数电实验：一位全加器的设计_74ls153实现全加器

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一、实验目的

  1. 熟悉数字电路实验教学平台及示波器、万用表的使用方法；
  2. 熟悉门电路逻辑功能测试方法；
  3. 掌握逻辑代数的运算方法、逻辑函数的描述方法（真值表、表达式、卡诺图、逻辑图）、逻辑函数的化简方法（代数法和卡诺图法）。
  4. 掌握组合逻辑电路的分析设计和验证方法。
  5. 初步掌握利用MSI器件设计组合逻辑电路的方法。

二、实验仪器

  A、实验箱
  B、74LS138（三八译码器）
  C、74LS00（四2输入与非门）
  D、74LS20（二4输入与非门）
  E、74LS283（4位二进制数加法器）
  F、74LS153（双4选1数据选择器）
  G、74LS86（四2输入异或门）

三、实验内容及原理

第一部分：实验方案设计及其原理

  本次实验的内容是利用实验室中不同的芯片类型来设计全加器。我们组设计了4种全加器，其中S_0表示低位向本位的进位数，S_1表示加数，S_2表示被加数，S_i表示本位加数，C_i表示本位向高位的进位数，实验方案如下：
  方案一：利用74LS138，74LS00来设计全加器，原理图如图3-1所示：
  方案二：利用74LS283来设计全加器，连接如图3-2所示：

  方案三：利用74LS153来设计全加器，连接如图3-3所示：
  方案四：利用74LS86，74LS00来设计全加器，连接如图3-4所示：

第二部分：实验方案中涉及的芯片引脚介绍

1、74LS138(三八译码器)
                      
  A0-A2：地址输入端。Y0-Y7：输出端(低电平有效)。VCC：接电源。GND：接地。STA(E1) ：选通端；STB(E2)、STC(E3) ：选通端(低电平有效)。
2、 74LS00(四2输入与非门)
                     
  实际作用：就是4组2输入的与非门。1A-4A，1B-4B： 输入端。1Y-4Y： 输出端。
3、74LS20（二4输入与非门）
                      
  实际作用：两个4输入与非门，内含两组4与非门。第一组：1,2,4,5输入6输出。。第二组：9,10,12,13输入8输出。
4、74LS283（4位二进制数加法器）

  A1–A4：运算输入端。B1–B4：运算输入端。C0：进位输入端。Σ1–Σ4：和输出端。C4：进位输出端
5、 74LS153（双4选1数据选择器）
                       
  1G、2G：两个独立的使能。B、A：公用的地址输入端;。1C0～1C3和2C0～2C3：两个4选1数据选择器的数据输入端;。Y1、Y2：两个输出端。
6、 74LS86（四2输入异或门）
                         
  A1-A4，B1-B4： 输入。Y1-Y4： 输出端。

四、proteus仿真图及其结果

  四种方案均是按照原理图，选择相应的芯片在实验箱中进行连线，其中原理图中的芯片可能和实验箱中的引脚不符，这时我们组参照上面中的芯片引脚介绍来进行连线。不同方案的连接图如下图所示：
  方案一：利用74LS138，74LS00来设计全加器，连接如图4-1所示：
  方案二：利用74LS283来设计全加器，连接如图4-2所示：

  方案三：利用74LS153来设计全加器，连接如图4-3所示：
  方案四：利用74LS86，74LS00来设计全加器，连接如图4-4所示：

五、实验结果分析

  四种方案中，我选择的逻辑点平指示灯（选择的是D_1、D_1）和逻辑点平输入开关（选择的是S_0、S_1、S_1）是一样的，其中逻辑点平指示灯中D_1对应S_i，D_1对应C_i，逻辑点平输入开关对应上述的S_0、S_1、S_1。通过改变逻辑点平输入开关，也就是对应灯的亮灭，来控制逻辑点平指示灯的亮灭，它们的控制方式如右图的真值表图5-1所示。例：如上面的图4-1所示，S_0、S_1、S_1均高电平时，逻辑点平指示灯D_0、D_1都是亮的。
    

六、总结体会

  本次试验有很多种设计方案，但是万变不离其宗，在设计时，一定要先列一下它的真值表，真值表不仅可以帮助你列卡诺图写出S0，S1的表达式，同样可以对照真值表来检查你的实验结果是否正确。我主要在连138和20对应的方案一时花了很大的精力，后面的三种方案比较顺利，在方案一时花费了将近1个半小时，中间遇到了很多问题，例如：
  1.我认为连接实物电路前，最最重要的一点就是知道芯片的引脚对应的是什么。我开始连接138时，默认了实验箱上138芯片右边的8个孔为输出Y0~Y7。后来才知道这是错误的，使用了一下百度才连上线。
  2.在连接138和20时，连接了好几遍，发现D_0、D_1都不亮。我一度想要放弃