利用msi设计组合逻辑电路
实验六 MSI组合逻辑电路的逻辑功能测试
实验六MSI 组合逻辑电路的逻辑功能测试一、实验目的熟悉中规模全加器、译码器、数据选择器组件的逻辑功能、外形及外引线排列。
二、实验仪器与器材1．XST-5B 数字电路实验装置、实验模板 2．集成电路：74LS283、74LS138、74LS153、74LS151 3．导线若干、+5V 电源 三、预习要求预习半加器、全加器、译码器、数据选择器的逻辑功能。
四、实验内容与步骤 1．全加器的逻辑功能测试表6-1是全加器的真值表，其中i A ，i B 表示两个加数，1i C -表示来自低位的进位，i S ，i C 表示相加后得到的和及进位。
1i i i i S A B C -=⊕⊕ 1()i i i i i i C A B C A B -=⊕+将全加器的输入端i A ，i B ，1i C -分别接逻辑电平，输出i S ，i C 接状态显示灯（LED ），按表6-1所列i A ，i B ，1i C -的状态，测试i S ，i C 的相应状态，将测试结果与表6-1进行比较。
2．译码器逻辑功能测试表6-2是3线/8线译码器74LS138的真值表。
按表中给定的输入状态。
测试输出，将测得的结果与表6-2进行比较。
表6-23．数据选择器逻辑功能测试①表6-3是4选1数据选择器74LS153的功能表，按表中给定的输入状态。
测试输出，将测得的结果与表6-3进行比较。
表6-3②八选一数据选择器74LS151功能测试（自己根据管脚排列和测试结果写出功能表及函数表达式）五、实验报告1、整理实验结果、图表，并对实验结果进行分析讨论。
2、写出各芯片的函数表达式。
3、总结本次实验体会。
高二物理竞赛课件电路中常用MSI组合逻辑器件及应用
E3 E2 E1 E0 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 ×××× ×××× ×××× ×××× ×××× ××××
Dn An Bn C n An BnCn An Bn C n An BnCn Cn1 Bn C n An C n An Bn 当用异或门实现电路时，写出相应的函数式为
Dn An Bn Cn Cn1 An BnCn AnBn Cn BnCn
An (Bn Cn ) BnCn An (Bn Cn ) BnCn
该电路输入为8421 BCD码，输出为余3码，因此它是 一个四输入、四输出的码制变换电路，其框图如图4-7(a) 所示。根据两种BCD码的编码关系，列出真值表，如表4-5 所示。由于8421 BCD码不会出现1010~1111这六种状态， 因此把它视为无关项。
② 选择器件，写出输出函数表达式。
题目没有具体指定用哪一种门电路，因此可以从门 电路的数量、种类、速度等方面综合折衷考虑，选择最 佳方案。该电路的化简过程如图4-7(b)所示，首先得出最 简与或式，然后进行函数式变换。变换时一方面应尽量 利用公共项以减少门的数量，另一方面减少门的级数， 以减少传输延迟时间，因而得到输出函数式为
10 1 (b)
1 ×× E0
③ 画逻辑电路。
该电路采用了三种门电路，速度较快，逻辑图如图4-8所示。
表 4 – 5 例4-4真值表
AB C D
00 0 0 00 0 1 00 1 0 00 1 1 01 0 0 01 0 1 01 1 0 01 1 1 10 0 0 10 0 1 10 1 0 10 1 1 11 0 0 11 0 1 11 1 0 11 1 1
其中 (Bn Cn ) 为Dn和Cn+1的公共项。
MSI组合电路的HDL设计
实验五MSI组合电路的HDL设计一、实验目的：继续熟悉实验箱的使用；掌握用HDL语言设计MSI组合电路的方法。
二、实验设备与元器件：1、数字电路与系统实验箱1台2、计算机1台3、Quartus II 软件1套三、实验任务：用HDL设计：3-8译码器、显示译码器、数据选择器。
四、实验要求：1．3-8译码器a）8个输出在实验箱上用8个LED发光二极管表示；b）3个输入连接实验箱上的3个按钮；c）附加一个片选使能端。
2．显示译码器a）输入为四位BCD码；b）输出驱动一个七段共阴极数码管；c）附加一个片选使能端。
3．四选一数据选择器a）四个数据输入端（D3,D2,D1,D0）和两个数据选择输入端（A1,A0），一个数据输出端（Y）；b）附加一个片选使能端。
五、实验设计说明：1、3—8译码器1）真值表如下：EN A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 X X X 1 1 1 1 1 1 1 11 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 10 1 1 1 1 1 1 0 1 1 11 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 12) 在Quartus II 软件上编写VHDL语言如下：LIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;ENTITY fab5_1 ISPORT(A2,A1,A0,en : IN bit;Y7,Y6,Y5,Y4,Y3,Y2,Y1,Y0: OUT bit);END fab5_1;ARCHITECTURE a OF fab5_1 ISsignal tin:bit_vector(2 downto 0);signal tout:bit_vector(7 downto 0);BEGINtin<=A2&A1&A0;PROCESS (tin,en)BEGINIF en = '0' THENtout<="11111111";ELSEIF tin="000" thentout<="11111110";elsif tin="001" thentout<="11111101";elsif tin="010" thentout<="11111011";elsif tin="011" thentout<="11110111";elsif tin="100" thentout<="11101111";elsif tin="101" thentout<="11011111";elsif tin="110" thentout<="10111111";elsif tin="111" thentout<="01111111";END IF;END IF;Y0<=tout(0);Y1<=tout(1);Y2<=tout(2);Y3<=tout(3);Y4<=tout(4);Y5<=tout(5);Y6<=tout(6);Y7<=tout(7);END PROCESS;END a;3）仿真图如下：4）设置引脚如下：5）再编译一遍。
MSI组合电路逻辑功能测试
实验五MSI组合电路逻辑功能测试一、实验目的1 .会正确测试全加器、编码器、译码器、数据选择器等组合逻辑功能模块的逻辑功能，并能正确描述。
2•了解组合逻辑功能模块的工作特点。
二、实验仪器与器材1. XST-5B数字电路实验装置、实验模板2. 集成电路74LS148 74LS138 74LS151 等。
3. 导线若干、+5V电源三、预习要求预习半加器、全加器、编码器、译码器、数据选择器、数值比较器的逻辑功能。
四、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 .全加器全加器--考虑低位进位数的两个一位二进制数的加法运算逻辑电路。
二进制全加器的输入有加数Ai ,被加数Bi ,来自低位的进位数Ci-1 ;输出也有两个，分别是和数Si和进位数Ci。
表5-1是全加器的真值表，其中A, B表示两个加数，C~表示来自低位的进位，S, C表示相加后得到的和及进位。
S = A㊉B j㊉G =（表5-1全加器真值表2. 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。
编码操作就是将具体的事物或状态表示成所需代码的过程。
按照所需编码的不同特点和要求，编码器主要分成二类：普通编码器和优先编码器。
普通编码器：电路结构简单，一般用于产生二进制编码。
包括：a. 二进制编码器：如用门电路构成的4 —2线，8 —3线编码器等。
b. 二一^进制编码器：将十进制的0〜9编成BCD码，优先编码器：当有一个以上的输入端同时输入信号时，普通编码器的输出编码会造成混乱。
为解决这一问题，需采用优先编码器。
如8线一3线集成二进制优先编码器74LS148 10线一4线集成BCD码优先编码器74LS147等。
厶 A h A A h土亓ST I-61X X X X X X X X111110111111111111000X X X X X X X000Q1010X X X X X X001010110X X X X X010Q101110X X X X01101011110X X X100010111110X X1Q10101111110X1100101111111011101表5-2 8线3线编码器功能表3. 译码器译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。
msi组合功能件的应用实验原理
MSI组合功能件的应用实验原理介绍MSI（Medium-Scale Integration）是一种中等规模集成电路，一般包含多个逻辑门组合而成的功能件。
在本文中，我们将讨论MSI组合功能件的应用实验原理。
实验目的本实验旨在帮助学生了解和理解MSI组合功能件的工作原理，并通过实际操作学习如何使用MSI组合功能件来解决实际问题。
实验材料•实验板•MSI组合功能件（如：多路选择器、译码器等）•连接线•电源实验步骤1.准备实验材料和设备。
2.将实验板连接到电源。
3.根据实验需求，选择合适的MSI组合功能件，并将其连接到实验板上。
4.根据实验要求，在实验板上插入适当的连接线。
5.开始实验。
–根据实际问题，设置输入信号和连接线。
–使用适当的MSI组合功能件进行逻辑运算。
–观察输出结果，并进行实验记录。
–分析结果并得出结论。
6.关闭电源，整理实验材料和设备。
实验注意事项•在操作实验板和连接线时，务必小心谨慎，避免电路短路或其他安全问题的发生。
•根据实验要求，选择适当的MSI组合功能件，确保实验的准确性和有效性。
•在实验过程中，应注意观察和记录实验结果，并根据结果进行结论。
实验案例以下是一个实验案例，以进一步说明MSI组合功能件的应用原理。
问题：假设有一台控制系统，输入信号为A、B、C和D，输出信号为X。
根据以下逻辑表达式来设计一个控制电路，当A为1且B为0时，输出信号X为1，否则输出为0：X = A’BC’D + AB’CD + ABC’D + ABCD。
解决方案： 1. 根据逻辑表达式，我们可以使用多路选择器MSI组合功能件来实现控制电路。
2. 设计时，我们需要设置四个输入信号（A、B、C和D）和一个输出信号（X）。
3. 根据逻辑表达式，可以将A’BC’D、AB’CD、ABC’D和ABCD作为输入信号的组合，将其分别连接到多路选择器的不同输入口。
4. 设将控制线连接到多路选择器的控制引脚上，并根据逻辑表达式设置控制线的值，以实现所需的逻辑运算。
实验五MSI组合逻辑功能部件的应用与测试
Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
74LS138
A0 A1 A2
S1 S2 S3
（a）
（2） 74LS138的功能
16 15 14 13 12 11 10 9
VCC Y0 Y1 Y2 Y3
Y4 Y5 Y6
3线—8线译码器
A0 A1 A2 S2 S3 S1 Y7 GND 12345678
（b）
3. 74LS151数据选择器逻辑功能测试
将74LS151地址端、数据端、使能端接逻辑开关，输出端 接逻辑电平显示器，逐项测试74LS151的逻辑功能。
4. 用74LS151设计三变量表决电路，连接电路并验证结果。
（b）
7ห้องสมุดไป่ตู้LS20
图中，A0、A1、A2为地址输入端，S1、S2、S3为使能端。当
S1=1， S2+S3=0时，译码器工作。地址码所指定的输出端有 有用信号（0）输出，其它所有输出端均为无用信号（1）输 出。74LS138实际上是一个最大项产生器。即：
Y0=A2+A1+A0 Y2=A2+A1+A0 Y4=A2+A1+A0 Y6=A2+A1+A0
74LS151可用做多通道传输，数码比较以及实现组合逻辑 函数等。
三.实验内容
1. 74LS138译码器逻辑功能测试
将74LS138使能端及地址端分别接至逻辑电平开关输出口， 8个输出端依次连接到逻辑电平显示器输入口上，然后拨动开 关，逐项测试74LS138的逻辑功能。
2. 用74LS138和适当的逻辑门设计一个全加器，连接电路 并验证结果。
2. 74LS151的功能与应用 （1）74LS138的逻辑符号及引脚排列如图（a）、（b）
数字电路与逻辑设计基础实验 MSI时序逻辑器件应用
cp A2B2C2D2E2F2G2数字电路与逻辑设计基础实验实 验 五：MSI 时序逻辑器件应用（一）实验目的1、掌握MSI 时序器件74LS160、74LS194的逻辑功能和使用方法2、掌掌握MSI 时序逻辑电路的分析方法（二）预习要求复习时序逻辑电路的分析和设计、常用集成时序逻辑器件及应用的相关知识（三）实验器材（1）直流稳压电源、数字逻辑电路实验箱、万用表、示波器（2）74LS00、74LS48、74LS160、74LS194（四）实验内容和步骤2、同步十进制计数器与74LS161类似，MSI 同步十进制计数器74LS160可以实现74LS161几乎所有的逻辑功能。
两者之间不同的仅在于：74LS161是二进制计数，而74LS160是十进制（BCD 码）计数。
其他诸如预置数、异步清零、计数保持等功能完全相同。
关于74LS161详细的逻辑功能请参与相关资料。
用74LS160和74LS48芯片建立如图所示的实验电路（74LS160引脚编号旁边标注的是对应引脚的逻辑名称之别名）。
计数器的时钟脉冲输入端CP 接单脉冲，进位输出端O c 、计数输出端Q 、D Q 、C Q B 、Q A 各接一个LED ，并且最好按照从左到右的顺序排列。
让74LS160从0000 A B C D Q Q Q Q (十进制数“0”)开始工作，按动单脉冲按钮逐个送入计数脉冲。
每送入一个脉冲就记下相应的时钟脉冲计数以及输出端A B C D C Q Q Q Q O 、、、、的状态变化和数码管显示出的数字。
送入第十个脉冲时，状态转移图：波形图：CPQ DQC Q BQ A。
multisim组合逻辑电路
Multisim是一款流行的电子设计自动化（EDA）工具，用于模拟和设计电子电路。
在Multisim中，组合逻辑电路是一种基本的数字电路，它不涉及存储元件（如触发器），只涉及逻辑门和逻辑操作。
在Multisim中设计组合逻辑电路的一般步骤如下：
1. 创建新的电路图：打开Multisim软件，创建一个新的电路图。
2. 添加元件：从元件库中选择所需的逻辑门（如AND、OR、NOT 等）并添加到电路图中。
3. 连接电路：使用导线将逻辑门连接起来，形成所需的逻辑电路。
4. 设置输入和输出：根据需要设置输入和输出端子，以便输入信号和输出结果。
5. 运行仿真：单击仿真按钮，观察电路的行为。
你可以改变输入信号的电压，观察输出信号的变化。
6. 分析和验证：分析仿真结果，验证电路是否符合预期的功能。
7. 保存和导出：保存电路图以供将来使用或导出为其他EDA工具或文档。
需要注意的是，组合逻辑电路的设计需要根据具体需求进行选择和组合逻辑门，以满足特定的功能和性能要求。
此外，组合逻辑电路的可靠性通常不如时序逻辑电路，因为它没有存储元件来保持状态。
因此，在设计复杂的数字系统时，通常会使用时序逻辑电路。
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。
实验三 msi(中规模集成组合电路)应用
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。
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实验报告
SUN YAT-SEN UNIVERSITY
院（系） 软件学院 学 号 1 2 3 3 0 0 8 5班级 教 务 一 班
专 业 软件 工 程 实验人 付 洋
实验题目： 利用msi设计组合逻辑电路 2013年11月5日
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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、实验仪器及器件：
1． 数字电路实验箱、数字万用表、示波器。
2． 器件：74LS00X1,74LS197X1,74LS138X1,74LS151X1
三、实验预习：
1． 复习常用组合逻辑电路工作原理和设计方法，及与之相应的MSI功能表及其使用方法。
2． 复习采用中规模集成电路实现组合逻辑电路的方法，如使用译码器和数据选择器实现组合逻辑电路。
四．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……
2. 用数据选择器实现组合逻辑电路……
五、实验内容
1、用八选一数据选择器151设计一个函数发生器电路它的功能如表（四）所示。待静态测试检查电路工作正常
后，进行动态测试。将74LS197连接成十六进制作为电路的输入信号源，用示波器观察并记录CP.、S1、 S0、 A、 B、
Y的波形。
表(四)函数发生器功能表
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六：设计过程：
实验1：
列出Y的真值表：
根据真值表设计电路，数据选择器151的输出Y′的表达式：
7012601250124012
3012201210120
012
7
0DAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADAAADmYiii
S1=A2,S0=A1,A=A0;由真值表得：D0=D7=0,D1=D2=D4=B,D3=D6=1,D5=非B；
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逻辑图：
模拟波形图（从上往下依次是CP,B,A,S0,S1,Y):
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实际波形图：
cp与S1比较，得出二者的波形图
B与S1比较，得出B的波形图
A与S1进行比较，得出A的波形图
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S0与S1比较，得出S0的波形图
Y与S1比较，得出Y的波形图：
所有的波形图为：
验证得知：实际波形图与模拟波形图吻合！
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实验2：
数据分配器与数据选择器功能相反。它是将一路信号送到地址选择信号指定的输出。如输入为D，地址信号为
A、 B、C，可将D按地址分配到八路输出F0、F1、F2、F3、F4、F5、F6 、F7。其真值表如表（五）所示。试用3线．8
线译码器74LS138实现该电路。将74LS197连接成八进制作为电路的输入信号源，将QDQCQB分别与A.、B、C连接，
D接模拟开关，静态检测正确后，用示波器观察并记录D=1时，CP、 A、 B、C及F0-F7的波形。（提示：将74LS138
附加控制端S1作为数据输入端，同时令S2=S3l=0，A2A1A0作为地址输入端，即可将S1送来的数据只能通过A2A1A
0
所指定的一根输出线反相后送出去。）
表（五） 数据分配器真值表
A B C F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7
0 0 0 D 1 1 1 1 1 1 1
0 0 1 1 D 1 1 1 1 1 1
0 1 0 1 1 D 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1 D 1 1 1 1
1 0 0 1 1 1 1 D 1 1 1
1 0 1 1 1 1 1 1 D 1 1
1 1 0 1 1 1 1 1 1 D 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 D
逻辑图：
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模拟波形图（从上倒下依次是：CP-C-B-A-F0~F7）：
实际波形图：CP与A做比较，得出二者的波形
C与A做比较，得出C的波形
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B与A比较，得出B的波形
F0~F7 分别与 A 比较：
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分析得波形图：
实际波形图与模拟波形图一致！
心得体会：
在示波器上做对比时一定要选择一个周期最大，频率最小的波形作为所有波形的比较波形，这样可以根据这个最大
周期波形的一个周期画出其他的波形。