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实验三MSI组合逻辑芯片的应用一、实验目的1.进一步熟悉组合逻辑电路的设计流程方法、步骤；2.学会应用MSI组合逻辑芯片来设计符合要求的逻辑电路；3.进一步熟悉组合逻辑电路的测试方法、功能验证及冒险消除方法；4.进一步熟悉使用Multisim仿真软件辅助设计电路。
二、实验任务（建议学时：2学时）基本实验任务(任选两个完成)1.三个开关控制一盏灯。
（用一片74LS86和两片74LS00完成设计）设计一个三室一厅卫生间照明控制电路，要求分别安装在三个卧室的开关A、B、C都能独立控制灯Y的亮、灭。
（用一片74LS11和一片74LS04完成设计）2.设计一个四人表决器。
（用两片74LS08和一片74LS32完成设计）当对表决事件表示同意的人数≥3人时表决有效，指示灯点亮。
3.设计一个用电超载报警电路。
（用两片74LS00完成设计）现有三个用电设备，其电功率分别为200W、350W、300W。
要求当总用电量超过500W 时报警灯立即点亮。
4.设计一个水泵控制电路。
（用一片74LS04和两片74LS00完成设计）有一水箱有大小两台水泵M L和M S供水，如图2-1所示。
水箱中设置了3个水位检测元件Ａ、Ｂ、Ｃ。
水位低于检测元件时，检测元件给出高电平；水面高于检测元件时，检测元件给出低电平。
现要求当水位超过Ｃ点时两水泵停止工作；水位低于Ｃ点而高于Ｂ点时M S 单独工作；水位低于Ｂ点而高于Ａ点时M L单独工作；水位低于Ａ点时M L和M S同时工作。
图2-1扩展实验任务（电类本科生必做，任选一个）1.设计一个交通灯工作状态监视电路。
（用一片74LS04和两片74LS00完成设计）路口红、绿、黄三种颜色交通灯分别表示车辆“停止”、“通行”、“缓行”三种行车状态。
正常情况下，任何时刻同一方向有且只有一盏灯被点亮，且不能全灭，否则被认为交通灯系统发生故障。
一旦系统发生故障，要求点亮“交通灯工作状态”报警灯。
2.设计一个4位数字密码锁。
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。
第三章常用组合逻辑模块及其应用3.1 实训概要3.1.1 实训总体要求由于中规模组合逻辑器件的产品种类繁多，使用方便可靠，因而得到了广泛的应用。
中规模组合逻辑器件常用的有译码器、数据选择器、数据分配器和编码器等，学生必须学会查阅器件手册和阅读技术资料，以了解将要使用的器件的工作原理及逻辑功能；掌握多片中规模组合逻辑器件级联和功能扩展技术。
实训的总体要求是借助于器件技术资料，尤其是器件的功能表，能正确使用这些器件，并能运用设计技巧来设计电路，正确接线，完成实训任务要求的功能。
3.1.2 实训重点借助于器件手册提供的功能表和技术资料，合理设计、正确接线。
通过实训案例来介绍这些基本电路的逻辑功能及应用。
学会中规模组合逻辑电路的分析方法、设计方法、组装和测试方法。
3.1.3 实训知识准备在本章实训之前，要求学生理解了译码器和数据选择器的工作原理和逻辑功能，能熟练地掌握其功能表和各器件的输入、输出端的功能，并且能正确地使用，应用组合逻辑部件设计组合逻辑电路。
3.1.4 实训考核标准根据设计的电路，正确接线，通过观察输出现象，与理论分析结果比较，要求结果一致。
3.2 实训案例操作分析本章实训案例操作分析可参见第二章2.2节。
3.3 组合逻辑电路的设计与测试3.3.1 实训目的1、掌握组合逻辑电路的设计与测试方法3.3.2 实训原理1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。
设计组合电路的一般步骤如图3.3.1所示。
图3.3.1 组合逻辑电路设计流程图根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。
最后，用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。
设计步骤：根据题意列出真值表如表3.3.1所示，再填入卡诺图表3.3.2中。
第三模块：组合逻辑电路一、本模块学习目标1、了解组合逻辑电路的定义2、掌握组合逻辑电路的分析3、掌握组合逻辑电路的设计4、熟悉逻辑函数式的最佳化问题5、熟悉中规模组合逻辑电路(译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较器)的原理、功能和应用6、中规模组合逻辑电路(译码器、编码器、全加器、数据选择器和数值比较器)的原理、功能和应用7、了解组合逻辑电路的瞬态现象--竞争冒险二、本模块重难点内容1、组合逻辑电路在逻辑功能和电路结构上的特点（与时序逻辑电路的区别）2、组合逻辑电路的设计方法和步骤，以及在使用小规模集成电路进行设计和用中规模集成组合逻辑电路模块进行设计的区别。
3、几中常见的中规模集成组合逻辑电路的逻辑功能和使用方法（会读功能表，掌握扩展功能能的接法和附加控制端的各种应用，用于组合逻辑电路设计的原理等。
）4、定性了解组合逻辑电路中的竞争—冒险现象及常用的消除方法三、本模块问题释疑1、列举逻辑函数的四种表示方法？答：逻辑真值表、逻辑式、逻辑图、卡诺图和波形图。
2、什么是组合逻辑电路？答：在任何时刻，输出状态只决定于同一时刻名输入状态的组合，而先前状态无关的逻辑电路称为组合逻辑电路。
3、列出分析组合逻辑电路的步骤？答：分析步骤如下：a)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式；b)化简和变换名逻辑表达式；c)列出真值表；d)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。
4、列出设计组合逻辑电路的步骤。
答：组合逻辑电路的设计步骤如下：a)根据对电路逻辑功能的要求，列出真值表；b)由真值表写出逻辑表达式；c)简化和变换逻辑表达式，从而画出逻辑图。
5、为什么说在组合逻辑电路设计中正确列出真值表是最为关键的一步？答：在组合逻辑电路的设计中，真值表是逻辑表达式和逻辑电路图的基础。
6、什么是组合逻辑电路中的竞争冒险？引起竞争冒险的原因？答：由于从输入到输出的过程中，不同通路上门的级数不同，或者门电路平均延迟时间的差异，使信号从输入经不同通路传输到输出级的时间不同，可能会使逻辑电路产生错误输出，称为竞争冒险。
实验二利用MSI设计组合逻辑电路一、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1、数字电路实验箱、数字万用表、示波器2、虚拟器件：74LS00，74LS197，74LS138，74LS151三、实验原理中规模的器件，如译码器、数据选择器等，它们本身是为实现某种逻辑功能而设计的，但由于它们的一些特点，我们也可以用它们来实现任意逻辑函数。
1、用译码器实现组合逻辑电路译码器试讲每个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号，如图所示。
图（一）3线-8线译码器74LS138当附加控制门Gs的输出为高电平（S=1）时，可由逻辑图写出逻辑表达式如下所示。
从上式看出，70Y -Y 同时又是012S S S 、、这三个变量的全部最小项的译码输出。
所以这种译码器也叫最小项译码器。
如果将012S S S 、、当做逻辑函数的输入变量，则可利用附加的门电路将这些最小项适当的组合起来，便可产生任何形式的三变量组合逻辑函数。
例如可以用3线-8线译码器74LS138实现全加器。
列出真值表（表1），其中A 、B 是加数与被加数，是低位向本位的进位，S 为本位和，位是本位向高位的进位。
表1 全加器真值表 ABCnSCn+10 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 111由真值表可得全加器的最小项之和表达式。
7·4·2·1m m m m Cn B A Cn B A Cn B A S =++=令74LS138的输入S2=A ，S1=B ，S0=Cn ，在器输出端附加两个与非门，按上述全加器的逻辑函数表达式连接，计科实现全加器功能。
如图2所示。
图（二） 74LS138实现全加器逻辑图2、用数据选择器实验组合逻辑电路76531···1Cn m m m m ABC C AB C B A BC A n n n n =+++=++数据选择器的功能是从一组输入数据中选出某一个信号输出，或称为多路开关。
