arithmetic Unit,算术单元)设计，在实验箱上实现。

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 及进位:当S=1时，输出A-B及借位。

数字电路与逻辑设计实验报告实验三利用MSI设计组合逻辑电路(一)姓名：黄文轩学号：17310031班级：光电一班一、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设计组合逻辑电路的方法.二、实验器件1.数字电路实验箱数字万用表、示波器。

2.虚拟器件: 74LS197, 74LSI38. 74LS151,及各种门电路三、实验预习1、数据分配器考虑输入信号D为0和1的情况D=0：无论A、B、C输入如何，输出的F0--F7均为1D=1：地址信号ABC对应位置的输出为0，其他位置输出为1.这与74LS138正常工作时的逻辑相同。

因此我们只需要将D作为芯片工作与否的控制端即可。

即将D与G1连接，G——2——A——=G——2——B——=0。

就能实现目标功能。

使用Multisum仿真电路以验证接法的正确性：电路图如下所示：将仿真结果与数据分配器真值表对比：通过仿真过程我们可以看出，电路实现了将G1送来的数据只通过一条线反向送到输出端的功能。

二、基于门电路的半加半减器设计首先我们需要得到器件的真值表：基于真值表画出卡诺图并化简逻辑表达式：Y:C:根据卡诺图化简可以得到：Y=A⊕BC=(S⊕A)B这样我们可以得到使用一个与门和两个异或门实现的半加半减器，其电路图如下：使用Multisum仿真检验正确性，以74LS197作为动态输入观察输出波形，仿真结果如下图所示：波形可以与真值表对应，我们判断这种电路接法是有效正确的。

三、基于74LS138的半加半减器设计我们根据真值表得到，Q = S—A—B+ S—AB—+ SA—B+ SAB—, C = S—AB+ SA—B如果希望用74LS138的输出替代上述的逻辑表达式，我们使S与S2相连，A与S1相连，B与S0相连，则上式化简为Q=Y——1——*——Y——2——*——Y——5——*——Y——6——，C = Y——3——*——Y——5——.只需要将译码器中几个输出端接入与非门即可。

实验：MSI组合逻辑电路
一、实验目的
1.了解编码器、译码器、数据选择器的逻辑功能；
2.熟悉应用QuartusII软件完成数字系统自动化设计的基本方法与完整流程。

二、实验设备
计算机、EDA／SOPC试验箱
三、试验内容
用译码器74LS48和与非门实现指定逻辑函数
四、试验原理
设计如下图：
图10-1：74LS138和与非门实现指定逻辑函数电路原理图
五、实验结果
1.电路图和分析综合图
图1-2：74LS138和与非门实现指定逻辑函数电路原理图 2.功能仿真波形图
图1-3：仿真波形图
3.引脚锁定方案图
5.编程下载模式图
图1-5编程下载模式图
六、试验小节
通过本实验我对QuartusII软件有了初步的认识和了解，但是课后还需要更多练习，我才能熟练的使用QuartusII软件。

我们也了解了编码器、译码器、数据选择器的逻辑功能；本次试验成功的关键是要做好每一个步骤，确保每一个步骤的正确性，需要耐心
和细心，还要熟记很多单词。

这次试验也激发了我们学习的兴趣，和好奇心。

1、利用74LS151设计三变量（A 、B 、C ）表决电路，同时 A 具有否决权，画出逻辑图，并验证功能 分析：74IS151逻辑框图逻辑表达式：K M7ns.一一一一二二当D0~D7取1时，Y等于不同最小项相加。

当D0~D7取0时，可将对于的最小项去除。

解：(1)逻辑抽象输入变量一A、B、C表三人的态度1 —表示同意，0—表示不同意输出变量一Y表表决结果1 —通过,0 —未通过(2)列出真值表A B C y0X X010001011110111 1 J1(3)写出函数式Y=AB'C+ABC'+ABC(4)选定器件的类型――数据选择器74LS151 (5)逻辑函数式的化简或变换Y (A A AJD 廿(AA A o) (A A 4) (A A A 0) D3 + (A A A o) D4 + (A A A om + (A A A o) D6 + (A A A o) D7 设定A2 =A , A1 =B,A o=C;D o=O,D 1 =0,D 2=0,D 3=0,D4=0,D 5 = 1,D 6 = 1,D 7 = 1,Y (A AA o)D o (AA A o) D< (A A A o) D2(A A A o) D3(A A A o) D4 (A A；A o)D5 (A A A o) D6 (A A A o) D7=(A'B'C't]o (A' B'C)Qo (A' BC')2 (A' BC)Qo(AB'C'A (AB'C)Do (ABC')d (ABC)h 二AB'C ABC' ABC(6)画出逻辑图2 I 00] s-34 Lo L/ 74LS1S1卩DD2、利用数据选择器 74LS151设计一个电路，能够查找一年局部电路连接（可看清管脚）：U1X15V 1W74LS151N实际电路连接:U174LS151N01234567 D & D D D D D D12个月中哪些月份有31天，哪些没有，画出逻辑图分析：74IS151逻辑框图KM解：(1)逻辑抽象输入变量一A、B、C、D 组合表示1-12月ABCD=0001~1100，分别表示1 月到12 月，如ABCD=1001 ,表示8月份。

实验三、组合逻辑控制器实验实验目的：通过看懂教学计算机中已经设计好并正常运行的几条典型指令（例如，ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、RET、CALA等指令）的功能、格式和执行流程。

其最重要达到的目的是：1.理解计算机控制器的功能、组成知识；2.深入的学习计算机各类典型指令的执行流程；3.对指令格式、寻址方式、指令系统、指令分类等建立具体的总体概念。

实验内容：1.完成控制器部件的教学实验，主要内容是有学生自己设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。

2.首先是看懂TEC-XP教学计算机的功能部件组成和线路逻辑关系，然后分析教学计算机中已经设计好并正常运行的几条指令（例如，ADD、SHR、OUT、MVRD、JRC、CALA、RET等指令）的功能、格式和执行流程。

3.设计几条指令的功能、格式和执行流程，并在教学计算机上实现、调试正确。

例如ADC、JRS、JRNS、LDRA、STOR、JMPR等指令，可以从《TEC-XP教学计算机系统技术说明与实验知道》第二章给出的19条扩展指令中任意选择，当然也可以设计与实现其它的指令，包括原来己程序的基础上按照ABEL语言的要求添加新指令的控制信号，编译产生JED文件并下载到MACH芯片里。

软件的使用和下载参见附录。

4.单条运行指令，查看指令的功能、格式和执行流程。

现将教学计算机左下方的5个拨动开关置为11110，再按一下“RESET”按键，然后通过16位的数据开关（SWH、SWL）置入指令，按“START”按键单步送脉冲，通过指示灯观察控制信号的变化。

5.用控制程序的A、E（扩展指令必须用E命令置入）命令编写一段小程序，观察运行结果。

实验是将教学机左下方的5个拨动开关置为00110，运行编写的小程序。

观察终端显示的结果，检验设计的指令是否正确。

若与预定结果不符，可查看指令的功能、格式、执行、流程设计的是否正确。

实验步骤：1.接通教学机电源；2.将教学机左下方的5个拨动开关置为11110（单步、手动指令、组合、16位、联机）；3.按一下“RESET”按键；4.通过16位的数据开关SWH、SWL置入16位的指令操作码；5.在单步方式下，通过指示灯观察各类基本指令的节拍。