项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作

1、项目二项目二 一位十进制加法计算器的逻一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作辑电路设计与制作任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设计与制编码器的逻辑电路设计与制作作任务二任务二 译码器的逻辑电路设计与制作译码器的逻辑电路设计与制作任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑电路的一位十进制加法器的逻辑电路的设计和制作设计和制作仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路仿真演练二仿真演练二 全加器全加器任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【技能目标技能目标】能设计并制作能设计并制作BCD码编码器。码编码器。【知识目标知识目标】掌握编码技术。掌握编码技

2、术。【实践活动实践活动】1.实践活动内容实践活动内容BCD编码器实验。编码器实验。下一页下一页任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【实践活动实践活动】2.实践活动任务描述实践活动任务描述在电路输入端按下代表在电路输入端按下代表09的任何一个按钮开关，在输出端，的任何一个按钮开关，在输出端，LED就会显示与该十进制数对应的二进制数值。任何时刻只允就会显示与该十进制数对应的二进制数值。任何时刻只允许输入一个有效信号。许输入一个有效信号。3.实践活动要求实践活动要求要求每人用逻辑门设计要求每人用逻辑门设计BCD编码器的控制电路，并在焊接板编码器的控制电路，并在焊接

3、板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要求的功能。求的功能。4.实践仪器与元件实践仪器与元件万用表、电烙铁、按钮开关万用表、电烙铁、按钮开关10只，红色只，红色LED4只，集成逻辑门只，集成逻辑门若干，电阻、电容若干，导线，焊接板（或面包板），焊锡丝若干，电阻、电容若干，导线，焊接板（或面包板），焊锡丝下一页下一页上一页上一页任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【实践活动实践活动】5.活动提示活动提示（1）LED正、负板间加正向电压时导通，一般电压大于正、负板间加正向电压时导通，一般电压大

4、于2V时发光，不加电压或加反向电压时不导通，时发光，不加电压或加反向电压时不导通，LED不亮，应与不亮，应与LED串联一串联一1001000 的电阻保护的电阻保护LED不致因过流而损坏。不致因过流而损坏。（2）10个按钮开关代表个按钮开关代表09这这10个十进制数，输出个十进制数，输出4个信号个信号控制控制4个个LED的显示。的显示。（3）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可见）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可见后面的知识链接。后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【知识链接：编码器的基本知识知识

5、链接：编码器的基本知识】按照被编码信号的不同特点和要求，有二进制编码器、二按照被编码信号的不同特点和要求，有二进制编码器、二-十十进制编码器、优先编码器之分。一下着重介绍二进制编码器进制编码器、优先编码器之分。一下着重介绍二进制编码器和和BCD编码器。编码器。1.二进制编码器二进制编码器用用n位二进制代码对位二进制代码对N=2n个一般信号进行编码的电路，叫做个一般信号进行编码的电路，叫做二进制编码器。这种编码器有一个特点：任何时刻只允许输二进制编码器。这种编码器有一个特点：任何时刻只允许输入一个有效信号，不允许同时出现两个或两个以上的有效信入一个有效信号，不允许同时出现两个或两个以上的有效信号

6、，因而其输入是一组互相排斥的变量。号，因而其输入是一组互相排斥的变量。观以观以3位二进制编码器为例，分析编码器的工作原理。位二进制编码器为例，分析编码器的工作原理。图图2-1所示是所示是3位二进制编码的框图，它的输入是位二进制编码的框图，它的输入是I0I7这这8个高电平个高电平信号，输出是信号，输出是3位二进制代码位二进制代码Y2、Y1、Y0.为此，又把它叫做为此，又把它叫做8-3线编码器。输出与输入的对应关系如线编码器。输出与输入的对应关系如表表2-1所示。所示。下一页下一页上一页上一页任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【实践活动实践活动】根据以上真值表

7、，无需绘制卡诺图，可以直接推导根据以上真值表，无需绘制卡诺图，可以直接推导8-3线编码线编码器的逻辑表达式。器的逻辑表达式。根据以上逻辑表达式可以绘制出根据以上逻辑表达式可以绘制出8-3线编码器的逻辑电路。如线编码器的逻辑电路。如图图2-2。下一页下一页上一页上一页任务一任务一 BCD编码器的逻辑电路设编码器的逻辑电路设计与制作计与制作【实践活动实践活动】2.BCD编码器编码器将十进制数将十进制数09这这10个信号编成二进制代码的电路叫二个信号编成二进制代码的电路叫二-十进十进制制BCD编码器。它和二进制编码器特点一样，任何时刻只允编码器。它和二进制编码器特点一样，任何时刻只允许输入一个有效信

8、号。许输入一个有效信号。本项目的任务是要实现一个十进制本项目的任务是要实现一个十进制8421BCD编码器，因输入编码器，因输入变量相互排斥，可直接列出编码表如变量相互排斥，可直接列出编码表如表表2-2所示。将表中各位所示。将表中各位输出码为输出码为1的相应输入变量相加，便可得到编码器的各输出表的相应输入变量相加，便可得到编码器的各输出表达式：达式：根据以上逻辑表达式可以绘制出根据以上逻辑表达式可以绘制出8421BCD码编码器的逻辑电码编码器的逻辑电路，如路，如图图2-3所示。所示。上一页上一页返返 回回任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【技能目标技能目标】能设计并使

9、用译码器。能设计并使用译码器。【知识目标知识目标】（1）掌握编码技术。）掌握编码技术。（2）掌握集成）掌握集成LED译码器的使用方法。译码器的使用方法。下一页下一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【实践活动实践活动】1.实践活动任务描述实践活动任务描述设计制作二设计制作二-十进制译码显示电路：以七段显示译码器十进制译码显示电路：以七段显示译码器74LS48为核心制作十进制数译码显示电路，电路的输入端是为核心制作十进制数译码显示电路，电路的输入端是4个个74LS48连接的按钮开关，通过这连接的按钮开关，通过这4个按钮开关输入一个个按钮开关输入一个4位二进制数，这个二

10、进制数经位二进制数，这个二进制数经74LS48译码后驱动后端的译码后驱动后端的LED数码管显示对应的十进制数字。数码管显示对应的十进制数字。2.实践活动要求实践活动要求要求每人用要求每人用74LS48译码器设计二译码器设计二-十进制译码显示电路，十进制译码显示电路，并在焊接板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调并在焊接板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，然后调试并实现所要求的功能。试并实现所要求的功能。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【实践活动实践活动】3.实践仪器与元件实践仪器与元件万用表、电烙铁、七段显示译码器万用表、电烙铁、七

11、段显示译码器74LS48一片，按钮开关一片，按钮开关4只，只，LED4数码管数码管1个，电阻、电容若干，导线，焊接板个，电阻、电容若干，导线，焊接板（或面包板），焊锡丝（或面包板），焊锡丝4.活动提示活动提示（1）务必详细阅读）务必详细阅读74LS48芯片说明书，正确连接按钮开芯片说明书，正确连接按钮开关和数码管。关和数码管。（2）此设计为组合逻辑，用集成逻辑电路实现，设计方法）此设计为组合逻辑，用集成逻辑电路实现，设计方法可见后面的知识链接。可见后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【知识链接知识链接1：译码器的基本知识：译码器

12、的基本知识】译码是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制译码是编码的逆过程，它的功能是将具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路称为译码器。称为译码器。1.二二-十进制译码器十进制译码器二二-十进制译码器（见十进制译码器（见图图2-4）是最基本的二进制译码器，它）是最基本的二进制译码器，它有有4个输入端，需要译码的个输入端，需要译码的4位二进制代码从这里并行输入；位二进制代码从这里并行输入；有有10个译码输出端。功能是将个译码输出端。功能是将4位并行输入的二进制代码，位并行输入的二进制代码，根据译码要求

13、，选择根据译码要求，选择10输出中的一个输出译码信息。输出中的一个输出译码信息。表表2-3所示为二所示为二-十进制译码器的真值表。十进制译码器的真值表。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【知识链接知识链接1：译码器的基本知识：译码器的基本知识】由真值表可以推导出二由真值表可以推导出二-十进制译码器的逻辑表达式：十进制译码器的逻辑表达式：根据以上逻辑表达式，可以绘制出二根据以上逻辑表达式，可以绘制出二-十进制译码器的逻辑电路，十进制译码器的逻辑电路，如如图图2-5所示。所示。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑

14、电路设计与制作作【知识链接知识链接1：译码器的基本知识：译码器的基本知识】2.三线三线-八线译码器八线译码器功能是将功能是将3位并行输入的二进制代码，根据译码要求，选择位并行输入的二进制代码，根据译码要求，选择8个输出中的一个输出译码信息。典型的三线个输出中的一个输出译码信息。典型的三线-八线译码器是八线译码器是74LS138.74LS138有有3个地址输入端个地址输入端A、B、C，它们共有，它们共有8种状态的组种状态的组合，即可译出合，即可译出8个输出信号个输出信号Y0Y7。74LS138的引脚排列见的引脚排列见图图2-6，功能表见，功能表见表表2-4。可用两片可用两片38线译码器线译码器7

15、4LS138构成构成4-16线译码器，其具体线译码器，其具体连接如连接如图图2-7所示。所示。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【知识链接知识链接2：LED数码管及其驱动电路数码管及其驱动电路】LED数码管（也称发光二极管数码管）是用显示数字、文字数码管（也称发光二极管数码管）是用显示数字、文字和符号的常用器件。如和符号的常用器件。如图图2-8所示。所示。LED数码管根据管内数码管根据管内PN结的连接方式不同，可分为共阴数码结的连接方式不同，可分为共阴数码管和共阳数码管两种。共阴数码管就是管内所有管和共阳数码管两种。共阴数码管就是管内所有PN

16、结的阴极结的阴极都连在一起，如都连在一起，如图图2-9（a）所示。使用时应将共阴端接低电所示。使用时应将共阴端接低电平，阳极接显示译码器的哥哥输出端。共阳数码管就是管内平，阳极接显示译码器的哥哥输出端。共阳数码管就是管内所有所有PN结的阳极都连在一起，如结的阳极都连在一起，如图图2-9（b）所示。使用时应所示。使用时应将共阳端接高电平，阴极接显示译码器的各个输出端。将共阳端接高电平，阴极接显示译码器的各个输出端。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【知识链接知识链接3：集成：集成LED译码器译码器】集成集成LED译码器的功能是将输入的译码器的功

17、能是将输入的BCD码经过译码后，驱动码经过译码后，驱动LED数码管显示相应的十进制数。数码管显示相应的十进制数。1.74LS4874LS48是一种与共阴极数码管配合使用的字符显示译码器，是一种与共阴极数码管配合使用的字符显示译码器，逻辑符号如逻辑符号如图图2-10所示。所示。74LS48功能表如功能表如表表2-5所示。所示。图图2-11所示是所示是LED七段显示器和译码驱动电路连接实例。七段显示器和译码驱动电路连接实例。下一页下一页上一页上一页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制译码器逻辑电路设计与制作作【知识链接知识链接3：集成：集成LED译码器译码器】2.CD4511CD4511是一个用于

18、驱动共阴极是一个用于驱动共阴极LED(数码管数码管)显示器的显示器的BCD码码-七段码译码器，它具有七段码译码器，它具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱电路能提供较大的拉电流，可直接驱动动LED显示器。显示器。图图2-12描述了描述了CD5411的引脚设置及其与的引脚设置及其与LED连接的方法。连接的方法。其真值表见其真值表见表表2-6。上一页上一页返返 回回任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【技能目标技能目标】能设计并制作一个一位十进制加法器。

19、能设计并制作一个一位十进制加法器。【知识目标知识目标】（1）掌握加法器的相关知识。）掌握加法器的相关知识。（2）掌握组合逻辑的设计方法。）掌握组合逻辑的设计方法。下一页下一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【实践活动实践活动】1.实践活动任务描述实践活动任务描述任务的核心是设计制作一个十进制加法器，实现个位十进制任务的核心是设计制作一个十进制加法器，实现个位十进制加法功能，输入为两组十进制数，输出为输入数据相加的值加法功能，输入为两组十进制数，输出为输入数据相加的值（不含进位位）。任务原理见（不含进位位）。任务原理见图图2-13.2.实践活

20、动要求实践活动要求要求每人用逻辑门设计一位十进制加法器电路，并在焊接板要求每人用逻辑门设计一位十进制加法器电路，并在焊接板（或面包板）上将设计的电路搭建起来，调试并实现所要求（或面包板）上将设计的电路搭建起来，调试并实现所要求的功能。的功能。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【实践活动实践活动】3.实践仪器与元件实践仪器与元件万用表、电烙铁、按钮开关若干，七段显示译码器万用表、电烙铁、按钮开关若干，七段显示译码器74LS48一片，一片，LED数码管一个，集成逻辑门若干，电阻、电容若干，数码管一个，集成逻辑门若干，电阻、

21、电容若干，导线，焊接板（或面包板），焊锡丝导线，焊接板（或面包板），焊锡丝4.活动提示活动提示（1）为保证课堂效率，建议学生将前两次任务中制作的电）为保证课堂效率，建议学生将前两次任务中制作的电路保留并在此次任务中直接使用。路保留并在此次任务中直接使用。（2）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可）此设计为组合逻辑，用集成逻辑门实现，设计方法可见后面的知识链接。见后面的知识链接。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【知识链接知识链接1：半加器与全加器的基本知识：半加器与全加器的基本知识】1.一位加法器一位加法器（

22、1）半加器。）半加器。半加器的真值表如半加器的真值表如表表2-7所示。表中的所示。表中的A和和B分别表示两个相分别表示两个相加的一位二进制数，加的一位二进制数，S是本位和，是本位和，COUT是本位向高位的进位。是本位向高位的进位。由真值表可以直接写出以下函数表达式：由真值表可以直接写出以下函数表达式：半加器的逻辑符号和逻辑图如半加器的逻辑符号和逻辑图如图图2-14所示。所示。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【知识链接知识链接1：半加器与全加器的基本知识：半加器与全加器的基本知识】（2）全加器）全加器全加器的真值表如全

23、加器的真值表如表表2-8所示。表中的所示。表中的A和和B分别表示两个相分别表示两个相加的一位二进制数，加的一位二进制数，Cin是来自低一位向本位的进位；是来自低一位向本位的进位；S是本是本位和；位和；Cout是本位向高一位的进位。是本位向高一位的进位。由真值表可以推导出全加器的逻辑表达式：由真值表可以推导出全加器的逻辑表达式：全加器的逻辑图和逻辑符号如全加器的逻辑图和逻辑符号如图图2-15所示。所示。下一页下一页上一页上一页inininoutCBAABBCACABCABCBACBACBACS)(inininin任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制

24、作【知识链接知识链接1：半加器与全加器的基本知识：半加器与全加器的基本知识】2.多位加法器多位加法器根据电路结构的不同，常见的多位加法器分为串行进位加法根据电路结构的不同，常见的多位加法器分为串行进位加法器和超前进位加法器。器和超前进位加法器。N位串行进位加法器由位串行进位加法器由n个一位加法器串联构成，个一位加法器串联构成，图图2-16所所示是一个示是一个4位串行进位加法器，用它可实现一位十进制数的位串行进位加法器，用它可实现一位十进制数的加法。加法。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【知识链接知识链接2：数据选择器

25、、数据分配器及：数据选择器、数据分配器及数值比较器数值比较器】1.数据选择器数据选择器数据选择器又称多路选择器（数据选择器又称多路选择器（Multiplexer，简称，简称MUX），），其原理框图如其原理框图如图图2-17所示。所示。常用的数据选择器有常用的数据选择器有2选选1、4选选1、8选选1、16选选1等。等。图图2-18所示是所示是4选选1数据选择器的逻辑图及逻辑符号。数据选择器的逻辑图及逻辑符号。其功能表见其功能表见表表2-9。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电路设计与制作电路设计与制作【知识链接知识链接2：数据选择器、数据分配器及：

26、数据选择器、数据分配器及数值比较器数值比较器】2.数据分配器数据分配器数据分配器又称多路分配器（数据分配器又称多路分配器（DEMUX），其功能与数据选），其功能与数据选择器相反，它可以将一路输入数据按择器相反，它可以将一路输入数据按n位地址分送到位地址分送到2n个数个数据输出端上。据输出端上。图图2-19所示为所示为2-4DEMUX的逻辑符号，其功的逻辑符号，其功能表如能表如表表2-10所示。所示。前面学习的前面学习的74LS138就可以实现数据分配器功能，如就可以实现数据分配器功能，如图图2-20所示。所示。下一页下一页上一页上一页任务三任务三 一位十进制加法器的逻辑一位十进制加法器的逻辑电

27、路设计与制作电路设计与制作【知识链接知识链接2：数据选择器、数据分配器及：数据选择器、数据分配器及数值比较器数值比较器】3.数值比较器数值比较器数据比较器是用来判断输入数据大小的逻辑器件，数值比较数据比较器是用来判断输入数据大小的逻辑器件，数值比较器可以按位数分为一位数值比较器和多位数值比较器，首先器可以按位数分为一位数值比较器和多位数值比较器，首先简要介绍一位数值比较器的功能和特点。简要介绍一位数值比较器的功能和特点。其真值表如其真值表如表表2-11所示。由真值表可以得到下列逻辑表达所示。由真值表可以得到下列逻辑表达式：式：根据上面的表达式可画出如根据上面的表达式可画出如图图2-21所示的逻

28、辑电路图。所示的逻辑电路图。上一页上一页iiiiiiiiiiiiiiiBAMBABABABAGBAL返返 回回仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路【技能目标技能目标】（1）学会用字信号发生器。）学会用字信号发生器。（2）学会编码七段数码管。）学会编码七段数码管。（3）进一步会用逻辑分析仪。）进一步会用逻辑分析仪。【知识目标知识目标】（1）掌握数码管的编码方法。）掌握数码管的编码方法。（2）掌握字信号发生器的使用方法。）掌握字信号发生器的使用方法。下一页下一页仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路【实践活动实践活动】七段数码管显示仿真七段数码管显示仿真（

29、1）搭接如）搭接如图图2-22所示的数码管显示电路。所示的数码管显示电路。（2）在字信号发生器中选择模式设置（）在字信号发生器中选择模式设置（Pattern）下的左）下的左移编码（移编码（Shift Left），运行电路，观察数码管的变化，记），运行电路，观察数码管的变化，记录各字段对应的信号端口。录各字段对应的信号端口。（3）根据字段信息，对七段数码管进行编码，使之输出字）根据字段信息，对七段数码管进行编码，使之输出字符符09，并将编码填入，并将编码填入表表2-12中。将编码在字信号模型编中。将编码在字信号模型编辑区辑区Edit处输入，送到字信号发生器的县显示区显示出来，处输入，送到字信号发

30、生器的县显示区显示出来，如如图图2-23所示。字信号发生器设置运行的起始地址为所示。字信号发生器设置运行的起始地址为0000、结束地址为结束地址为0009；再以单调期（；再以单调期（Burst）或循环（）或循环（Cycle）方式运行电路，观察电路运行结果，并用逻辑分析仪验证电方式运行电路，观察电路运行结果，并用逻辑分析仪验证电路，波形如路，波形如图图2-24所示。所示。下一页下一页上一页上一页仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路【知识链接：字信号发生器知识链接：字信号发生器】字信号发生器（字信号发生器（Word Generator）是一个最多能够产生）是一个最多能够产生3

31、2位同步逻辑信号的仪器，可以用来对数字逻辑电路进行测位同步逻辑信号的仪器，可以用来对数字逻辑电路进行测试，实际上是一个数字激励源编辑器，其图标和面板如试，实际上是一个数字激励源编辑器，其图标和面板如图图2-25所示。所示。1.连接电路连接电路在字信号发生器图标的左边有在字信号发生器图标的左边有015共共16个端子输出低个端子输出低16位逻辑信号，右边位逻辑信号，右边1631个端子输出高个端子输出高16位逻辑信号，下位逻辑信号，下边的边的R端为数据准备就绪端，端为数据准备就绪端，T端为外触发信号端。端为外触发信号端。2.设置字信号地址设置字信号地址面板图中的面板图中的Address区用于设置字信

32、号地址，如区用于设置字信号地址，如图图2-26所所示。示。下一页下一页上一页上一页仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路【知识链接：字信号发生器知识链接：字信号发生器】3.字信号输出方式设置字信号输出方式设置字信号的输出方式如字信号的输出方式如图图2-27所示，所示，4.模式设置模式设置单击单击图图2-27中的中的Pattern按钮，屏幕弹出如按钮，屏幕弹出如图图2-28所示的所示的对话框。对话框。5.触发方式及输出频率设置触发方式及输出频率设置图图2-25中的中的Trigger区用于设置触发方式。区用于设置触发方式。6.编辑字信号编辑字信号图图2-25所示面板中的所示面板

33、中的Edit区用于字信号模型编辑，如区用于字信号模型编辑，如图图2-29所示。所示。7.应用举例应用举例具体操作步骤如下，操作过程如具体操作步骤如下，操作过程如图图2-30所示。所示。下一页下一页上一页上一页仿真演练一仿真演练一 七段数码管显示电路七段数码管显示电路【实训及思考题实训及思考题】实训：译码器构成一位全加器实训：译码器构成一位全加器实训目的：实训目的：（1）学会使用字信号发生器）学会使用字信号发生器.（2）学会分析简单的数字电路。）学会分析简单的数字电路。用用74LS138D译码器组成一位全加器，实现两个二进制数译码器组成一位全加器，实现两个二进制数的相加。的相加。全加器真值表如全

34、加器真值表如表表2-13所示。所示。创建该全加器电路如创建该全加器电路如图图2-31所示。所示。上一页上一页返返 回回仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【技能目标技能目标】（1）学会用逻辑转换仪设计数字电路。）学会用逻辑转换仪设计数字电路。（2）学会选择常见的元器件型号。）学会选择常见的元器件型号。（3）学会将较复杂的逻辑电路生成子电路。）学会将较复杂的逻辑电路生成子电路。（4）学会用生成的子电路构成更复杂的数）学会用生成的子电路构成更复杂的数字电路。字电路。【知识目标知识目标】（1）掌握逻辑转换仪的使用方法。）掌握逻辑转换仪的使用方法。（2）掌握子电路的生成步骤。）掌握子电路的生成步骤。下一

35、页下一页仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【实践活动实践活动】仿真一位加法器。仿真一位加法器。1.工作原理工作原理（1）半加器。其真值表如）半加器。其真值表如表表2-14所示。所示。（2）全加器。其真值表如）全加器。其真值表如表表2-15所示。所示。2.仿真分析仿真分析（1）利用逻辑转换仪分别获得半加器的）利用逻辑转换仪分别获得半加器的Sn和和Cn表达式。如表达式。如图图2-34所示为在逻辑转换仪中设置的真值表所示为在逻辑转换仪中设置的真值表Sn。得到半加器逻辑表达。得到半加器逻辑表达式为：式为： 。同理得到。同理得到 Cn表达式为：表达式为：Cn=AB。如。如图图2-35所示为在逻辑转换仪设

36、置的真值表所示为在逻辑转换仪设置的真值表Cn。 （2）用同样方法获得全加器逻辑表达式：）用同样方法获得全加器逻辑表达式： ，如，如图图2-36所示。所示。Cn =AB+BC+AC+，如，如图图2-37所示。所示。下一页下一页上一页上一页BABAnSABCCBACBACBAnS仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【实践活动实践活动】（3）根据逻辑表达式产生电路。电路如）根据逻辑表达式产生电路。电路如图图2-38、图图2-39、图图2-40、图图2-41所示。所示。（4）验证逻辑关系。以）验证逻辑关系。以图图2-41所示的全加器所示的全加器Cn的电路为例，的电路为例，将其输入端将其输入端A、B、C改

37、接为单刀双掷的开关分别接改接为单刀双掷的开关分别接+5V和地，和地，输出端输出端Cn改接为电压探测器，如改接为电压探测器，如图图2-42所示。所示。（5）用子电路形式表示全加器。）用子电路形式表示全加器。图图2-42中将与门用中将与门用74LS08替换，将或门用替换，将或门用74LS32替换，并在输入端和输出替换，并在输入端和输出端将连接器替换为端将连接器替换为I/O端所示，替换后的电路如端所示，替换后的电路如图图2-43所示。所示。同样可以将同样可以将图图2-38、图图2-39、图图2-40、图图2-41都替换成都替换成实际元件，电路如实际元件，电路如图图2-44、图图2-45、图图2-46

38、所示。所示。（6）生成子电路。用鼠标拉框选中）生成子电路。用鼠标拉框选中图图2-43中的所有内容，中的所有内容，复制电路，得到子电路，如复制电路，得到子电路，如图图2-47所示。所示。下一页下一页上一页上一页仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【实训及思考题实训及思考题】实训：实训：3人表决器电路测试及仿真人表决器电路测试及仿真1。实训目的。实训目的（1）掌握逻辑转换仪的使用方法。）掌握逻辑转换仪的使用方法。（2）初步学会使用逻辑转换仪进行数字电路设计。）初步学会使用逻辑转换仪进行数字电路设计。2.实训内容实训内容（1）根据设计原理，在逻辑转换仪中设置真值表。）根据设计原理，在逻辑转换仪中设置真

39、值表。根据设计原理输入真值表，如根据设计原理输入真值表，如图图2-48所示。所示。（2）单击）单击 按钮，生成简单的电路表达式为：按钮，生成简单的电路表达式为：Y=AC+AB+BC.（3）单击）单击 按钮，根据表达式按钮，根据表达式Y=AC+AB+BC生成电路。生成电路。下一页下一页上一页上一页仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【实践活动实践活动】（4）在生成的电路中添加图标按钮）在生成的电路中添加图标按钮A、B、C和结果指示灯和结果指示灯Y，从，从Basic器件库中选择开关器件库中选择开关SPDT作为图标按钮，将其作为图标按钮，将其标号和控制键分别设置为标号和控制键分别设置为A、B、C，从，

40、从Indicators器件库器件库中选择电压探测器中选择电压探测器Probe作为结果只是。作为结果只是。图图2-49所示为设计好的测试电路。所示为设计好的测试电路。（5）启动电路，根据真值表输入按键组合，观察输出结果）启动电路，根据真值表输入按键组合，观察输出结果是否符合设计要求。是否符合设计要求。（6）执行菜单）执行菜单Place Place Text Description Box命令，添加电路描述。命令，添加电路描述。（7）生成子电路如）生成子电路如图图2-50所示。所示。上一页上一页返返 回回图图2-1 3位二进制位二进制8-3线编码器框图线编码器框图返返 回回表表2-1 二进制编码器

41、的真值表二进制编码器的真值表返返 回回图图2-2 8-3线编码器的逻辑电路线编码器的逻辑电路返返 回回表表2-2 8421BCD码编码表码编码表返返 回回图图2-3 8421BCD编码器的逻辑电路编码器的逻辑电路返返 回回图图2-4 二二-十进制译码器十进制译码器返返 回回表表2-3 二二-十进制译码器真值表十进制译码器真值表返返 回回图图2-5 二二-十进制译码器逻辑电路十进制译码器逻辑电路返返 回回图图2-6 74LS138的引脚排列的引脚排列返返 回回表表2-4 74LS138的功能表的功能表返返 回回图图2-7 两片两片74LS138扩展成扩展成4-16线线译码器译码器返返 回回图图2-8 LED数码管模型数码管模型返返 回回图图2-9 LED数码管内部接线数码管内部接线返返 回回图图2-10 74LS48的逻辑符号的逻辑符号返返 回回表表2-5 74LS48的功能表的功能表返返 回回图图2-11 LED七段显示器译码驱动七段显示器译码驱动电路逻辑图电路逻辑图返返 回回图图2-12 CD4511与与LED