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实验三：数据选择器和译码器应用1. 能力培养目标● 理解数据选择器和译码器的逻辑功能● 运用数据选择器和译码器的逻辑关系设计实际应用2. 项目任务要求（1）测试4选1数据选择器的逻辑功能，通过示波器观测每种组合下数据选择器的输出波形（2）测试2-4线译码器的逻辑功能（3）将2-4线译码器扩展组成3-8线译码器，利用两个2-4线译码器扩展组成3-8线译码器（4）利用2-4线译码器设计并实现组合逻辑电路B A F ⊕=【选做】3. 项目分析（1） 数据选择器及主流芯片数据选择器是一种多输入、单输出的组合逻辑电路，其应用主要包括通过级联进行通道扩展数据输入端的个数；或者配合门电路实现逻辑函数，组成函数发生器。
数据选择器中常见的芯片有双4选1数据选择器74LS153芯片。
74LS153中的引脚G 用于控制输出。
当G 为高电平时，禁止输出，引脚Y 输出为低电平；当G 为低电平时，允许输出，由数据选择端B 、A 决定C 0、C 1、C 2、C 3中的哪个数据送往数据输出端Y 。
14131211109161234567双4选1数据选择器 74LS153Vcc2GA2C 32C 22C 12C 01Y1GB1C 31C 21C 11C 01582YGND图2-3-1 74LS153引脚结构图 表2-3-1 4选1数据选择器真值表选择输入 数据输入 选通 输出 B A C 0 C 1 C 2 C 3 G Y X X X X X X H L L L L X X X L L L L H X X X L H L H X L X X L L L H X H X X L H H L X X L X L L H L X X H X L H H H X X X L L L H HX X X HLH（2） 译码器及主流芯片译码器中常见的芯片有双2-4线译码器74LS139，其引脚结构图和真值表分别如下：14131211109161234567双2-4线译码器 74LS139Vcc2G2A2B2Y 02Y 12Y 21Y 31G1A1B1Y 01Y 11Y 21582Y 3GND图2-3-2 74LS139引脚结构图 表2-3-2 2-4线译码器真值表输入端输出端允许G选择B AY 0（____________________0BA G Y =） Y 1（_________________1B A G Y =） Y 2（_________________2B A G Y =）Y 3（______________3B A G Y =）H X X H H H H L L L L H H H L L H H L H H L H L H H L H LH HH H H L在74LS139中，引脚G 用于控制输出。
74138的工作原理如下图所示：从上图可看出，74138有三个输入端：A0、A1、A2和八个输出端Q0~Q7。
当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为Q0=0，而Q1~Q7=1。
即Q0对应于A0、A1、A2为000状态，低电平有效。
A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。
图中S1、S2、S3为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。
只有S1为高电平，S2、S3均为低电平时，才能进行译码，否则不论输入羰输入为何值，每个输出端均为1。
下图是输入端A0、A1、A2为000，控制端S1=1、S1=0、S2=0的电平示意图（红色数字为端口电平），大家可按下图进行分析，也可以分析输出端另外七种组合时的输出情况。
74138 三线-八线译码器真值表：一、译码器的定义及功能1. 定义：具有译码功能的逻辑电路称为译码器。
译码即编码的逆过程，将具有特定意义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。
2. 分类：3. 功能：二进制译码器一般原理图一个n→2n译码器结构如上图，n个输入端，2n个输出端。
它是一个多输出逻辑组合电路，对每种可能的输入条件，有且仅有一个输出信号为逻辑“1”，所以我们可以把它当作最小项产生器，一个输出就相应于提取一个最小项。
4. 译码器电路结构：首先我们先来分析两输入译码器结构，由于2输入变量A、B共有4种不同状态的组合，因而可以译出4个输出信号，所以简称为2/4线译码器。
2线-4线译码器逻辑图由图可以写出输出端逻辑表达式：根据输出逻辑表达式可以列出功能表。
由表可知，时无论A、B为何种状态，输出全为1，译码器处于非工作状态。
而当时，对应于AB 的某种状态组合，其中只有一个输出量为0，其余各输出量均为1。
例如：AB=0时，输出Y0=0，Y1~Y3=1，由此可见，译码器是通过输出端的逻辑电平来识别不同的代码。
在我们讲述的这种结构中，输出0表示有效电平，所以就叫做低电平有效。
2线-4线译码器功能表二、集成电路译码器1.74138集成译码器下图为常用的集成译码器74LS138的逻辑图和引脚图。
实验四编码器、译码器、数码管一、实验目的1．掌握编码器、译码器和七段数码管的工作原理和特点。
2．熟悉常用编码器、译码器、七段数码管的逻辑功能和他们的典型应用。
3. 熟悉“数字拨码器”（即“拨码开关”）的使用。
二、实验器材1. 数字实验箱 1台2. 集成电路：74LS139、 74LS248、 74LS145、 74LS147、 74LS148 各1片74LS138 2片3. 电阻： 200Ω 14个4. 七段显示数码管：LTS—547RF 1个三、预习要求1．复习编码器、译码器和七段数码管的工作原理和设计方法。
2. 熟悉实验中所用编码器、译码器、七段数码管集成电路的管脚排列和逻辑功能。
3. 画好实验用逻辑表。
四、实验原理和电路按照逻辑功能的不同特点，常把数字电路分成两大类：一类叫做组合逻辑电路，另一类叫做时序逻辑电路。
组合逻辑电路在任何时刻其输出信号的稳态值，仅决定于该时刻各个输人端信号的取值组合。
在这种电路中，输入信号作用以前电路的状态对输出信号无影响。
通常，组合逻辑电路由门电路组成。
（一）组合逻辑电路的分析方法：a．根据逻辑图，逐级写出函数表达式。
b．进行化简：用公式法或图形法进行化简、归纳。
必要时，画出真值表分析逻辑功能。
（二）组合逻辑电路的设计方法：从给定逻辑要求出发，求出逻辑图。
一般分以下四步进行。
a．分析要求：将问题分析清楚，理清哪些是输入变量，哪些是输出函数。
进行逻辑变量定义（即定义字母A、B、C、D ……所代表的具体事物）。
b. 根据要求的输入、输出关系，列出真值表。
c. 进行化简：变量比较少时，用图形法；变量多时，可用公式法化简。
化简后，得出逻辑式。
d. 画逻辑图：按逻辑式画出逻辑图。
进行上述四步工作，设计已基本完成，但还需选择元件——数字集成电路，进行实验论证。
值得注意的是，这些步骤的顺序并不是固定不变的，实际设计时，应根据具体情况和问题难易程度进行取舍。
（三）常用组合逻辑电路：1．编码器编码器是一种常用的组合逻辑电路，用于实现编码操作。
74138的工作原理如下图所示：从上图可看出，74138有三个输入端：A0、A1、A2和八个输出端Q0~Q7。
当输入端A0、A1、A2的编码为000时，译码器输出为Q0=0，而Q1~Q7=1。
即Q0对应于A0、A1、A2为000状态，低电平有效。
A0、A1、A2的另外7种组合见后面的真值表。
图中S1、S2、S3为使能控制端，起到控制译码器是否能进行译码的作用。
只有S1为高电平，S2、S3均为低电平时，才能进行译码，否则不论输入羰输入为何值，每个输出端均为1。
下图是输入端A0、A1、A2为000，控制端S1=1、S1=0、S2=0的电平示意图（红色数字为端口电平），大家可按下图进行分析，也可以分析输出端另外七种组合时的输出情况。
74138 三线-八线译码器真值表：一、译码器的定义及功能1. 定义：具有译码功能的逻辑电路称为译码器。
译码即编码的逆过程，将具有特定意义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号。
2. 分类：3. 功能：二进制译码器一般原理图一个n→2n译码器结构如上图，n个输入端，2n个输出端。
它是一个多输出逻辑组合电路，对每种可能的输入条件，有且仅有一个输出信号为逻辑“1”，所以我们可以把它当作最小项产生器，一个输出就相应于提取一个最小项。
4. 译码器电路结构：首先我们先来分析两输入译码器结构，由于2输入变量A、B共有4种不同状态的组合，因而可以译出4个输出信号，所以简称为2/4线译码器。
2线-4线译码器逻辑图由图可以写出输出端逻辑表达式：根据输出逻辑表达式可以列出功能表。
由表可知，时无论A、B为何种状态，输出全为1，译码器处于非工作状态。
而当时，对应于AB 的某种状态组合，其中只有一个输出量为0，其余各输出量均为1。
例如：AB=0时，输出Y0=0，Y1~Y3=1，由此可见，译码器是通过输出端的逻辑电平来识别不同的代码。
在我们讲述的这种结构中，输出0表示有效电平，所以就叫做低电平有效。
2线-4线译码器功能表二、集成电路译码器1.74138集成译码器下图为常用的集成译码器74LS138的逻辑图和引脚图。
集成电路课程设计1. 目的与任务本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。
2. 设计题目与要求2.1设计题目及其性能指标要求器件名称：含两个2-4译码器的74HC139芯片 要求电路性能指标：（1） 可驱动10个LSTTL 电路（相当于15pF 电容负载）； （2） 输出高电平时，|I OH |≤20μA ，V OH ，min =4.4V ； （3） 输出底电平时，|I OL |≤4mA ，V OL ，man =0.4V ； （4） 输出级充放电时间t r =t f ，t pd ＜25ns ；（5） 工作电源5V ，常温工作，工作频率f work =30MHz ，总功耗P max ＝150mW 。
2.2设计要求1. 独立完成设计74HC139芯片的全过程；2. 设计时使用的工艺及设计规则： MOSIS:mhp_n12；3. 根据所用的工艺，选取合理的模型库；4. 选用以lambda(λ)为单位的设计规则；5. 全手工、层次化设计版图；6. 达到指导书提出的设计指标要求。
3. 设计方法与计算 3.1 74HC139芯片简介74HC139是包含两个2线-4线译码器的高速CMOS 数字电路集成芯片，能与TTL 集成电路芯片兼容，它的管脚图如图1所示，其逻辑真值表如表1所示：图1 74HC139芯片管脚图 表1 74HC139真值表计时只需分析其中一个2—4译码器即可，从真值表我们可以得出Cs 为片选端，当其为0时，芯片正常工作，当其为1时，芯片封锁。
A1、A0为输入端，Y0-Y3为输出端，而且是低电平有效。
2—4译码器的逻辑表达式，如下所示：01010A A C A A C Y s s ⋅⋅=++= 01011A A C A A C Y s s ⋅⋅=++=01012A A C A A C Y s s ⋅⋅=++= 01013A A C A A C Y s s ⋅⋅=++=74HC139的逻辑图如图2所示：图2 74HC139逻辑图3.2 电路设计本次设计采用的是m12_20的模型库参数进行各级电路的尺寸计算，其参数如下： NMOS: εox =3.9×8.85×10﹣12F/m μn =605.312×10﹣4㎡/Vst ox =395×10﹣10m V tn =0.81056V PMOS: εox =3.9×8.85×10﹣12F/m μp =219×10﹣4㎡/Vst ox =395×10﹣10m V tp =﹣0.971428V 3.2.1 输出级电路设计根据要求输出级电路等效电路图如图3所示，输入Vi 为前一级的输出，可认为是理想的输出，即V IL =Vss, V IH =V DD 。
实验四组合逻辑电路研究（设计性实验）一、实验目的1．掌握用SSI器件实现组合逻辑电路的方法。
2．熟悉各种MSI组合逻辑器件的工作原理和引脚功能。
3．掌握用MSI组合逻辑器件实现组合逻辑电路的方法。
4．进一步熟悉测试环境的构建和组合逻辑电路的测试方法。
二、实验所用仪器设备1．Multisim10中的虚拟仪器2．Quartus II中的功能仿真工具3．GW48-EDA实验开发系统三、实验说明1. 组合逻辑电路的设计一般可按以下步骤进行（1）逻辑抽象：将文字描述的逻辑命题转换成真值表。
（2）选择器件类型：根据命题的要求和器件的功能决定采用哪种器件。
（3）根据真值表和所选用的逻辑器件写出相应的逻辑表达式：当采用SSI集成门电路设计时，为了使电路最简，应将逻辑表达式化简，并变换成与门电路相对应的最简式；当采用MSI组合逻辑器件设计时，则不用化简，只需将由最小项构成的函数式变换成MSI器件所需要的函数形式。
（4）根据化简或变换后的逻辑表达式及选用的逻辑器件画出逻辑电路图。
2. 常见的SSI和MSI的型号（1）常见的SSI：四2输入异或门74LS86，四2输入与非门74LS00，六非门74LS04，二4输入与非门74LS20，四2输入或非门74LS02，四2输入与门74LS08等。
（2）常见的MSI：二2-4译码器74LS139，3-8译码74LS138，4-16译码器74LS154，8-3线优先编码器74LS148，七段字符译码器74LS248，四位全加器74LS283，四2选1数据选择器74LS157，双4选1数据选择器74LS153，8选1数据选择器74LS151，16选1数据选择器74LS150等。
四、实验内容（一）基本命题1．设计一个多输出的逻辑网络，它的输入是8421BCD码，它的输出定义为：（1）F1：检测到输入数字能被3整除。
（2）F2：检测到输入数字大于或等于4。
（3）F3：检测到输入数字小于7。
通信与信息工程学院2012 /2013学年第二学期软件设计实验报告模块名称二对四译码器专业电子信息工程学生班级B100109学生学号学生姓名指导教师梅中辉、王奇、周晓燕、孔凡坤实验目的：本软件设计的目的和任务： 1.使学生全面了解如何应用该硬件描述语言进行高速集成电路设计； 2.通过软件使用、设计与仿真环节使学生熟悉 EDA-VHDL 开发环境； 3. 通过对基本题、综合题的设计实践，使学生掌握硬件系统设计方法（自底向上或自顶向下），熟悉 VHDL 语言三种设计风格，并且培养学生应用 VHDL 语言解决实际问题的能力。
实验设备： 1：微型计算机2：quartus II 开发软件实验课题： 2 对 4 译码器实验描述：设计一个 2 对 4 译码器（输入： A B 输出： Y3 Y2 Y1 Y0 ），真值表如图：A B Y3 Y2 Y1 Y00 0 1 1 1 00 1 1 1 0 11 0 1 0 1 11 1 0 1 1 1一：实验目的1：能了解组合逻辑中译码器电路的设计原理。
2：能利用 CPLD数字发展实验系统设计一个二对四译码器。
3：能自行验证所设计电路的正确性。
二：实验内容及要求设计一个 2-4 译码器，并验证输出数值的正确性。
三：实验器材1. 软件： Altera公司的Quartus ||软件。
2. 芯片： Altera公司的EP2C8T144C8。
1）、选择 Block Diagran/Schenatic File，单击 OK 按钮，打开图形2）、进入原理图编辑页面如下：导入逻辑门电路符号、输入/输出符号，用导线连接各逻辑单元如下：工程建立与编译建立工程：在 D 盘建立 test 文件夹，进入 quartusII7.2 主界面，新建编辑代码页面，选择 VHDL file ，点击 OK代码输完后存盘，文件名必需为 test8（文件名必须与实体名一致），目录为，按 project 菜单下 set as top-level entity 命令。
组合逻辑电路1、74LS147有9个输入端，引脚排列图如下图所示，其中优先级别最高的是——[单选题]ABCD正确答案：B2、下图示逻辑电路的逻辑式为——[单选题]ABCD正确答案：C3、下图示逻辑电路的逻辑式为——[单选题]A F=BC F=D F=正确答案：B4、能表示少数服从多数的逻辑关系的表达式为——[单选题]ABCD正确答案：D5、译码器74HC138的使能端取值为( )时，处于允许译码状态。
——[单选题]A 011B 100C 101D 010正确答案：B6、逻辑电路如下图所示，其功能相当于——[单选题]A 门B 与非门C 异或门D 或门正确答案：C7、在下图中，能实现函数的电路为——[单选题]A 电路B 电路C 电路D 都不是正确答案：C8、某同学参加三类课程考试，规定如下：文化课程( )及格得2分，不及格得0分；专业理论课程( )及格得3分，不及格得0分；专业技能课程( )及格得5分，不及格得0分。
若总分大于6分则可顺利过关( )。
则根据功能正确的真值表是——[单选题]ABCD正确答案：B9、下图示逻辑电路的逻辑式为——[单选题]ABCD正确答案：C10、为了使74LS138 3-8译码器 6端输出为低电平，输入端A2A1A0应置——[单选题]A 011B 110C 111D 000正确答案：B11、在登录你的电子信箱的过程中，要有两个条件，一个是用户名，一个是与用户名对应的密码，要完成这个事件( )，它们体现的逻辑关系为——[单选题]A 与”关系B “或”关系C “非”关系D 不存在逻辑关系正确答案：A12、电路中不包含记忆单元也不含有反馈支路是( )的特点。
——[单选题]A 组合逻辑电路B 时序逻辑电路C 触发器D 施密特触发器正确答案：A13、在三个输入量只有1个为1或3个全为1时，输出为1，实现这一功能的组合逻辑电路是——[单选题]A 加法器B 数据比较器C 奇校验器D 编码器正确答案：C14、逻辑表达式 Y=AB+BC+AC，可以实现的功能是——[单选题]A 三人表决器B 二人表决器C 抢答器D 抢答器E 奇偶数校验正确答案：A15、以下有关组合逻辑电路的特点，错误的是——[单选题]A 电路中没有记忆单元B 结构上只能由门电路组成C 即存在输入到输出的通路又有从输出到输入的反馈回路D 在任何时刻的输出状态只取决于这一时刻的输入状态，而与电路的原来状态无关正确答案：C16、将十进制数的十个数字编成二进制代码的过程叫——[单选题]A 二进制编码B 奇偶校验编码C 莫尔斯编码D 二—十进制编码(或BCD编码)正确答案：D17、电话室有三种电话，按照由高到低优先级排序依次是火警急救和工作电话，能够实现该控制功能的电路是——[单选题]A 普通编码器B 优先编码器C 译码器D 寄存器正确答案：B18、将4位BCD码的十组代码翻译成0~9十个对应的输出信号的电路,称为( )译码器。
集成电路课程设计----含2个2-4线译码器的74HC139芯片一．目的与任务本课程设计是《集成电路分析与设计》的实践课程，其主要目的是为了在了解了集成电路的基本结构的基础上进一步的学习集成电路的设计，本次设计通过对TANNER TOOLS PRO工具的使用让我们能够从简单入手到能设计一个完整的芯片，。
并进行电路仿真对比。
二．课程设计题目、内容及要求2.1 设计题目1．器件名称：一个3－8译码器的74HC138芯片；2．要求的电路性能指标：（1）可驱动10个LSTTL电路（相当于15pF电容负载）；（2）输出高电平时，︱IoH︱≤20uA，Voh，min＝4.4V；（3）输出低电平时，︱IoL︱≤4mA，Vol，max＝0.4V；（4）输出级充放电时间tr = tf,tpd<25ns;（5）工作电源5V，常温工作，工作频率fwork =30MHz,总功耗Pmax＝150mW。
2.2 设计内容（1）功能分析及逻辑设计（2）电路设计（3）估算功耗与延时（4）电路模拟与仿真（5）版图设计（全手工、层次化设计）（6）版图检查：DRC与LVS（7）后仿真（选做）（8）版图数据提交2.3 设计要求（1）独立完成设计74HC138 芯片的全过程；（2）设计时使用的工艺及设计规则：MOSIS:mamin08；（3）根据所用的工艺，选取合理的模型库；（4）选用以lambda(λ)为单位的设计规则；（5）全手工、层次化设计版图；（6）达到指导书提出的设计指标要求。
三、74HC139电路简介3.1 通用74HC139芯片的引脚图74HC139芯片包含两个2-4译码器，它的通用引脚图入图1其中，（1A0、1A1）和（2A0、2A1）分别为两个译码器的地址输入端，而1E （以下取名为Csa ）和2E （以下取名为Csb ）分别为两个译码器的使能端（低电平有效），1Y0~1Y7和2Y0~2Y7为译码器的数据输出端。
3.2通用74HC139的真值表 通用74HC139的真值表如表一3.3通用74HC139的逻辑表达式根据表一，我们可以很容易得到一下的逻辑表达式 Y0=E+A1+A0=01A A E ∙∙ Y1=E+A1+0A =01A A E ∙∙ Y2=E+1A +A0=01A A E ∙∙ Y3=E+1A +0A =01A A E ∙∙3.4通用74HC139的逻辑图，如图2所示图二所示为通用74HC139芯片的其中一个译码器的逻辑图。
实验一、TTL集成逻辑门的功能与参数测试一、实验目的①掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法。
②掌握TTL器件的使用规则。
③熟悉数字电路实验装置的结构，基本功能和使用方法。
二、实验原理本实验采用四输入双与非门74LS20，即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。
芯片的引脚排列如图1.1所示。
图1.1 74LS20芯片引脚排列图1. 与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能为：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。
4输入端与非门的逻辑表达式为ABCDY=(1.1) 2．TTL与非门的主要参数（1）低电平输出电源电流I CCL和高电平输出电源电流I。
CCH与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。
I CCL是指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。
I CCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流。
I CCL和I CCH的大小标志着器件静态功耗的大小，通常I CCL＞I CCH。
器件的最大功耗为P CCL＝V CC×I CCL，手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。
I CCL测试电路如图1.2(a)所示，I CCH测试电路如图1.2(b)所示。
注意：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压V CC只允许在+5V±10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。
- 1 -（2）低电平输入电流I IL 和高电平输入电流I IH 。
低电平输入电流I IL 的测试电路如图1.3(a)所示，高电平输入电流I IH 的测试电路如图1.3(b)所示。
I I L 是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。
在由多级门构成的电路中，I IL 相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。
