项目二一位十进制加法计算器的逻辑电路设计与制作省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

项目二项目二 一位十进制加法计算器逻辑一位十进制加法计算器逻辑电路设计与制作电路设计与制作任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计与制作编码器逻辑电路设计与制作任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路设计和一位十进制加法器逻辑电路设计和制作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 全加器全加器第1页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【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编码器试验。编码器试验。下一页下一页第2页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【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任何一个按钮开关，在输出端，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二进制数值。任何时刻只允许就会显示与该十进制数对应二进制数值。任何时刻只允许输入一个有效信号。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编码器控制电路，并在焊接板（或编码器控制电路，并在焊接板（或面包板）上将设计电路搭建起来，然后调试并实现所要求功效。面包板）上将设计电路搭建起来，然后调试并实现所要求功效。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第3页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【实践活动】【实践活动】5.活动提醒活动提醒（1）LED正、负板间加正向电压时导通，普通电压大于正、负板间加正向电压时导通，普通电压大于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 电阻保护电阻保护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显示。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，设计方法可见后面知识链接。后面知识链接。下一页下一页上一页上一页第4页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【知识链接：编码器基本知识】【知识链接：编码器基本知识】按照被编码信号不一样特点和要求，有二进制编码器、二按照被编码信号不一样特点和要求，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个普通信号进行编码电路，叫做二个普通信号进行编码电路，叫做二进制编码器。这种编码器有一个特点：任何时刻只允许输入进制编码器。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有效信号，一个有效信号，不允许同时出现两个或两个以上有效信号，因而其输入是一组相互排斥变量。因而其输入是一组相互排斥变量。观以观以3位二进制编码器为例，分析编码器工作原理。位二进制编码器为例，分析编码器工作原理。图图2-1所所表示是表示是3位二进制编码框图，它输入是位二进制编码框图，它输入是I0I7这这8个高电平信号，个高电平信号，输出是输出是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线线编码器。输出与输入对应关系如编码器。输出与输入对应关系如表表2-1所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第5页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【实践活动】【实践活动】依据以上真值表，无需绘制卡诺图，能够直接推导依据以上真值表，无需绘制卡诺图，能够直接推导8-3线编码线编码器逻辑表示式。器逻辑表示式。依据以上逻辑表示式能够绘制出依据以上逻辑表示式能够绘制出8-3线编码器逻辑电路。如线编码器逻辑电路。如图图2-2。下一页下一页上一页上一页第6页任务一任务一 BCD编码器逻辑电路设计编码器逻辑电路设计与制作与制作【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电路叫二个信号编成二进制代码电路叫二-十进制十进制BCD编码器。它和二进制编码器特点一样，任何时刻只允许编码器。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号。输入一个有效信号。本项目标任务是要实现一个十进制本项目标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所表示。将表中各所表示。将表中各位输出码为位输出码为1对应输入变量相加，便可得到编码器各输出表示对应输入变量相加，便可得到编码器各输出表示式：式：依据以上逻辑表示式能够绘制出依据以上逻辑表示式能够绘制出8421BCD码编码器逻辑电路，码编码器逻辑电路，如如图图2-3所表示。所表示。上一页上一页返返 回回第7页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【技能目标】【技能目标】能设计并使用译码器。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译码器使用方法。译码器使用方法。下一页下一页第8页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【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为关键制作十进制数译码显示电路，电路输入端是为关键制作十进制数译码显示电路，电路输入端是4个个74LS48连接按钮开关，经过这连接按钮开关，经过这4个按钮开关输入一个个按钮开关输入一个4位位二进制数，这个二进制数经二进制数，这个二进制数经74LS48译码后驱动后端译码后驱动后端LED数数码管显示对应十进制数字。码管显示对应十进制数字。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，并十进制译码显示电路，并在焊接板（或面包板）上将设计电路搭建起来，然后调试并在焊接板（或面包板）上将设计电路搭建起来，然后调试并实现所要求功效。实现所要求功效。下一页下一页上一页上一页第9页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【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、七段显示译码器万用表、电烙铁、七段显示译码器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.活动提醒活动提醒（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，设计方法可）此设计为组合逻辑，用集成逻辑电路实现，设计方法可见后面知识链接。见后面知识链接。下一页下一页上一页上一页第10页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【知识链接【知识链接1：译码器基本知识】：译码器基本知识】译码是编码逆过程，它功效是将含有特定含义二进制码进行译码是编码逆过程，它功效是将含有特定含义二进制码进行区分，并转换成控制信号，含有译码功效逻辑电路称为译码区分，并转换成控制信号，含有译码功效逻辑电路称为译码器。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）是最基本二进制译码器，它有）是最基本二进制译码器，它有4个输入端，需要译码个输入端，需要译码4位二进制代码从这里并行输入；有位二进制代码从这里并行输入；有10个个译码输出端。功效是将译码输出端。功效是将4位并行输入二进制代码，依据译码要位并行输入二进制代码，依据译码要求，选择求，选择10输出中一个输出译码信息。输出中一个输出译码信息。表表2-3所表示为二所表示为二-十进制译码器真值表。十进制译码器真值表。下一页下一页上一页上一页第11页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【知识链接【知识链接1：译码器基本知识】：译码器基本知识】由真值表能够推导出二由真值表能够推导出二-十进制译码器逻辑表示式：十进制译码器逻辑表示式：依据以上逻辑表示式，能够绘制出二依据以上逻辑表示式，能够绘制出二-十进制译码器逻辑电路，十进制译码器逻辑电路，如如图图2-5所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第12页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【知识链接【知识链接1：译码器基本知识】：译码器基本知识】2.三线三线-八线译码器八线译码器功效是将功效是将3位并行输入二进制代码，依据译码要求，选择位并行输入二进制代码，依据译码要求，选择8个个输出中一个输出译码信息。经典三线输出中一个输出译码信息。经典三线-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种状态组合，种状态组合，即可译出即可译出8个输出信号个输出信号Y0Y7。74LS138引脚排列见引脚排列见图图2-6，功效表见，功效表见表表2-4。可用两片可用两片38线译码器线译码器74LS138组成组成4-16线译码器，其详细连线译码器，其详细连接如接如图图2-7所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第13页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【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、文字和符号惯用器件。如和符号惯用器件。如图图2-8所表示。所表示。LED数码管依据管内数码管依据管内PN结连接方式不一样，可分为共阴数码结连接方式不一样，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全部管和共阳数码管两种。共阴数码管就是管内全部PN结阴极都结阴极都连在一起，如连在一起，如图图2-9（a）所表示。使用时应将共阴端接低电所表示。使用时应将共阴端接低电平，阳极接显示译码器哥哥输出端。共阳数码管就是管内全平，阳极接显示译码器哥哥输出端。共阳数码管就是管内全部部PN结阳极都连在一起，如结阳极都连在一起，如图图2-9（b）所表示。使用时应将所表示。使用时应将共阳端接高电平，阴极接显示译码器各个输出端。共阳端接高电平，阴极接显示译码器各个输出端。下一页下一页上一页上一页第14页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【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译码器功效是将输入译码器功效是将输入BCD码经过译码后，驱动码经过译码后，驱动LED数码管显示对应十进制数。数码管显示对应十进制数。1.74LS4874LS48是一个与共阴极数码管配合使用字符显示译码器，是一个与共阴极数码管配合使用字符显示译码器，逻辑符号如逻辑符号如图图2-10所表示。所表示。74LS48功效表如功效表如表表2-5所表示。所表示。图图2-11所表示是所表示是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第15页任务二任务二 译码器逻辑电路设计与制作译码器逻辑电路设计与制作【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)显示器显示器BCD码码-七段码译码器，它含有七段码译码器，它含有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功效码及驱动功效CMOS电路能提供较大拉电流，可直接驱动电路能提供较大拉电流，可直接驱动LED显示器。显示器。图图2-12描述了描述了CD5411引脚设置及其与引脚设置及其与LED连接方法。其真值连接方法。其真值表见表见表表2-6。上一页上一页返返 回回第16页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【技能目标】【技能目标】能设计并制作一个一位十进制加法器。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）掌握加法器相关知识。）掌握加法器相关知识。（2）掌握组合逻辑设计方法。）掌握组合逻辑设计方法。下一页下一页第17页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【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关键是设计制作一个十进制加法器，实现个位十进制加任务关键是设计制作一个十进制加法器，实现个位十进制加法功效，输入为两组十进制数，输出为输入数据相加值（不法功效，输入为两组十进制数，输出为输入数据相加值（不含进位位）。任务原理见含进位位）。任务原理见图图2-13.2.实践活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）上将设计电路搭建起来，调试并实现所要求功（或面包板）上将设计电路搭建起来，调试并实现所要求功效。效。下一页下一页上一页上一页第18页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【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、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.活动提醒活动提醒（1）为确保课堂效率，提议学生将前两次任务中制作电路保）为确保课堂效率，提议学生将前两次任务中制作电路保留并在此次任务中直接使用。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，设计方法可见后面知识链接。后面知识链接。下一页下一页上一页上一页第19页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【知识链接【知识链接1：半加器与全加器基本知识】：半加器与全加器基本知识】1.一位加法器一位加法器（1）半加器。）半加器。半加器真值表如半加器真值表如表表2-7所表示。表中所表示。表中A和和B分别表示两个相加分别表示两个相加一位二进制数，一位二进制数，S是本位和，是本位和，COUT是本位向高位进位。是本位向高位进位。由真值表能够直接写出以下函数表示式：由真值表能够直接写出以下函数表示式：半加器逻辑符号和逻辑图如半加器逻辑符号和逻辑图如图图2-14所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第20页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【知识链接【知识链接1：半加器与全加器基本知识】：半加器与全加器基本知识】（2）全加器）全加器全加器真值表如全加器真值表如表表2-8所表示。表中所表示。表中A和和B分别表示两个相加分别表示两个相加一位二进制数，一位二进制数，Cin是来自低一位向本位进位；是来自低一位向本位进位；S是本位和；是本位和；Cout是本位向高一位进位。是本位向高一位进位。由真值表能够推导出全加器逻辑表示式：由真值表能够推导出全加器逻辑表示式：全加器逻辑图和逻辑符号如全加器逻辑图和逻辑符号如图图2-15所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第21页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【知识链接【知识链接1：半加器与全加器基本知识】：半加器与全加器基本知识】2.多位加法器多位加法器依据电路结构不一样，常见多位加法器分为串行进位加法器依据电路结构不一样，常见多位加法器分为串行进位加法器和超前进位加法器。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个一位加法器串联组成，个一位加法器串联组成，图图2-16所所表示是一个表示是一个4位串行进位加法器，用它可实现一位十进制数加位串行进位加法器，用它可实现一位十进制数加法。法。下一页下一页上一页上一页第22页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【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】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所表示。所表示。惯用数据选择器有惯用数据选择器有2选选1、4选选1、8选选1、16选选1等。等。图图2-18所表示是所表示是4选选1数据选择器逻辑图及逻辑符号。数据选择器逻辑图及逻辑符号。其功效表见其功效表见表表2-9。下一页下一页上一页上一页第23页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【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】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），其功效与数据选），其功效与数据选择器相反，它能够将一路输入数据按择器相反，它能够将一路输入数据按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所表示为所表示为2-4DEMUX逻辑符号，其功逻辑符号，其功效表如效表如表表2-10所表示。所表示。前面学习前面学习74LS138就能够实现数据分配器功效，如就能够实现数据分配器功效，如图图2-20所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第24页任务三任务三 一位十进制加法器逻辑电路一位十进制加法器逻辑电路设计与制作设计与制作【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逻辑器件，数值比较器数据比较器是用来判断输入数据大小逻辑器件，数值比较器能够按位数分为一位数值比较器和多位数值比较器，首先简能够按位数分为一位数值比较器和多位数值比较器，首先简明介绍一位数值比较器功效和特点。明介绍一位数值比较器功效和特点。其真值表如其真值表如表表2-11所表示。由真值表能够得到以下逻辑表示所表示。由真值表能够得到以下逻辑表示式：式：依据上面表示式可画出如依据上面表示式可画出如图图2-21所表示逻辑电路图。所表示逻辑电路图。上一页上一页返返 回回第25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【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）深入会用逻辑分析仪。）深入会用逻辑分析仪。【知识目标】【知识目标】（1）掌握数码管编码方法。）掌握数码管编码方法。（2）掌握字信号发生器使用方法。）掌握字信号发生器使用方法。下一页下一页第26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（1）搭接如）搭接如图图2-22所表示数码管显示电路。所表示数码管显示电路。（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）下左移）下左移编码（编码（Shift Left），运行电路，观察数码管改变，统计各），运行电路，观察数码管改变，统计各字段对应信号端口。字段对应信号端口。（3）依据字段信息，对七段数码管进行编码，使之输出字符）依据字段信息，对七段数码管进行编码，使之输出字符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辑中。将编码在字信号模型编辑区区Edit处输入，送到字信号发生器县显示区显示出来，如处输入，送到字信号发生器县显示区显示出来，如图图2-23所表示。字信号发生器设置运行起始地址为所表示。字信号发生器设置运行起始地址为0000、结、结束地址为束地址为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所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第27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32位同时逻辑信号仪器，能够用来对数字逻辑电路进行测试，位同时逻辑信号仪器，能够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所所表示。表示。1.连接电路连接电路在字信号发生器图标左边有在字信号发生器图标左边有015共共16个端子输出低个端子输出低16位位逻辑信号，右边逻辑信号，右边1631个端子输出高个端子输出高16位逻辑信号，下边位逻辑信号，下边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面板图中Address区用于设置字信号地址，如区用于设置字信号地址，如图图2-26所表所表示。示。下一页下一页上一页上一页第28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输出方式如字信号输出方式如图图2-27所表示，所表示，4.模式设置模式设置单击单击图图2-27中中Pattern按钮，屏幕弹出如按钮，屏幕弹出如图图2-28所表示对所表示对话框。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中中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所表示面板中所表示面板中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所表示。所表示。7.应用举例应用举例详细操作步骤以下，操作过程如详细操作步骤以下，操作过程如图图2-30所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第29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【实训及思索题】【实训及思索题】实训：译码器组成一位全加器实训：译码器组成一位全加器实训目标：实训目标：（1）学会使用字信号发生器）学会使用字信号发生器.（2）学会分析简单数字电路。）学会分析简单数字电路。用用74LS138D译码器组成一位全加器，实现两个二进制数相译码器组成一位全加器，实现两个二进制数相加。加。全加器真值表如全加器真值表如表表2-13所表示。所表示。创建该全加器电路如创建该全加器电路如图图2-31所表示。所表示。上一页上一页返返 回回第30页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）学会选择常见元器件型号。）学会选择常见元器件型号。（3）学会将较复杂逻辑电路生成子电路。）学会将较复杂逻辑电路生成子电路。（4）学会用生成子电路组成更复杂数字电路。）学会用生成子电路组成更复杂数字电路。【知识目标】【知识目标】（1）掌握逻辑转换仪使用方法。）掌握逻辑转换仪使用方法。（2）掌握子电路生成步骤。）掌握子电路生成步骤。下一页下一页第31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所表示。所表示。（2）全加器。其真值表如）全加器。其真值表如表表2-15所表示。所表示。2.仿真分析仿真分析（1）利用逻辑转换仪分别取得半加器）利用逻辑转换仪分别取得半加器Sn和和Cn表示式。如表示式。如图图2-34所表示为在逻辑转换仪中设置真值表所表示为在逻辑转换仪中设置真值表Sn。得到半加器逻辑表示式。得到半加器逻辑表示式为：为：。同理得到。同理得到 Cn表示式为：表示式为：Cn=AB。如。如图图2-35所表示为在逻辑转换仪设置真值表所表示为在逻辑转换仪设置真值表Cn。（2）用一样方法取得全加器逻辑表示式：）用一样方法取得全加器逻辑表示式：，如，如图图2-36所表示。所表示。Cn=AB+BC+AC+，如，如图图2-37所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第32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】（3）依据逻辑表示式产生电路。电路如）依据逻辑表示式产生电路。电路如图图2-38、图图2-39、图图2-40、图图2-41所表示。所表示。（4）验证逻辑关系。以）验证逻辑关系。以图图2-41所表示全加器所表示全加器Cn电路为例，电路为例，将其输入端将其输入端A、B、C改接为单刀双掷开关分别接改接为单刀双掷开关分别接+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所表示。所表示。（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端所表示，替换后电路如端所表示，替换后电路如图图2-43所表所表示。示。一样能够将一样能够将图图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所表示。所表示。（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中全部内容，复中全部内容，复制电路，得到子电路，如制电路，得到子电路，如图图2-47所表示。所表示。下一页下一页上一页上一页第33页仿真演练二仿真演练二 全加器全加器【实训及思索题】【实训及思索题】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。实训目标。实训目标（1）掌握逻辑转换仪使用方法。）掌握逻辑转换仪使用方法。（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）依据设计原理，在逻辑转换仪中设置真值表。）依据设计原理，在逻辑转换仪中设置真值表。依据设计原理输入真值表，如依据设计原理输入真值表，如图图2-48所表示。所表示。（2）单击）单击 按钮，生成简单电路表示式为：按钮，生成简单电路表示式为：Y=AC+AB+BC.（3）单击）单击 按钮，依据表示式按钮，依据表示式Y=AC+AB+BC生成电路。生成电路。下一页下一页上一页上一页第34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）在生成电路中添加图标按钮）在生成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，将其标作为图标按钮，将其标号和控制键分别设置为号和控制键分别设置为A、B、C，从，从Indicators器件库中器件库中选择电压探测器选择电压探测器Probe作为结果只是。作为结果只是。图图2-49所表示为设计好测试电路。所表示为设计好测试电路。（5）开启电路，依据真值表输入按键组合，观察输出结果）开启电路，依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所表示。所表示。上一页上一页返返 回回第35页图图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 回回第36页表表2-1 二进制编码器真值表二进制编码器真值表返返 回回第37页图图2-2 8-3线编码器逻辑电路线编码器逻辑电路返返 回回第38页表表2-2 8421BCD码编码表码编码表返返 回回第39页图图2-3 8421BCD编码器逻辑电路编码器逻辑电路返返 回回第40页图图2-4 二二-十进制译码器十进制译码器返返 回回第41页表表2-3 二二-十进制译码器真值表十进制译码器真值表返返 回回第42页图图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 回回第43页图图2-6 74LS138引脚排列引脚排列返返 回回第44页表表2-4 74LS138功效表功效表返返 回回第45页图图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 回回第46页图图2-8 LED数码管模型数码管模型返返 回回第47页图图2-9 LED数码管内部接线数码管内部接线返返 回回第48页图图2-10 74LS48逻辑符号逻辑符号返返 回回第49页表表2-5 74LS48功效表功效表返返 回回第50页图图2-11 LED七段显示器译码驱动电七段显示器译码驱动电路逻辑图路逻辑图返返 回回第51页图图2-12 CD4511与与LED连接示意图连接示意图返返 回回第52页表表2-6 CD4511真值表真值表返返 回回第53页图图2-13 一位十进制加法器原理一位十进制加法器原理返返 回回第54页表表2-7 半加器真值表半加器真值表返返 回回第55页图图2-14 半加器逻辑符号和逻辑图半加器逻辑符号和逻辑图返返 回回第56页表表2-8 全加器真值表全加器真值表返返 回回第57页图图2-15 全加器逻辑图和逻辑符号全加器逻辑图和逻辑符号返返 回回第58页图图2-16 4位串行进位加法器位串行进位加法器返返 回回第59页图图2-17 数据选择器框图数据选择器框图返返 回回第60页图图2-18 4选选1数据选择器逻辑图及数据选择器逻辑图及符号符号返返 回回第61页表表2-9 4选选1数据选择器功效表数据选择器功效表返返 回回第62页图图2-19 2-4数据分配器逻辑符号数据分配器逻辑符号返返 回回第63页表表2-10 2-4数据分配器功效表数据分配器功效表返返 回回第64页图图2-20 由由74LS138实现数据分配实现数据分配器器返返 回回第65页表表2-11一位比较器真值表一位比较器真值表返返 回回第66页图图2-21一位比较器逻辑电路一位比较器逻辑电路返返 回回第67页图图2-22 数码管显示电路数码管显示电路返返 回回第68页表表2-12 编码表编码表返返 回回第69页图图2-23 字信号发生器设置字信号发生器设置返返 回回第70页图图2-24 逻辑分析仪波形逻辑分析仪波形返返 回回第71页图图2-25 字信号发生器图标和面板字信号发生器图标和面板返返 回回第72页图图2-26 字信号地址编辑区字信号地址编辑区返返 回回第73页图图2-27 字信号输出方式字信号输出方式返返 回回第74页图图2-28 模式设置对话框模式设置对话框返返 回回第75页图图2-29 字信号模型编辑区字信号模型编辑区返返 回回第76页图图2-30 操作过程操作过程返返 回回第77页表表2-13 一位全加器真值表一位全加器真值表返返 回回第78页图图2-31 74LS138D译码器组成译码器组成1位位全加器电路全加器电路返返 回回第79页表表2-14 半加器真值表半加器真值表返返 回回第80页表表2-15 全加器真值表全加器真值表返返 回回第81页图图2-34 半加器真值表（半加器真值表（Sn）返返 回回第82页图图2-35 半加器真值表（半加器真值表（Cn）返返 回回第83页图图2-36 全加器真值表（全加器真值表（Sn）返返 回回第84页图图2-37 全加器真值表（全加器真值表（Cn）返返 回回第85页图图2-38 半加器半加器Sn电路电路返返 回回第86页图图2-39 半加器半加器Cn电路电路返返 回回第87页图图2-40 全加器全加器Sn电路电路返返 回回第88页图图2-41 全加器全加器Cn电路电路返返 回回第89页图图2-42 电压探测器电压探测器返返 回回第90页图图2-43 用实际元件替换后全加器用实际元件替换后全加器Cn电路电路返返 回回第91页图图2-44 用实际元件替换后半加器用实际元件替换后半加器Sn返返 回回第92页图图2-45 用实际元件替换后半加器用实际元件替换后半加器Cn返返 回回第93页图图2-46 用实际元件替换后全加器用实际元件替换后全加器Sn电路电路返返 回回第94页图图2-47 全加器全加器Cn子电路子电路返返 回回第95页图图2-48 产生真值表产生真值表返返 回回第96页图图2-49 3人表决器测试电路人表决器测试电路返返 回回第97页图图2-50 3人表决器测试电路生成子人表决器测试电路生成子电路电路返返 回回第98页