数字电路实验报告2

暨南大学本科实验报告专用纸课程名称数字逻辑电路实验成绩评定实验项目名称组合逻辑电路装测调试方法指导教师实验项目编号0806003802实验项目类型验证型实验地点学生姓名学号学院电气信息学院系专业实验时间2013年5月13日上午～5月13日上午温度℃湿度组合逻辑电路装测调试方法一、实验目的1.学习应用实验的方法分析组合逻辑电路。2.学习数字电路设计和装测调试方法。3.学习数字系统综合实验平台可编辑数字波形发生器使用方法。二、实验器件、设备和仪器1.三3输入与非门74LS101片2.双4输入与非门74LS201片3.4异或门74LS861片4.6反相器74LS041片5.四2输入与非门74LS001片6.PC机（数字信号显示仪）1台7.GOS－6051示波器1台8.数字万用表UT561台9.TDS－4数字系统综合实验平台1台芯片引脚图三、实验内容1.用实验方法分析由异或门组成的组合逻辑电路①用一片74LS86按左图连接逻辑电路。将控制信号接到C芯片74LS86的引脚1，4，9；将输入信号Di0、Di1、Di2分别接到引脚2、5、10，将输出信号Do0、Do1、Do2接到引脚3、6、8。②采用静态测试方法进行逻辑电路测试。接好电路后，将输入信号用逻辑开关置入（由逻辑电平信号源提供输入信号），输出结果输出接LED指示灯通过逻辑电平指示灯进行显示测试。按控制信号C分别在低电平和高电平下，观察输入信号Di0～Di2和输出信号Do0～Do2的关系，结果如下表所示CDi0Do0Di1Do1Di2Do2电平灯电平灯电平灯000灭00灭00灭11亮11亮11亮101亮01亮01亮10灭10灭10灭分析：当C端为低电平0时，Do0，Do1，Do2的电平分别和Di0，Di1，Di2相同，即当输入为低电平时，输出也为低电平，当输入为高电平时，输出也为高电平当C端为高电平1时，Do0，Do1，Do2的电平分别和Di0，Di1，Di2相反，即当输入为低电平时，输出为高电平，当输入为高电平时，输出为低电平即以上电路实现了6二进制数据原码与反码发生器的逻辑功能③采用动态测试方法进行逻辑电路测试。三个输入信号Di0～Di2和控制输入信号C由固定方波信号源提供，频率分别为2MHz、1MHz、0.5MHz和0.1MHz；输出波形由数字信号显示，记录波形如下分析：当C端为低电平0时，Do0，Do1，Do2的电平分别和Di0，Di1，Di2相同，即当输入为低电平时，输出也为低电平，当输入为高电平时，输出也为高电平。当C端为高电平1时，Do0，Do1，Do2的电平分别和Di0，Di1，Di2相反，即当输入为低电平时，输出为高电平，当输入为高电平时，输出为低电平。即以上电路实现了6位二进制数据原码与反码发生器的逻辑功能。2.用实验方法分析由与非门组成的组合逻辑电路①选择合理的芯片按左图连接逻辑电路。由逻辑电路可得逻辑函数如下：，则可用74LS04、74LS10、74LS20三个芯片实现该逻辑电路。先用一个反相器74LS04将A1和A0取反，以供选用；再用三个输入与非门74LS10分别接成、、、；再用74LS10中的一个四输入与非门，一管脚接高电平，其余三个管脚接成A1A0D3，再将74LS20的三个输出管脚、和接成A1A0D3的四输入与非门的输出管脚，都接到74LS20的另一个四输入与非门中的输入端，则输出端为F。②采用动态测试方法进行逻辑电路测试。接好电路后，将输入控制信号A1、A0由可编辑数字波形发生器提供（其中A1信号为频率为50KHz左右方波，可根据测试效果选择合适的频率，要求A0为方波频率是A1一半），输出结果输出接LED指示灯（输出信号通过逻辑电平指示灯进行显示测试）。输入信号D0～D3由数字系统综合实验平台的逻辑电平信号源提供：其中D0＝0V，D1＝5V，D2、D3输入信号由综合实验平台的固定频率时钟源提供：D2＝0.1MHz方波、D3＝0.5MHz。通过分析测试结果得出逻辑电路逻辑功能。输出波形如下所示分析：由上图可以看出，当A1A0为0、0时，F为0；当A1A0为0、1时，F为高电平；当A1A0为1、0时，F和D2一样；当A1A0为1、1时，F和D3一样。所以上图电路的逻辑功能为一个数据选择器。四、问题回答1.用实验分析的方法的测试判断芯片或逻辑电路有哪两种方法？具体说明两种方法？答：有两种，静态测试和动态测试数字电路静态测试方法指的是：给定数字电路若干组静态输入值，测定数字电路的输出值是否正确。数字电路状态测试的过程是在数字电路设计好后，将其安装连接成完整的线路，把线路的输入接到逻辑电平开关上，线路的输出接到电平指示灯（LED）或用万用表测量进行电平测试,按功能表或状态表的要求，改变输入状态，观察输入和输出之间的关系是否符合设计要求。数字电路电平测试是测量数字电路输入与输出逻辑电平（电压）值是否正确的一种方法。静态测试是检查设计与接线是否正确无误的重要一步。数字电路动态测试方法是：在静态测试的基础上，按设计要求在输入端加动态脉冲信号，观察输出端波形是否符合设计要求，这是动态测试，动态测试的主要目的测试电路的频率特性（如测试电路使用时的频率范围）等）及稳定特性等。2.如果将实验内容1中电路扩展为16位二进制数据原码与反码发生器，需要几片74LS86芯片？画出逻辑电路图。答：需要四片74LS86芯片。因为一片74LS86芯片可做一个4位二进制数据原码与反码发生器。要做16位二进制数据原码与反码发生器，可以将C接到16个异或门输入的一端，然后16个异或门的另一端作为16位二进制数据原码与反码发生器的输入端，而16个异或门的输出端则为16位二进制数据原码与反码发生器的输出端。3.实验中正确的布线原则大致有几点？是什么？布线原则：应便于检查、排除故障和更换器件。正确的布线原则大致有以下几点：1.接插集成电路芯片时，先校准两排引脚，使之与实验底板上的插孔对应，轻轻用力将芯片插上，然后在确定引脚与插孔完全吻合后，再稍用力将其插紧，以免集成电路的引脚弯曲，折断或者接触不良。2.不允许将集成电路芯片方向插反，一般IC的方向是缺口（或标记）朝左，引脚序号从左下方的第一个引脚开始，按逆时钟方向依次递增至左上方的第一个引脚。3.导线应粗细适当，一般选取直径为0.6～0.8mm的单股导线，最好采用各种色线以区别不同用途，如电源线用红色，地线用黑色。4.布线应有秩序地进行，随意乱接容易造成漏接错接，较好的方法是接好固定电平点，如电源线、地线、门电路闲置输入端、触发器异步置位复位端等，其次，在按信号源的顺序从输入到输出依次布线。5.连线应避免过长，避免从集成器件上方跨接，避免过多的重叠交错，以利于布线、更换元器件以及故障检查和排除。6.当实验电路的规模较大时，应注意集成元器件的合理布局，以便得到最佳布线，布线时，顺便对单个集成器件进行功能测试。这是一种良好的习惯，实际上这样做不会增加布线工作量。7.应当指出，布线和调试工作是不能截然分开的，往往需要交替进行，对大型实验元器件很多的，可将总电路按其功能划分为若干相对独立的部分，逐个布线、调试（分调），然后将各部分连接起来（联调）。4.在实验过程中遇到的问题、现象及是否解决？怎样解决？在做实验的第二部分时，当A1A0为1、0时，输出为低电平0，不是理论上的D2，这有明显的错误。在老师的指导下，我们用示波器，对出错误的那部分电路进行检测，先测信号源是否正确输出，再沿着线往下测看哪里有问题。最终发现一根线的两端的信号不同，一端没信号输出，另一端是25KHz的方波，由此可以确定是这根线坏了。换线后问题解决了。