实验4 组合逻辑电路设计(编码器和译码器)
实验4组合逻辑器件的应用(I)-译码器及其应用—74LS138、74LS148
3 实验设备与器件
3 实验设备与器件
KHM-2B型模拟实验装置
4 实验内容及步 骤
4 实验内容及步骤
实验项目
74LS138译码器逻辑功能测试； 用74LS138构成时序脉冲分配器； 用两片74LS138构成一个4-16线译码器（两组结合）； 74LS148优先编码器的逻辑功能测试。 数码显示小实验。
掌握用集成译码器、编码器组合逻辑电路的
方法；
熟悉数码管的使用。
2 实验原理
2 实验原理
译码器
一个多输入、多输出的组合逻辑电路；
作用：“翻译”；
用途：1. 代码转换 2. 终端数字显示 3. 数据分配
4. 存储器寻址 5. 组合控制信号；
分类：通用译码器和显示译码器，通用译码器又有变 量译码器、代码变换译码器。
4 实验内容及步骤
5 实验报告要求
5 实验报告要求
复习有关译码器和分配器的原理； 用译码器、优先译码器对实验内容中各函数式进行
预设计。
认真仔细、整洁干净、内容充实、数据准确
下次实验内容：组合逻辑电路的应用-74LS151/153
谢谢！
2 实验原理
74LS138组合4/16译码器
如图，问第一片和第二片分别负责哪些状态？
2 实验原理
8-3线优先编码器-74LS148
74LS148的逻辑图和引脚图
真值表
2 实验原理
数码显示译码器
LED数码管
（a）共阴 （b）共阳
2 实验原理
数码显示译码器
BCD码七段译码驱动器
引脚图
Z A B C A B C A BC ABC
Y0 A2 A1 A0 Y1 A2 A1 A0 Y2 A2 A1 A0 Y3 A2 A1 A0
实验四 组合逻辑电路设计
实验四组合逻辑电路设计一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的设计方法。
2、掌握实现组合逻辑电路的连接和调试方法。
3、通过功能验证锻炼解决实际问题的能力。
二、实验任务1、用基本门电路设计一个四变量的多数表决电路。
2、设计一个车间开工启动控制电路。
3、设计一个加减器。
4、试设计一个8421BCD码的检码电路。
5、用Multisim8进行仿真，并在实验仪器上实现。
三、实验原理组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式的一种，它的特点是：电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号（变量）的组合，而与电路的历史状态无关。
组合逻辑电路的设计是在给定问题（逻辑命题）情况下，通过逻辑设计过程，选择合适的标准器件，搭接成实验给定问题（逻辑命题）功能的逻辑电路。
通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行。
其流程图如。
（1）列真值表。
设计的要求一般是用文字来描述的。
设计者很难由文字描述的逻辑命题直接写出逻辑函数表达式。
由于真值表在四种逻辑函数表示方法中，表示逻辑功能最为直观，故设计的第一步为列真值表。
首先，对命题的因果关系进行分析，“因”为输入，“果”为输出，即“因”为逻辑变量，“果”为逻辑函数。
其次，对逻辑变量赋值，即用逻辑0和逻辑1分别表示两种不同状态。
最后，对命题的逻辑关系进行分析，确定有几个输入，几个输出，按逻辑关系列出真值表。
（2）由真值表写出逻辑函数表达式。
（3）对逻辑函数进行化简。
若由真值表写出的逻辑函数表达式不最简，应利用公式法或卡诺图法进行逻辑函数化简，得出最简式。
如果对所用器件有要求，还需将最简式转换成相应的形式。
（4）按最简式画出逻辑电路图。
图3.4.1 组合逻辑电路设计流程图通常情况下的逻辑设计都是在理想情况下进行的，但是由于半导体参数的离散性以及电路存在过渡过程，造成信号在传输过程中通过传输线或器件都需要一个响应时间——延迟。
所以，在理想情况下设计出的电路有时在实际应用中会出现一些错误，这就是组合逻辑电路中的竞争与冒险，应在逻辑设计中要特别注意的。
编码器和译码器教案
编码器和译码器教学目标：1、理解编码器、译码器、显示器的电路结构和工作原理；2、掌握组合逻辑电路的分析方法；教学重点：编码器、译码器、显示器的功能和正确使用教学难点：编码器、译码器的工作原理分析教学过程：一、复习各种进制之间的转换二、新授课基础知识基本组合逻辑电路在实际生产和日常生活中所遇到的逻辑问题无穷无尽，解决这些问题相应的数字电路也不可胜数，但若按电路逻辑功能分类，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
组合逻辑电路在任一时刻的输出仅取决于该时刻电路的输入，而与电路过去的输入状态无关；时序逻辑电路在任一时刻的输出不仅取决于该时刻电路的输入，而且还取决于电路原来的状态，或者说与电路过去的输入及输出也有关系。
本任务涉及的是组合逻辑电路，时序逻辑电路将在后续任务中学习。
组合逻辑电路应用十分广泛，常见的基本组合逻辑电路有编码器、译码器、数据选择器、数据分配器和加法器等。
㈠编码器在二进制运算系统中，每一位二进制数只有0和1两个数码，只能表达两个不同的信号或信息。
如果要用二进制数码表示更多的信号，就必须采用多位二进制数，并按照一定的规律进行编排。
把若干个0和1按一定的规律编排在一起，组成不同的代码，并且赋予每个代码以固定的含意，这就叫做编码。
例如，可以用三位二进制数的八组编码表示十进制数的0~7，把十进制数的0编成二进制数码000，把十进制数的1编成二进制数码001，……，把十进制数7编成二进制数码111。
这样，每组二进制数码都被赋予了十进制数0~7的固定含意。
能完成上述编码功能的逻辑电路称为编码器。
⒈二进制编码器将所需信号编为二进制代码的电路称为二进制编码器。
一位二进制代码可以表示两个信号，两位二进制代码有00、01、10、11四种组合，因而可以表示四个信号。
以此类推，用n位二进制代码，则有2n种数码组合，可以表达2n个不同的信号。
反之，要表示N个信息所需的二进制代码应满足2n N。
图5-20是3位二进制编码器示意图，I0~I7是编码器的8路输入，分别代表十进制数0~7的八个数字（或八个要区分的不同信号）；Y0、Y1、Y2是编码器的三个输出。
译码器、数据选择实现组合逻辑电路的设计(完整电子教案)
译码器、数据选择实现组合逻辑电路的设计（完整电子教案）7.1 利用译码器实现输出控制【项目任务】市电互补控制器中共有4种工作模式，编号0为停机、1为太阳工作、2为市电互补、3为市电模式。
当停机模式时，市电和光伏电不导入；当太阳工作模式，市电不导入，光伏电导入；当市电互补模式，市电和光伏电都导入；当市电模式，市电导入，光伏发电部导入。
利用译码器实现上述组合逻辑电路功能。
图7.1译码器实现输出控制【信息单】一、编码器在数字系统中，把二进制码按一定的规律编排，使每组代码具有特定的含义，称为编码。
具有编码功能的逻辑电路称为编码器。
编码器是一个多输入多输出的组合逻辑电路。
按照编码方式不同，编码器可分为普通编码器和优先编码器；按照输出代码种类的不同，可分为二进制编码器和非二进制编码器。
1．普通编码器普通编码器分二进制编码器和非二进制编码器。
若输入信号的个数N与输出变量的位数n满足N=2n，此电路称为二进制编码器；若输入信号的个数N与输出变量的位数n不满足N=2n，此电路称为非二进制编码器。
普通编码器任何时刻只能对其中一个输入信息进行编码,即输入的N个信号是互相排斥的。
若编码器输入为4个信号，输出为两位代码，则称为4线-2线编码器(或4/2线编码器)。
2．优先编码器优先编码器是当多个输入端同时有信号时，电路只对其中优先级别最高的信号进行编码的编码器。
3．集成编码器10线-4线集成优先编码器常见型号为54/74147、54/74LS147，8线-3线常见型号为54/74148、54/74LS148。
4．编码器举例(1)键控8421BCD 码编码器10个按键S 0～S 9代表输入的10个十进制数0～9，输入为低电平有效，即某一按键按下，对应的输入信号为0，输出对应的8421码，输出为4位码，所以有4个输出端A 、B 、C 、D 。
真值表见表7.1，由真值表写出各输出的逻辑表达式为 9898S S S S =+=A76547654S S S S S S S S =+++=B 76327632S S S S S S S S =+++=C 9753197531S S S S S S S S S S =++++=D表7.1键控8421BCD 码编码器真值表(2)二进制编码器用n 位二进制代码对2n 个信号进行编码的电路称为二进制编码器。
组合逻辑电路设计实验报告
一、实验目的1. 理解组合逻辑电路的基本原理和组成。
2. 掌握组合逻辑电路的设计方法，包括逻辑表达式的推导和门电路的选择。
3. 学习使用逻辑门电路实现基本的逻辑功能，如与、或、非、异或等。
4. 通过实验验证组合逻辑电路的设计和功能。
二、实验原理组合逻辑电路是一种数字电路，其输出仅取决于当前的输入，而与电路的历史状态无关。
常见的组合逻辑电路包括逻辑门、编码器、译码器、多路选择器等。
三、实验设备1. 74LS系列逻辑门芯片（如74LS00、74LS02、74LS04、74LS08等）2. 逻辑电平显示器3. 逻辑电路开关4. 连接线四、实验内容1. 半加器设计（1）设计要求：实现两个一位二进制数相加，不考虑进位。
（2）设计步骤：a. 根据真值表，推导出半加器的逻辑表达式：S = A ⊕ B，C = A ∧ B。
b. 选择合适的逻辑门实现半加器电路。
c. 通过实验验证半加器的功能。
2. 全加器设计（1）设计要求：实现两个一位二进制数相加，考虑进位。
（2）设计步骤：a. 根据真值表，推导出全加器的逻辑表达式：S = A ⊕ B ⊕ Cin，Cout = (A ∧ B) ∨ (B ∧ Cin) ∨ (A ∧ Cin)。
b. 选择合适的逻辑门实现全加器电路。
c. 通过实验验证全加器的功能。
3. 译码器设计（1）设计要求：将二进制编码转换为相应的输出。
（2）设计步骤：a. 选择合适的译码器芯片（如74LS42）。
b. 根据输入编码和输出要求，连接译码器电路。
c. 通过实验验证译码器的功能。
4. 多路选择器设计（1）设计要求：从多个输入中选择一个输出。
（2）设计步骤：a. 选择合适的多路选择器芯片（如74LS157）。
b. 根据输入选择信号和输出要求，连接多路选择器电路。
c. 通过实验验证多路选择器的功能。
五、实验结果与分析1. 半加器实验结果通过实验验证，设计的半加器电路能够实现两个一位二进制数相加，不考虑进位的功能。
实验四编码器,译码器,数码管(定稿)
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。
器件译码器编码器及数码管显示实验报告
ck a b g f 译码器编码器及数码管显示实验一、实验目的（1）掌握组合逻辑电路的分析测试、设计方法和步骤；（2）掌握编码器、译码器等常用中规模集成电路的性能及使用方法； （3）掌握数码显示、译码器的应用。
二、实验仪器与元器件 （1）HBE 硬件基础电路实验箱； （2）元器件：74LS138、74LS148。
三、实验概述（1）编码编码是指赋予选定的一系列二进制代码以固定的含义。
74LS148（8-3编码器）为8-3线优先编码器，8个输入端为D 0-D 7,8种状态，与之对应的输出为A 0、A 1、A 2，共三位二进制数。
（2）译码译码是编码的逆过程，即将某二进制翻译成电路的某种状态。
在数字电路中译码器是一种应用广泛的多输入、多输出的组合逻辑电路。
它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。
通常译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。
前者又分为变量译码器和代码变换译码器。
（3）数码显示译码器LED 数码管是目前最常用的数字显示器，下图为共阴管和共阳管的电路及两种不同出现形式的引出脚功能图。
共阴数码管连接电路 共阳数码管连接电路a b e d c h cka b g f a b e d c hckck共阴极符号及引脚功能 共阳极符号及引脚功能四、实验内容1.测试变量译码器的逻辑功能（1）根据74LS138的逻辑，写出各输出端的逻辑表达式，列出真值表，根据真值表对逻辑电路进行测试，验证其功能。
由图2-6-3可知逻辑表达式：Y 0=ABC ，Y 1=ABC ，Y 2=ABC ，Y 3=ABC ，Y 4=ABC ，Y 5=ABC ，Y 6=ABC ，Y 7=ABC 。
真值表： A B C Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 11111111a b gchdef a bgch def1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 11 1 0 1 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0分析：由于A、B、C之间是与、非的关系，对于不同的A、B、C的值，只会有一种情况是0。
实验4 组合逻辑电路设计
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。
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实验四 组合逻辑电路设计（编码器和译码器）
一、【实验目的】
1、 验证编码器、译码器的逻辑功能。
2、 熟悉常用编码器、译码器的逻辑功能。
二、【实验原理】
1.编码器
编码器是组合电路的一部分，就是实现编码操作的电路，编码实际上是和译码相反的过程。
按照被编码信号的不同特点和要求，编码也分成三类：
（1）二进制编码器：如用门电路构成的4-2线，8-3线编码器等。
（2）二—十进制编码器：将十进制0~9编程BCD 码，如10线十进制-4线BCD 码编码器74LS147等。
（3）优先编码器：如8-3线优先编码器74LS148等。
2.译码器
译码器是组合电路的一部分。
所谓译码，就是把代码的特定含义“翻译”出来的过程，而实现译码操作的电路称为译码器。
译码器分成三类：
（1）二进制译码器：如中规模2-4线译码器74LS139，3-8线译码器74LS138等。
（2）二—十进制译码器：实现各种代码之间的转换，如BCD 码——十进制译码器74LS145等。
（3）显示译码器：用来驱动各种数字显示器，如共阴数码管译码器驱动74LS48，共阳数码管译码驱动74LS47等。
三、【实验内容与步骤】
1.编码器实验
将10—4线（十进制—BCD 码）编码器74LS147集成片插入IC 空插座中，管脚排列如下图4-1所示。
按下图4-2接线，其中输入端1~9通过开关接高低电平（开关开为“1”、开关关为“0”），输出Q D 、Q C 、Q B 、Q A 接LED 发光二极管。
接通电源，按表输入各逻辑电平，观察输出结果并填入表4-1中。
45678QC QB Ucc
NC
QD
3
2
1
GND
QA
图4-1 74LS147集成芯片管脚分布图
图4-1 10—4线（十进制—BCD码）编码器接线图
注：表中×为状态随意。
2.译码器实验
将3—8线二进制译码器74LS138集成片插入IC空插座中，管脚排列如下图4-3所示。
按图4-4接线，输入端G1、G2A、G2B、A、B、C接逻辑开关，输出Y0~Y7接LED 发光二极管，接通电源，按表输入各逻辑电平，观察输出结果并填入表4-2中。
使能端信号G、G2A、G2B满足表中条件时，译码器选通。
A B C G2A G2B G Y7Ucc
Y0
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
GND
Y6
图4-3 74LS138集成芯片管脚分布图
图4-4 3—8线二进制译码器接线图 表4-2 3—8线二进制译码器功能表
注：G 2=G 2A +G 2B ；表中×为状态随意。
四、【实验设备与器件】
1、±5V直流电源
2、实验板系统
3、74LS138集成芯片
4、74LS147集成芯片
5、排线若干
五、【预习要求】
（1）复习教材中相关章节的内容，熟悉常用编码器和译码器的工作原理；
（2）熟悉实验中使用的74LS系列集成片的管脚分布。
（3）熟悉实验整体内容和步骤。
六、【实验报告要求】
（1）整理实验数据，列出验证得到的编码和译码功能表。
（2）比较用门电路组成组合电路和应用专用集成电路各有什么优缺点。
（3）总结编码器和译码器电路实验的心得。