1、實驗三 驗證性實驗MSI譯碼器邏輯功能測試一實驗目的1掌握中規模(MSI)集成譯碼器的邏輯功能和使用方法；2驗證38線譯碼器和七段顯示譯碼器的邏輯功能； 3掌握數碼管與譯碼器配合使用的方法；。二實驗原理譯碼器的作用是進行代碼間的“翻譯”，將具有特定含義的二進制碼進行辨別，并轉換成控制信號。譯碼器可分為通用譯碼器和顯示譯碼器兩大類。前者又分為變量譯碼器和代碼變換譯碼器。l變量譯碼器(又稱二進制譯碼器)，用以表示輸入變量的狀態，如2線4線、3線8線和4線16線譯碼器。若有n個輸入變量，則有2n個不同的組合狀態，就有2n個輸出端供其使用。例如，有3個輸入變量(或稱為地址端)，那么就可以有23=8個不

2、同的地址組合，分別為000、001、010、011、100、101、110、111，可以控制8個輸出端，而每一個輸出所代表的函數對應于n個輸入變量的最小項。Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7111111&&&&&&&&&A0A1A2S2S3S1(a)(b)16 15 14 13 12 111091234567874LS138VCCGNDA2S2A1A0S3S1Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138S1S2S3VCCGND45612316815141312111097(c)圖

3、3-1 38線譯碼器74LS138邏輯圖及引腳排列以3線8線譯碼器74LSl38為例，圖3-1(a)(b) (c)分別為其邏輯圖及引腳排列。其中A2、A1、A0為地址輸入端，Y0Y7為譯碼輸出端，S1、¯S2、¯S3為使能端。表3-1為74LSl38功能表。當S1=1，¯S2+¯S3=0時，74LS138工作，地址碼所指定的輸出端輸出0(被選中)，其它輸出端均輸出1(未被選中)。當S1=0；¯S2+¯S3=×（注：“×”即不論是什么邏輯值的意思。）；或S1=×，¯S2+¯S3=1時，譯

4、碼器被禁止，所有輸出同時為l。表3-1輸 入輸 出S1¯S2+¯S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7100000111111110001101111111001011011111100111110111110100111101111010111111011101101111110110111111111100××××11111111×1×××11111111圖3-2 數據分配器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138S1S2S3數據輸入地址輸入分配器輸出圖3-3 實

5、現邏輯函數圖ZY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138S1S2S3&+5VA B C74LS138譯碼器也可作為負脈沖輸出脈沖分配器使用，只需利用使能端中的一個輸入端輸入數據信息，器件就成為一個多路分配器，如圖3-2所示。若令¯S2=¯S3=0，在S1端輸入數據，地址碼所對應的輸出端輸出S1數據的反碼；若令S1=1、¯S3=0，從¯S2端輸入數據，地址碼所對應的輸出端就是S2端數據信息的原碼。若輸入的是時鐘脈沖，則數據分配器便成為時鐘脈沖分配器。數據分配器可將一個信號源的數據信息傳輸到不同的地點。二進制譯碼器還可以用來實現邏輯函

6、數。由表3-1知，74LS138正常工作時，每個輸出端輸出的邏輯關系為若在地址端賦值A2=C，A1=B，A0=A，74LS138的輸出邏輯式可以改寫為現在要用74LS138實現如下式所示的邏輯函數先通過如下變換圖3-4 用兩片74LS138組合4/16譯碼器Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138(1)S1S2S3+5VY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A274LS138(2)S1S2S3D3D0 D1 D2Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10Y11Y12Y13Y14Y15由上式可接成如圖3-3所示電路。利用使能端能還可以方便地將兩個3/8譯碼器組成一個4/1

7、6譯碼器，如圖3-4所示。2數碼顯示譯碼器a七段發光二極管(LED)數碼管 h a b c d e f g - M h a b c d e f g + MgabcdefghfabedchcM-M-gabcdefghfabedchcM+M+(a)共陰連接50115012(b)共陽連接(c)符號及引腳功能圖3-5 LED數碼管LED數碼管是目前最常用的數字顯示器，圖3-5(a)、(b)為共陰管和共陽管的電路。共陰管即所有的發光二極管的“-”極連在一起引出M腳接地，其它各腳必須接高電平二極管才能發亮；共陽管剛好相反。(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。其中共陰管本電路采用的型號為5011，共陽管

8、采用的型號為5012。一個LED數碼管可用來顯示一位09十進制數和一個小數點。小型數碼管(0.5寸和0.36寸)每段發光二極管的正向壓降，隨顯示光(通常為紅、綠、黃、橙色)的顏色不同略有差別，通常約為22.5V，每個發光極管的點亮電流在510mA。LED數碼管要顯示BCD碼所表示的十進制數字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當的驅動能力。bBCD碼七段譯碼驅動器圖3-6 CD4511引腳排列16 15 14 13 12 1110912345678CD4511VDD fgabcde BC DA LT BILEVSS此類譯碼器型號有74LS47(共陽)，74LS48(共

9、陰)、CD4511(共陰)等，本實驗系采用CD4511 BCD碼鎖存/七段譯碼/驅動器。驅動共陰極LED數碼管。圖3-6所示為CD4511引腳排列。其中 A、B、C、DBCD碼輸入端a、b、c、d、e、f、g 譯碼輸出端，輸出“l”有效，用來驅動共陰極LED數碼管。測試輸入端，= “0”時，譯碼輸出全為“1”。消隱輸入端，=“0”時，譯碼輸出全為“0”。LE鎖定端，LE=“1”時譯碼器處于鎖定(保持)狀態。譯碼輸出保持在LE=0時的數值，LE=0為正常譯碼。表3-2為CD4511功能表。CD4511內接有上拉電阻，故只需在輸出端與數碼管筆段之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當輸入

10、碼超過1001時，輸出全為“0”，數碼管媳滅。表3-2輸 入輸 出LEBILTDCBAabcdefg顯示字形××0××××1111111×01××××0000000消隱0110000111111001100010110000011001011011010110011111100101101000110011011010110110110110110001111101101111110000011100011111110111001111001101110100000000消隱01110

11、110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱01111110000000消隱111××××鎖 存鎖存注：消隱即數碼管各LED全暗。鎖存即數碼管的顯示不再改變。圖3-7 CD4511驅動一位LED數碼管abcdefgABCDLTBILEVDD+5VVSSVDDRLED數據輸入CD4511若用實驗箱，一般實驗裝置上已完成了譯碼器CD4511和數碼管BS202(或5011)之間的連接。實驗時，只要接通+5V電源和將十進制的BCD碼接至譯碼器的相應輸入端A、B、C、D即可顯示09的數字。四

12、位數碼管可接受四組BCD碼輸入。CD4511與LED數碼管連接如圖3-7所示。三實驗設備與器件1+5V直流電源2雙蹤示波器3連續脈沖源4邏輯電平開關5邏輯電平顯示器6撥碼開關組(編碼器)7譯碼顯示器874LS138×2、74LS00一塊，74LS04一塊。四實驗預習要求1復習有關譯碼器和分配器的原理。2根據實驗任務，畫出所需的實驗線路及記錄表格。五實驗內容1數據撥碼開關(實驗箱上編碼器)的使用（只需觀察，不必記錄）將實驗裝置上的“編碼器”某組撥碼開關的輸出D、C、B、A分別接至“譯碼顯示”部分的D、C、B、A，接上+5V電源，然后按功能表3-2輸入的要求撳動四個數碼的增減鍵(“+”與

13、“-”鍵)，觀測“編碼器”撥碼盤上的數字與LED數碼管顯示的對應數字是否一致，若正常則“譯碼顯示”部分工作狀態正常。274LS138譯碼器邏輯功能的測試將譯碼器使能端S1、及地址端A2、A1、A0分別接至“邏輯電平產生電路”的輸出口，八個輸出端依次連接在“邏輯電平顯示電路”的八個輸入口上，撥動“邏輯電平產生電路”的開關，按表3-1逐項測試74LS138的邏輯功能，并把結果填寫在“實驗原始數據記錄”步驟1的表1中。3用74LS138構成時序脈沖分配器實驗要求為：由74LS138組成的分配器輸出端的信號與CP輸入信號同相。參照圖3-2及其實驗原理，令時鐘脈沖CP的頻率約為10kHz。令分配器的地址

14、端A2、A1、A0為某一值（地址值自定），用示波器觀察和記錄與地址相對應的某一YX端的輸出波形，注意輸出波形與CP輸入波形之間的相位關系。注：此處要使用示波器的雙線功能，一路觀察CP波形，一路觀察輸出波形。把CP與某YX端的波形畫在“實驗原始數據記錄”步驟2的表2中。4用兩片74LSl38組合成一個4/16線譯碼器，并進行邏輯功能的測試，把測試的數值填寫在“實驗原始數據記錄”步驟3的表3中。5利用74LS00（與非門）和74LS04（非門）搭建一個如圖38所示的2/4線譯碼器，通過填寫真值表驗證其邏輯功能（真值表自行設計并把表置在“實驗原始數據記錄”步驟4中）。&111&1&1&1Y0A1A0Y1Y2Y3圖3-8六實驗報告1畫出實驗線路，把觀察到的波形畫在坐標紙上，并標上對應的地址碼。2填寫各表格，對實驗數據進行分析、討論，并做出結論。實驗原始數據記錄步驟1：74LS138邏輯功能驗證表1輸 入輸 出S1¯S2+¯S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y71000010001100101001110100101011