第3章

数字电路实
验


实验一组合逻辑电路功能分析

一、实验目的

(1)熟悉数字电路实验箱的布局结构和使用方法。
(2)掌握各类门电路逻辑功能的静态测试和动态测试方法。
(3)掌握组合逻辑电路的分析方法和测试方法。
(4)掌握Multisim的原理图的输入方法及实验结果的仿真测试方法(线上)。
二、实验设备及器材

(1)数字电路实验箱及+5V 直流电源。
(2)双踪示波器。
(3)连续脉冲源。
(4)逻辑电平开关
。
(5)0-1指示器
。
(6)四-二输入与非门(74LS00 )、四-二输入异或门(CD4030 )。
(7)安装Multisim软件的计算机。
三、实验原理

(1)逻辑门电路是组成各种数字电路的基本单元。常用的门电路有与门、或门、非
门、与非门、或非门和异或门等。可以用以上常用的门电路来组合成具有其他功能的门电
路。例如,根据与门的逻辑函数表达式F=
A 
·B=A·B,可以用两个与非门组合成一
个与门。当然,还可以组合成更复杂的逻辑关系。
(2)组合逻辑电路的分析是根据所给的逻辑门电路,写出其输入与输出之间的逻辑
函数表达式及其真值表,从而确定该电路的逻辑功能。
(3)组合逻辑电路设计过程是在理想情况下进行的,即假设一切元器件均没有延迟

效应。但实际上并非如此,信号通过任何导线或元器件都需要一段响应时间,由于制造工
艺上的原因,各元器件延迟时间的离散性很大,这就使得在一个组合逻辑电路中,输入信
号发生变化时,有可能产生错误的输出。这种输出出现瞬时错误的现象称为组合逻辑电
路的竞争冒险现象(简称险象)。本实验仅对组合逻辑冒险中的静态0型与1型冒险进行
研究。

(4)组合逻辑电路功能分析的一般步骤如下。
①根据组合逻辑电路图写出逻辑函数表达式。
②根据逻辑函数表达式列出真值表。
③根据真值表或者逻辑函数表达式分析组合逻辑电路的功能。
四、实验内容

1.线下实验方式
1)与非门逻辑功能测试(74LS00)

74LS00是晶体管-晶体管逻辑(transistor-transistorlogic,TTL)类型芯片,为四-二
输入与非门,即在一片集成芯片内含有4个互相独立的二输入与非门。其引脚及内部逻
辑功能如图3.

1所示。与非门的逻辑功能为当输入端有一个或者一个以上是低电平时, 
输出端为高电平;当且仅当输入端全部为高电平时,输出端才为低电平,即“有0出1,全1 
出0”。


图3.00与非门引脚及内部逻辑功能

1 
74LS

(a)74LS00与非门引脚;(b)74LS00与非门内部逻辑功能

图3.1中,1、2、4、5、9、10 、12 、13为输入端;3、6、8、11为输出端;7为接地端;14为电
源端。任
意选择74LS00其中一个与非门进行实验,假设选中输入端为1A 
(1)、1B(2),输
出端为1Y(3)。图3.B。输入端A

2给出了其逻辑图。与非门的输出表达式为Y=A·
和
B 
分别连接数字电路实验箱上的逻辑开关,当开关向上拨时,输入为高电平,即H或
二进制1;当开关向下拨时,输入为低电平,即L或二进制0。输出端连接发光二极管
(ghgd作为01指示器来显示与非门的输出状态。当01指示器亮

litemitiniobe,LED) -


44 


时,表示与非门的输出状态为1,又称高电平,用H表示;当0-1指示器不亮时,表示与非
门的输出状态为0,又称低电平,用L表示。


图3.单个与非门逻辑图

2 

首先按照表3.1的要求,改变输入端
A 
和
B 
的逻辑状态,分别测出输出端电平并填
写。然后判断其逻辑功能,验证是否为“与非”逻辑。

表3.与非逻辑

1 

输入端输出端
A B 
0-1指示器电平(
H 
或L) 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 

2)异或门逻辑功能测试(CD4030)

CD4030 为四-二输入异或门,即在一片集成芯片内含有4个互相独立的二输入异或
门。其引脚及内部逻辑功能如图3.

3所示。异或门的逻辑功能为当两个输入端一个为高
电平,另外一个输入端为低电平时或者两个输入端一个低高电平,另外一个输入端为高电
平时,输出端才是高电平;当两个输入端输入全部都是低电平时或者输入全部都是高电平
时,输出端为低电平,即“相异出1,相同出0”。


图3.

3 
CD4030 
异或门引脚及内部逻辑功能

(a)CD4030 异或门引脚;(b)CD4030 异或门内部逻辑功能

图3.3中,1、2、5、6、8、9、12 、13 为输入端;3、4、10 、11 为输出端;7为接地端;14 为电
源端。


45 


任意选择CD4030 其中一个异或门进行实验,假设选中输入端为1A 
(1)、1B(2), 输
出端为13)。图3.=..

Y(4给出了其逻辑图。异或门的输出表达式为Y=
A 
..BA 
·
B 
+ 
A·B。输入端
A 
和
B 
分别连接数字电路实验箱上的逻辑开关,当开关向上拨时,输入

..
为高电平,即H或二进制1;当开关向下拨时,输入为低电平,即L或二进制0。输出端连
接发光二极管作为0-1指示器来显示异或门的输出状态。当0-1指示器亮时,表示异或
门的输出状态为1,用H表示;当0-1指示器不亮时,表示异或门的输出状态为0,用L 
表示。


图3.单个异或门逻辑图

4 

首先按照表3.2的要求,改变输入端
A 
和
B 
的逻辑状态,分别测出输出端电平并填
写。然后判断其逻辑功能,验证是否为“异或”逻辑。

表3.与非逻辑

2 

输入端输出端
A B 
0-1指示器电平(
H 
或L) 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 

3)半加器逻辑电路
5所示。

(1)分析测试由74LS00 与非门组成的半加器的逻辑电路功能,如图3.
图3.00 
与非门组成的半加器逻辑电路

5 
74LS

①写出图3.
5对应的逻辑函数表达式。

Z1= 
Z2= 
Z3= 
S= 


46 


C= 

3。

②根据逻辑函数表达式列出真值表,填写表3.
表3.真值表

3 

A B 
Z1 
Z2 
Z3 S C 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 

③根据真值表画出逻辑函数S、
C 
的卡诺图并化简,6所示。
如图3.


图3.

6 S 
和
C 
的卡诺图

④首先在数字电路实验箱上选定两个14P 插座,插好两片74LS00 与非门(注意芯片
的凹槽对应插座上的凹槽), 并按照图3.A、
5所示接好导线,
B 
两个输入端分别接逻辑开
关,Z1、Z2、Z3、
S 
和
C 
分别接0-1指示器。然后接通数字电路实验箱的电源,进行逻辑状
态的测试,将测试结果填入表3.3的真值表进行比较,

4,并与表3.验证逻辑功能是否
一致。

表3.结果记录表

4 

A B S C 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 

(2)分析、测试由CD4030 异或门和74LS00 与非门组成的半加器逻辑电路功能,如
图3.
7所示。


图3.00 
与非门组成的半加器逻辑电路

7 
CD4030 
异或门和74LS


47 


首先在数字电路实验箱上选定两个14P 插座,分别插好CD4030 异或门和74LS00 与
非门(注意芯片的凹槽对应插座上的凹槽), 7所示接好导线,A、

并按照图3.
B 
两个输入
端分别接逻辑开关,
S 
和
C 
分别接0-1指示器。然后接通数字电路实验箱的电源,进行逻
辑状态的测试,将测试结果填入表3.4所示真值进行比较,

5,并与表3.验证两者逻辑功能
是否一致。

表3.结果记录表

5 

A B S C 
0 0 
0 1 
1 0 
1 1 

4)全加器逻辑电路
8所示。分析测试由74LS00 与非门组成的全加器逻辑电路功能,如图3.


图3.00 
与非门组成的全加器逻辑电路

8 
74LS

①写出图3.
8对应的逻辑函数表达式。

S= 

X1= 

X2= 

X3= 

Si= 

Ci= 

6。

②根据逻辑函数表达式列出真值表,填写表3.
表3.真值表

6 

Ai 
Bi 
Ci-
1 
X1 
X2 
X3 
Si 
Ci 
0 0 0 
0 0 1 
0 1 0 


48 


续表

Ai 
Bi 
Ci-
1 
X1 
X2 
X3 
Si 
Ci 
0 1 1 
1 0 0 
1 0 1 
1 1 0 
1 1 1 

③根据真值表画出逻辑函数Si、Ci 
的卡诺图并化简,9所示。
如图3.


图3.

9 
Si 
和Ci 
的卡诺图

④在实验箱上选定三个14P 插座,插好三片74LS00 与非门(注意芯片的凹槽对应插
座上的凹槽), 并按照图3.Ai、Bi 
Ci-1三个输入端分别接逻辑开关,Si
8所示接好导线,、
和Ci 
分别接0-1指示器。然后接通数字电路实验箱的电源,进行逻辑状态的测试,将测
试结果填入表3.并与表3.验证两者逻辑功能是否一致。

7, 6的真值表进行比较, 

表3.结果记录表

7 

Ai 
Bi 
Ci-
1 
Si 
Ci 
0 0 0 
0 0 1 
0 1 0 
0 1 1 
1 0 0 
1 0 1 
1 1 0 
1 1 1 

5)观察竞争冒险现象
10 接线。

用一片74LS00 与非门观察组合逻辑电路的竞争冒险现象。首先按照图3.
当B=1、C=1时,
A 
输入方波(f>1MHz )。然后用示波器观察
Z 
的输出波形并用添加
校正项的方法消除竞争冒险现象。

2. 
线上实验方式
(1)与非门逻辑功能测试。首先将高、低电平(这里分别用+5V 和GND 来实现)分
49 


图3.00 
与非门组成的竞争冒险实验逻辑电路

10 
74LS

别和“单刀双掷开关”S1 和S2 同一侧的两端相连,另一端和74LS00 中的任意一个与非门
相连。与非门的输出端接发光二极管,Multisim元件中有多种颜色的发光二极管,实验
者可以根据自己喜好进行选择。这里选择红色发光二极管,即如果与非门的输出端为高
电平,则二极管发出红光, ltisim仿真电路如图3.

与非门逻辑功能测试Mu11 所示。当输
入为4种状态时,观察输出所接发光二极管的状态并进行记录。


图3.与非门逻辑功能测试Mum 
仿真电路

11 
ltisi

(2)分析测试由74LS00 与非门组成的半加器的逻辑电路功能,其Multisim仿真电
路如图3.完成电路功能测试并进行记录。
12 所示。按照线下实验方式3)

(3)其他电路测试方法按照线下实验方式进行仿真,过程类似,这里不再赘述。
五、实验预习要求

(1)简述74LS00 和CD4030 的逻辑功能、主要参数及其测试原理和方法。
(2)复习组合逻辑电路的分析方法。
(3)复习用与非门和异或门等构成半加器、全加器的工作原理。
(4)复习组合电路现象的种类、产生原因及防止方法。
(5)根据实验要求设计好必要的线路。
(6)熟悉Multisim软件原理图输入方法及电路编译、仿真方法。
50

图3.00 
与非门组成的半加器Mutsm 
仿真电路

12 
74LSlii

六、实验报告

按照实验目的、实验原理、实验设备、实验内容、实验数据、实验总结撰写实验报告,具
体要求如下。

(1)整理实验数据、图表,对实验结果进行分析讨论。
(2)总结组合逻辑电路的分析与测试方法。
(3)对冒险竞争现象进行讨论。
七、问题思考与练习

(1)双列直插式数字集成电路芯片引脚编号排列有什么规律? 
(2)集成电路芯片的电源电压的使用范围是多少? 实验室通常要求接多少伏的电源? 
实验二组合逻辑电路的设计与测试

一、实验目的

(1)掌握本实验所用门电路逻辑功能的检测方法。
(2)掌握组合逻辑电路的一般设计方法和测试方法。
(3)掌握Multisim的原理图输入方法及实验结果仿真测试方法(线上)。
二、实验设备及器材

(1)数字电路实验箱及+5V 直流电源。
(2)双踪示波器。
51

(3)逻辑电平开关
。
(4)0-1指示器
。
(5)蜂鸣器。
(6)四-二输入与非门(74LS00 )、三个双四输入与非门(74LS20 )。
(7)安装Multisim软件的计算机。
三、实验原理

1. 
组合逻辑电路设计的定义和一般步骤
一般情况下逻辑电路可以分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。在任何时刻, 
输出状态只决定于同一时刻各输入状态的组合,而与先前的状态无关的逻辑电路称为组
合逻辑电路。组合逻辑电路设计就是根据给出的实际逻辑任务要求或者逻辑问题,求出
实现这一逻辑功能最简的逻辑电路。

组合逻辑电路设计的一般步骤如下。

(1)进行逻辑抽象。根据设计任务要求进行逻辑抽象,确定输入变量和输出变量,并
对各个逻辑变量进行逻辑赋值。
(2)根据输入变量和输出变量的关系列出逻辑变量的真值表。
(
3)根据真值表列出逻辑函数表达式。
(
4)利用卡诺图或者代数化简法求出最简逻辑函数表达式以便获得最简设计结果;如果
对所用元器件的种类有额外的限制,还应将函数表达式转换为与元器件种类相适应的形式。
(5)画逻辑电路图。根据化简或转换后的逻辑函数表达式,画出用选定的元器件构
成的电路图。
(6)用实验来验证设计的正确性。实验时,首先应根据所设计的逻辑电路图选用标
准元器件构成逻辑电路,然后验证设计的正确性。
2. 
组合逻辑电路设计举例
设计一个监测交通信号灯工作状态的组合逻辑电路,要求仅用与非门实现。

下面给出求解的具体步骤。

(1)取红、黄、绿三种颜色灯的状态为输入变量,分别用A、B、
C 
表示。规定灯亮为
1,灯不亮为0。取故障信号为输出变量,用
Y 
表示。规定正常工作状态下,A、B、
C 
中只
有一个灯亮,
Y 
为0;发生故障时,
Y 
为1。

(2)根据题意写出真值表,8所示。
如表3.

表3.真值表

8 

A B C Y 
0 0 0 1 
0 0 1 0 
0 1 0 0 
0 1 1 1 


52 


续表

A B C Y 
1 0 0 0 
1 0 1 1 
1 1 0 1 
1 1 1 1 

(3)根据真值表写出逻辑函数表达式
A..C+..
Y=..B..ABC 
+A..C+ABC 
3

(4)利用卡诺图化简,如图3.
BC 
+AB..(1)
13 所示。


图3.

13 Y 
的卡诺图

简化结果为

..B..

Y=A..
C 
+AC 
+AB 
+BC 
(3-2) 
根据题目要求用与非门来实现,需要将化简后的逻辑函数表达式转换为“与非”式

A..B....A..(

Y=C+AC 
+AB 
+BC 
=C·AC·AB·BC 
3-3)

(5)根据逻辑函数表达式, 
..B..
如图3.
画出用与非门构成的逻辑电路图, 14 所示。


图3.交通信号灯工作状态监测逻辑电路

14 

四、实验内容

1. 
线下实验方式
1)设计一个监视交通信号灯工作状态的监测电路,要求利用74LS20 实现

(1)首先对74LS20 芯片功能进行检测。74LS20 是双四输入与非门,即在一片集成
53 


芯片内含两个互相独立的四输入与非门。其引脚及内部逻辑功能如图3.

15 所示。


图3.20 
与非门引脚及内部逻辑功能

15 
74LS

(a)74LS20 与非门引脚;(b)74LS20 与非门内部逻辑功能

图3.15 中,1、2、4、5、9、10 、12 、13 为输入端;6、8为输出端;7为接地端;14 为电源端; 
3、11 为空脚。

74LS20 与非门功能检测方法。可以通过对输入信号0111 、1011 、1101 、1110 、1111 进
行检测,观察输出信号是否为1、1、1、1、0,即可判断其“与非”逻辑功能是否正常(全1出
0,有0出1)。

检测步骤如下。在数字电路实验箱实验面板上的适当位置选定三个14P 插座,根据
芯片凹槽位置的朝向插好芯片。按照图3.16 接线,并将输入端A、B、C、
D 
接数字实验面
板上的逻辑电平开关的任意4个(开关拨上为1,LED 亮;开关拨下为0,LED 灭)。输出
端接0-1指示器插口的任意一个(LED 亮表示输出为1,LED 灭表示输出为0)。接通数
字电路实验箱的电源,进行逻辑功能检测,将检测结果填入表3.

9。


图3.20 
与非门功能检测逻辑电路

16 
74LS


54 


表3.20 
与非门功能检测结果记录表

9 
74LS

输入输出
1A1B1C1D1Y0 1 1 1 
1 0 1 1 
1 1 0 1 
1 1 1 0 
1 1 1 1 
输入输出
2A2B2C2D2Y0 1 1 1 
1 0 1 1 
1 1 0 1 
1 1 1 0 
1 1 1 1 
注意:实验用的三片74LS20 中的6个与非门要全部进行检测。如果发现芯片功能
异常,则要及时更换芯片,以保证后面实验的顺利进行。
14 进行接线。将输入端A、

(2)交通信号灯工作状态监测电路设计检测。按照图3.
B、
C 
分别接入逻辑电平开关的任意3个插口上,输出端
Y 
接在0-1指示器上。拨动逻辑
电平开关进行输入,开关拨上为1,LED 亮;开关拨下为0,LED 灭。输出端
Y 
驱动LED 
亮为1,不亮则为0。进行逻辑功能测试, 10 。
将实验结果填入表3.

表3.交通灯工作状态检测电路测试结果记录表

10 

输入输出
A B C F 
0 0 0 
0 0 1 
0 1 0 
0 1 1 
1 0 0 
1 0 1 
1 1 0 
1 1 1 

55

注意:实验过程中,测得的8组逻辑值必须全部正确,否则,需要检查电路接线是否
正确或者芯片功能是否正常,然后重新测试。

2)设计一个四人无弃权表决电路

(1)多数赞成则提案通过,即有三人或四人同意,则提案通过。本设计要求用四组二
端输入与非门实现,其设计步骤如下。
①设A、B、C、
D 
代表四个人的投票结果,赞成为1,不赞成为0;
F 
为表决结果,当有三
人或者四人赞成时提案通过,
F 
为1, 如表3.
否则
F 
为0。根据题意列出真值表, 11 所示。

表3.真值表

11 

A B C D F 
0 0 0 0 0 
0 0 0 1 0 
0 0 1 0 0 
0 0 1 1 0 
0 1 0 0 0 
0 1 0 1 0 
0 1 1 0 0 
0 1 1 1 1 
1 0 0 0 0 
1 0 0 1 0 
1 0 1 0 0 
1 0 1 1 1 
1 1 0 0 0 
1 1 0 1 1 
1 1 1 0 1 
1 1 1 1 1 

②根据真值表列出逻辑函数表达式
F=ABCD 
..+ABCD 
..+ABCD 
..+ABCD..+ABCD 
(3-4)
③利用卡诺图进行化简,如图3.
17 所示。


图3.

17 F 
的卡诺图


56 


简化结果为

F 
=BCD 
+ACD 
+ABD 
+ABC 
(3-5) 
根据题目要求用与非门来实现,需要将化简后的逻辑函数表达式转换为“与非”式

F=BCD·ACD·ABD·ABC 
如图3.
(3-6)

④根据表达式,画出由与非门构成的四人表决逻辑电路图, 18 所示。
图3.与非门构成的四人表决逻辑电路

18 

(2)四人表决电路功能检测。芯片74LS20 功能检测参照线下实验方式1)中对
74LS20 功能的检测。要求对三片芯片中的6个与非门全部进行检测,若发现功能异常, 
则应立刻更换芯片。
按照图3.18 连接好电路,将输入端A、B、C、
D 
分别接入逻辑电平开关的任意4个插
口上,输出端
F 
接在0-1指示器上。拨动逻辑电平开关进行输入,开关拨上为1,LED 亮; 
开关拨下为0,LED 灭。输出端
Y 
驱动LED 亮为1, 12 进行测试,

不亮则为0。按照表3.
并将实验结果记录在表中。

表3.四人表决电路测试结果记录表

12 

A B C D F 
0 0 0 0 
0 0 0 1 
0 0 1 0 
0 0 1 1 
0 1 0 0 
0 1 0 1 
0 1 1 0 
0 1 1 1 
1 0 0 0 
1 0 0 1 


57 


续表

A B C D F 
1 0 1 0 
1 0 1 1 
1 1 0 0 
1 1 0 1 
1 1 1 0 
1 1 1 1 

3)设计一个保险箱的数字密码锁(选做) 

设计一个保险箱的数字密码锁,规定该锁有A、B、C、
D 
四个代码的输入端和一个开
箱钥匙孔信号
E 
的输入端,锁的代码由实验者自行编写(例如,1001 )。当用钥匙开箱时
(E=1), 如果代码符合该锁设定的代码,保险箱被打开(Z1=1), 如果不符合,电路将发出
报警信号(Z2=1)。要求用最少的与非门来实现,检测并记录实验结果(提示:实验时锁
被打开,用实验箱上的继电器吸合与发光二极管点亮表示;在未按规定按下开关时,防盗
蜂鸣器响)。

2. 
线下实验方式
(1)根据组合逻辑电路的设计步骤,完成对交通信号灯工作状态监测电路的设计。
交通信号灯工作状态监测的Multisim仿真电路如图3.完
成对交通信号灯工作状态监测电路设计的逻辑功能测试
19 
。
所示。按照线下实验方式1) 
图3.交通信号灯工作状态监测的Mum 
仿真电路

19 
ltisi


58 


图3.ltisim仿真电路在构建过程中需要注意以下几点。

19 中的Mu

①利用三个单刀双掷开关S1、S2、S3 接高低电平来仿真实现红、黄、绿三种颜色交通
信号灯的灯亮和灯灭。
②需要两块74LS00 和一块74LS20 芯片,三个芯片的VCC 统一接5V 电源,GND 统
一接地。
③74LS20 中用到了第一个四输入与非门的三个输入端1A、1B 
和1C,剩余一个1D 
输入端,切记要接高电平即VCC,防止1D 
悬空带来的干扰。

(2)根据组合逻辑电路的设计步骤,完成四人无弃权电路的设计。四人表决无弃权
Multisim仿真逻辑电路图如图3.完成对四人表决无弃权
电路设计的逻辑功能测试。
20 所示。按照线下实验方式2) 
图3.与非门构成的四人表决无弃权Mum 
仿真逻辑电路

20 
ltisi

图3.ltisim仿真逻辑电路在构建过程中需要注意以下几点。

① 
20 中的Mu1S2S3S利用四个单刀双掷开关S、、、4 接高低电平来仿真实现四人表决的结果。
②需要三块74LS20 芯片,三个芯片的VCC 统一接5V 电源,GND 统一接地。
③74LS20 中用到了第一个四输入与非门的三个输入端1A、1B 
和1C,剩余一个1D 
输入端,切记要接高电平即VCC,防止1D 
悬空带来的干扰。如果第二个与非门四个输入
端都未使用,则不需要处理(如U3 的第二个与非门四输入端都虚空即可)。

(3)其他电路测试方法按照线下实验内容进行仿真,过程类似,这里不再赘述。
59 


五、实验预习要求

(1)简述74LS20 的逻辑功能、主要参数及其测试原理和方法。
(2)复习组合逻辑电路的设计方法。
(3)复习用与非门构成非门的工作原理。
(4)根据实验要求设计好必要的线路。
(5)熟悉Multisim软件原理图输入方法及电路编译、仿真方法。
六、实验报告

按照实验目的、实验原理、实验设备、实验内容、实验数据、实验总结撰写实验报告,具
体要求如下。

(1)写出实验电路的设计过程。
(2)画出实验电路的逻辑电路图。
(3)整理实验测试结果。
(4)总结组合逻辑电路的设计与测试方法。
七、问题思考与练习

(1)根据逻辑电路图画出各个实验电路的接线图。
(2)在实验过程中,对芯片的闲置端应如何处理? 
实验三译码器及其应用

一、实验目的

(1)掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法。
(2)掌握使用二进制译码器实现组合逻辑函数的方法。
(3)理解使用二进制译码器作为数据分配器的方法。
(4)掌握显示译码器的逻辑功能,熟悉数码管的使用方法。
(5)掌握Multisim的原理图输入方法及实验结果仿真测试方法(线上)。
二、实验设备与器件

() 数字电路实验箱及+5V 直流电源。

() 双踪示波器。

() 逻辑电平开关。

()0-1指示器。

() 译码显示器。

() 集成芯片74LS138×2 、CD4511 、74LS20×2 。

() 安装Multisim软件的计算机。


60 


三、实验原理

1. 
译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路
译码器的作用是把给定的代码“翻译”成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信
号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途,不仅可以用于代码转换、终端的数字显示, 
还可以用于数据分配,存储器寻址和组合控制信号等。可以根据不同的功能选用不同种
类的译码器。

2. 
译码器可以分为通用译码器和显示译码器两大类
通用译码器可以分为变量译码器和代码交换译码器。变量译码器(又称二进制译码
器)用来表示输入变量的状态,如2线-4线译码器、3线-8线译码器和4线-16 线译码器。
若有
n 
个输入变量,则有2n 
个不同组合状态,就有2n 
个输出端供其使用。而每一个输出
所代表的函数对应于
n 
个输入变量的最小项或最小项的非。以二进制译码器3线-8线
译码器(简称3-8译码器)74LS138 为例进行分析。
21 所示。

(1)74LS138 的芯片引脚排列及逻辑符号如图3.


图3.138 
的芯片引脚排列及逻辑符号

21 
74LS

(a)74LS138 的芯片引脚排列;(b)74LS138 的逻辑符号

(2)74LS138 有3个代码输入端,8个译码输出端,故称为3线-8线译码器,其功能如
表3.

13 所示。

表3.138 
二进制译码器功能

13 
74LS

序号
输入输出
S1 
..S2+..S3 
A0 
A1 
A2 
..Y0 
..Y1 
..Y2 
..Y3 
..Y4 
..Y5 
..Y6 
..Y7 
0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 
1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 
2 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 


61 


续表

序号
输入输出
S1 
..S2+..S3 
A0 
A1 
A2 
..Y0 
..Y1 
..Y2 
..Y3 
..Y4 
..Y5 
..Y6 
..Y7 
3 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 
4 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 
5 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 
6 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 
7 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 
禁止0 × × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 
× 1 × × × 1 1 1 1 1 1 1 1 

A0~Y0~..S1 S2..S2

A2 为代码输入端,..Y7 为译码输出端,、..、S3 为使能端。当S1=0、..
....

S2+..

和S3 任意,或S3=1、S1 任意时,译码器被禁止,输出端全部为高电平;只有当S1=1、
..S3=0时,译码器使能,才会使输入二进制代码所指定的输出端有低电平输出,表示

S2+..
“译中”,而其他输出端则全部为高电平。

(3)将二进制译码器74LS138 作为数据分配器。
利用使能端中的一个输入端输入数据信息,二进制译码器就成为数据分配器(又称多
路分配器)。
S2=S3=22(
若在S1 端输入数据信息,须使....0,如图3.a)所示,则地址码所对应的输
....

出是S1 端数据信息的反码。若从S3 端输入数据信息,须令S1=0、S2=0,则地址码所对
..22(b)

应的输出是S3 端的数据信息的原码,如图3.所示。若数据信息是时钟脉冲,则数
据分配器便成为时钟脉冲分配器。


图3.138 
构成数据分配器

22 
74LS

(..

a)S1端输入数据;(b)S3端输入数据

(4)二进制译码器74LS138 实现组合逻辑函数。
62