数电实验:一位全加器的设计

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数电实验:一位全加器的设计

2024-07-13 12:42| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 一、实验目的二、实验仪器三、实验内容及原理第一部分:实验方案设计及其原理第二部分:实验方案中涉及的芯片引脚介绍 四、proteus仿真图及其结果五、实验结果分析六、总结体会

一、实验目的

  1. 熟悉数字电路实验教学平台及示波器、万用表的使用方法;   2. 熟悉门电路逻辑功能测试方法;   3. 掌握逻辑代数的运算方法、逻辑函数的描述方法(真值表、表达式、卡诺图、逻辑图)、逻辑函数的化简方法(代数法和卡诺图法)。   4. 掌握组合逻辑电路的分析设计和验证方法。   5. 初步掌握利用MSI器件设计组合逻辑电路的方法。

二、实验仪器

  A、实验箱   B、74LS138(三八译码器)   C、74LS00(四2输入与非门)   D、74LS20(二4输入与非门)   E、74LS283(4位二进制数加法器)   F、74LS153(双4选1数据选择器)   G、74LS86(四2输入异或门)

三、实验内容及原理 第一部分:实验方案设计及其原理

  本次实验的内容是利用实验室中不同的芯片类型来设计全加器。我们组设计了4种全加器,其中S_0表示低位向本位的进位数,S_1表示加数,S_2表示被加数,S_i表示本位加数,C_i表示本位向高位的进位数,实验方案如下:   方案一:利用74LS138,74LS00来设计全加器,原理图如图3-1所示:   方案二:利用74LS283来设计全加器,连接如图3-2所示: 在这里插入图片描述   方案三:利用74LS153来设计全加器,连接如图3-3所示:   方案四:利用74LS86,74LS00来设计全加器,连接如图3-4所示: 在这里插入图片描述

第二部分:实验方案中涉及的芯片引脚介绍

1、74LS138(三八译码器)                       在这里插入图片描述   A0-A2:地址输入端。Y0-Y7:输出端(低电平有效)。VCC:接电源。GND:接地。STA(E1) :选通端;STB(E2)、STC(E3) :选通端(低电平有效)。 2、 74LS00(四2输入与非门)                      在这里插入图片描述   实际作用:就是4组2输入的与非门。1A-4A,1B-4B: 输入端。1Y-4Y: 输出端。 3、74LS20(二4输入与非门)                       在这里插入图片描述   实际作用:两个4输入与非门,内含两组4与非门。第一组:1,2,4,5输入6输出。。第二组:9,10,12,13输入8输出。 4、74LS283(4位二进制数加法器) 在这里插入图片描述   A1–A4:运算输入端。B1–B4:运算输入端。C0:进位输入端。Σ1–Σ4:和输出端。C4:进位输出端 5、 74LS153(双4选1数据选择器)                        在这里插入图片描述   1G、2G:两个独立的使能。B、A:公用的地址输入端;。1C0~1C3和2C0~2C3:两个4选1数据选择器的数据输入端;。Y1、Y2:两个输出端。 6、 74LS86(四2输入异或门)                          在这里插入图片描述   A1-A4,B1-B4: 输入。Y1-Y4: 输出端。

四、proteus仿真图及其结果

  四种方案均是按照原理图,选择相应的芯片在实验箱中进行连线,其中原理图中的芯片可能和实验箱中的引脚不符,这时我们组参照上面中的芯片引脚介绍来进行连线。不同方案的连接图如下图所示:   方案一:利用74LS138,74LS00来设计全加器,连接如图4-1所示:   方案二:利用74LS283来设计全加器,连接如图4-2所示: 在这里插入图片描述

  方案三:利用74LS153来设计全加器,连接如图4-3所示:   方案四:利用74LS86,74LS00来设计全加器,连接如图4-4所示: 在这里插入图片描述

五、实验结果分析

  四种方案中,我选择的逻辑点平指示灯(选择的是D_1、D_1)和逻辑点平输入开关(选择的是S_0、S_1、S_1)是一样的,其中逻辑点平指示灯中D_1对应S_i,D_1对应C_i,逻辑点平输入开关对应上述的S_0、S_1、S_1。通过改变逻辑点平输入开关,也就是对应灯的亮灭,来控制逻辑点平指示灯的亮灭,它们的控制方式如右图的真值表图5-1所示。例:如上面的图4-1所示,S_0、S_1、S_1均高电平时,逻辑点平指示灯D_0、D_1都是亮的。     在这里插入图片描述

六、总结体会

  本次试验有很多种设计方案,但是万变不离其宗,在设计时,一定要先列一下它的真值表,真值表不仅可以帮助你列卡诺图写出S0,S1的表达式,同样可以对照真值表来检查你的实验结果是否正确。我主要在连138和20对应的方案一时花了很大的精力,后面的三种方案比较顺利,在方案一时花费了将近1个半小时,中间遇到了很多问题,例如:   1.我认为连接实物电路前,最最重要的一点就是知道芯片的引脚对应的是什么。我开始连接138时,默认了实验箱上138芯片右边的8个孔为输出Y0~Y7。后来才知道这是错误的,使用了一下百度才连上线。   2.在连接138和20时,连接了好几遍,发现D_0、D_1都不亮。我一度想要放弃 😭,后来听老师的建议,先换了一个138芯片,发现D_0按照真值表的变化亮了,但是D_1不行。然后我用万能表测量了一下实验箱上20芯片对应插口的电压,发现20芯片中有的插口没有压差,导致D_1不亮。最后我换了20芯片对应实验箱的插口才成功。在连接138和20时,我不断尝试,不断改进,不断努力,从中我学习到了很多很多,有时候一次的失败可能是因为没有找对方法。   3.在连接153时,用了2个153,,由于在实验箱中2个153的位置十分接近,导致连线是十分困难。我一开始连接好电路后,D_0、D_1虽然是亮的,但是并不是按照真值表的变化,后来我才发现是线太多,导致了线和线之间串接了,才有了不同于真值表的变化。



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