译码器和数据选择器.docx
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译码器和数据选择器
实验四译码器及其应用
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.熟悉数码管的使用
二、实验原理
译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。
它的作用是把给定的代码进行“翻译”,变成相应的状态,使输出通道中相应的一路有信号输出。
译码器可分为通用译码器和显示译码器两类。
前者又分为变量译码器和代码变换译码器。
1.
变量译码器(又称二进制译码器),用以表示输入变量的状态,如2线—4线、3线-8线和4线-16线译码器。
若有n个输入变量,则有2n个不同的组合状态,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。
使能端。
(a)(b)
图4—13—8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列
表4—1为74LS138功能表
当S1=1,S2+S3=0时,器件使能,地址码所指定的输出端有信号(为0)输出,其它
所有输出端均无信号(全为1)输出。
当s=0,S2+S3=x时,或S1=x,S2+S3=1时,
译码器被禁止,所有输出同时为1。
表4—1
输入
输出
Si
S2+S3
A
A
A
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
1
0
0
0
0
0
1
1
1
1
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0
0
0
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1
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0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
X
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
X
1
X
X
X
1
1
1
1
1
1
1
1
二进制译码器实际上也是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,器件就成为一个数据分配器(又称多路分配器),如图4-2所示。
若在Si输入端输入数据信息,§2=S3=0,地址码所对应的输出是Si数据信息的反码;若从S2端输入
数据信息,令S1=1、S3=0,地址码所对应的输出就是S2端数据信息的原码。
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。
根据输入地址的不同组合译出唯一地址,故可用作地址译码器。
接成多路分配器,可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点。
4-3所示,实现的逻辑函数是
二进制译码器还能方便地实现逻辑函数,如图
Z=ABCABCABC+ABC
利用使能端能方便地将两个3/8译码器组合成一个4/16译码器,如图4-4所示。
Yo**«Y?
¥(***Yis
I1丄I』11I门1 YoYi¥7YjY-tYfi Y? YdYiYiYjYiYsYeYt 74LS138 (1) 7^LSI38 (2) AoAiA2Si SaSa AaAtAiSlSjSi n -+□V° 71ii j1 DnDiDaDa 图4—4用两片74LS138组合成4/16译码器 2.数码显示译码器 a.七段发光二极管(LED)数码管 LED数码管是目前最常用的数字显示器,图4—5(a)、(b)为共阴管和共阳管的电路, (c)为两种不同出线形式的引出脚功能图。 一个LED数码管可用来显示一位0〜9十进制数和一个小数点。 小型数码管(0.5寸和0.36 寸)每段发光二极管的正向压降,随显示光(通常为红、绿、黄、橙色)的颜色不同略有差别,通常约为2〜2.5V,每个发光二极管的点亮电流在5〜10mALED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能,还要有相当的驱动能 力。 □ \ g b e c h d ■ IIIIIed0ch (c)符号及引脚功能 图4—5LED数码管 b.BCD码七段译码驱动器 此类译码器型号有74LS47(共阳),74LS48(共阴),CC4511(共阴)等,本实验系采用 CC4511BCD码锁存/七段译码/驱动器。 驱动共阴极LED数码管。 图4—6为CC4511引脚排列 : 订14丨口]1? |III乂|9丨 VnnfSabcde )CC4511 号C莎可呼p勺缈 ~l\2\3]4|5|6|7|g|~ 图4—6CC4511引脚排列 其中 ABCD—BCD码输入端 a、bc、d、e、f、g—译码输出端,输出“1”有效,用来驱动共阴极LED数码管。 LT—测试输入端,LT=“0”时,译码输出全为“1” BI—消隐输入端,BI=“0”时,译码输出全为“0” LE—锁定端,LE=“1”时译码器处于锁定(保持)状态,译码输出保持在LE=0时的 数值,LE=0为正常译码。 表4—2为CC4511功能表。 CC4511内接有上拉电阻,故只需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。 译码器还有拒伪码功能,当输入码超过1001时,输出全为“0”, 数码管熄灭。 表4—2 输入输出 LE BT Lt D C B A a b c d e f g 显示字形 X X 0 X X X X 1 1 1 1 1 1 1 ri口 X 0 1 X X X X 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 |-| 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 II i 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 "l l二 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 Ti_i 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 11"1 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 I-, 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 II 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 H 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 |=1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 消隐 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 消隐 1 1 1 X X X X 锁存 锁存 1. 在本数字电路实验装置上已完成了译码器CC4511和数码管BS202之间的连接。 实验时,只要接通+5V电源和将十进制数的BCD码接至译码器的相应输入端AB、CD即可显示0〜9的数字。 四位数码管可接受四组BCD码输入。 CC4511与LED数码管的连接如图4—7所示。 CC4511的对应输入口, LE、Bl、LT接至三个逻辑开关的输出插口,接上+5V显示器的电 源,然后按功能表6-2输入的要求揿动四个数码的增减键(“+”与“―”键)和操作与 LE、BI、LT对应的三个逻辑开关,观测拨码盘上的四位数与LED数码管显示的对应数字 是否一致,及译码显示是否正常。 2.74LS138译码器逻辑功能测试 将译码器使能端Si、S2、◎及地址端A2、A、A分别接至逻辑电平开关输出口,八个 输出端Y7Y0依次连接在逻辑电平显示器的八个输入口上,拨动逻辑电平开关,按表1逐项测试74LS138的逻辑功能。 3.3/8线译码器组合成一个4线一16线译码器,并进行实验。 五、实验预习要求 1.复习有关译码器和分配器的原理。 2.根据实验任务,画出所需的实验线路及记录表格。 六、实验报告 1.画出实验线路,把观察到的波形画在坐标纸上,并标上对应的地址码。 2.对实验结果进行分析、讨论。 实验五数据选择器及其应用 一、实验目的 1.掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法 2.学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法 二、实验原理 数据选择器又叫“多路开关”。 数据选择器在地址码(或叫选择控制)电位的控制下, 从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。 数据选择器的功能类似一个多掷开关,如图5-1所示,图中有四路数据Do〜D3,通过选择控制信号A1、A(地址码)从四路数据中选中某一路数据送至输出端Q。 数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件,它有2选1、4选1、8选1、 16选1等类别。 数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成,也有用传输门开关和门电路混合而成的。 1.八选一数据选择器74LS151 74LS151为互补输出的8选1数据选择器,引脚排列如图5—2,功能如表5-1。 图5-14选1数据选择器示意图 选择控制端(地址端)为A〜Ao,按二进制译码,从8个输入数据D0〜D7中,选择一个需要的数据送到输出端Q,S为使能端,低电平有效。 Vec6DbDrAl 74LSI51 DjDjDtDtiUQ5CMD 】|? \3|4[q6|7\«| 图5-274LS151引脚排列 输入输出 S A2 A A0 Q Q 1 X X X 0 1 0 0 0 0 D D0 0 0 0 1 D Dh 0 0 1 0 D D2 0 0 1 1 D D3 0 1 0 0 D D4 0 1 0 1 D D5 0 1 1 0 D D6 0 1 1 1 D D7 1)使能端S=1时,不论A2〜Ao状态如何,均无输出(Q=0,Q=1),多路开关被禁 止。 2)使能端S=0时,多路开关正常工作,根据地址码Az.Ai、A的状态选择Do〜Dz中 某一个通道的数据输送到输出端Q。 如: AA1A=000,则选择D0数据到输出端,即Q=D0o 如: A2A1A3-001,则选择D数据到输出端,即Q-D,其余类推。 2.双四选一数据选择器74LS153 所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。 引脚排列 如图5-3,功能如表5-2。 iS、2S为两个独立的使能端;Al、A为公用的地址输入端;1Db〜1D3和2Db〜2D3分别 为两个4选1数据选择器的数据输入端;Q、Q为两个输出端。 1)当使能端1S(2S)=1时,多路开关被禁止,无输出,Q=0。 2)当使能端1S(2S)=0时,多路开关正常工作,根据地址码A、A的状态,将相 应的数据D0〜D3送到输出端Q。 女口: A1A0=00则选择DO数据到输出端,即Q=Dbo A1A0=01则选择D数据到输出端,即Q=D,其余类推。 数据选择器的用途很多,例如多通道传输,数码比较,并行码变串行码,以及实现逻辑函数等。 3.数据选择器的应用一实现逻辑函数 例1: 用8选1数据选择器74LS151实现函数 FABACBC 采用8选1数据选择器74LS151可实现任意三输入变量的组合逻辑函数。 作出函数F的功能表,如表5-3所示,将函数F功能表与8选1数据选择器的功能表相比较,可知 (1)将输入变量CB、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A、A。 。 (2)使8选1数据选择器的各数据输入D0〜D分别与函数F的输出值一一相对应。 输入 输出 C B A F 0 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 即: AAiAo=CBA D0=Dz=0 Di=D2=D3=D4=D5=D6=1 则8选1数据选择器的输出Q便实现了函数FABACBC接线图如图5-4所示。 Q A— Au B—— Ai Y4LS151 C—— Aa DuDiDaDjD* DeD7 o|J 2 4 5 6 7 4]= J 图5-4用8选1数据选择器实现FABACBC 应将函数的输入变 F输出值来赋值。 、D接“1”及D0、 Q便实现了函数 显然,采用具有n个地址端的数据选择实现n变量的逻辑函数时,量加到数据选择器的地址端(A),选择器的数据输入端(D)按次序以函数 例2: 用8选1数据选择器74LS151实现函数FABAB (1)列出函数F的功能表如表5-4所示。 (2)将A、B加到地址端A、Ao,而A接地,由表5—4可见,将 D3接地,其余数据输入端D4〜D7都接地,则8选1数据选择器的输出 FABBA 接线图如图5—5所示。 FABCABCABCABC 函数F有三个输入变量ABG而数据选择器有两个地址端A、A少于函数输入变量个数,在设计时可任选A接Ai,B接Ao。 将函数功能表改画成5—6形式,可见当将输入变量ABC中B接选择器的地址端A、A,由表5—6不难看出: D=0,Di=D=C,D3=1 则4选1数据选择器的输出,便实现了函数FABCABCABCABC接线图如图5—6 所示。 4| IO15|141J112I111Lalp| An空U邛Nt*2Di2Dn2Q 74lrSl53 IFAi IDsIDjIDilDoLQGND 1 3|4|□678 图5—6用4选1数据选择器实现FABCABCABCABC 当函数输入变量大于数据选择器地址端(A)时,可能随着选用函数输入变量作地址的 方案不同,而使其设计结果不同,需对几种方案比较,以获得最佳方案。 三、实验设备与器件 1.+5V直流电源2.逻辑电平开关 3.逻辑电平显示器4.74LS151(或CC4512),74LS153(或CC4539) 四、实验内容 1.测试数据选择器74LS151的逻辑功能 接图5—7接线,地址端A、A、Ao、数据端D〜D7、使能端S接逻辑开关,输出端Q 接逻辑电平显示器,按74LS151功能表逐项进行测试,记录测试结果。 +5V jgIislidialtaiiilio! 9I Vcc口斗EhOftDtAoAah? 74LS1SJ DiDiDiDiQ*萼GMD 图5—774LS151逻辑功能测试 2.测试74LS153的逻辑功能 测试方法及步骤同上,记录之。 3.用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路 1)写出设计过程 2)画出接线图 3)验证逻辑功能 4.用双4选1数据选择器74LS153实现全加器 1)写出设计过程 2)画出接线图 五、预习内容 1.复习数据选择器的工作原理; 2.用数据选择器对实验内容中各函数式进行预设计; 六、实验报告 用数据选择器对实验内容进行设计、写出设计全过程、画出接线图、进行逻辑功能测试;总结实验收获、体会。
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- 译码器 数据 选择器