数电实验电子课件资料

数字电子技术实验室欢迎你们！TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数一.实验目的二.实验原理三.实验仪器四.实验内容与步骤五.实验报告要求六.思考题一.实验目的1.了解TTL集成门电路各参数的意义，加对逻辑门功能的认识。2.掌握TTL集成门电路的逻辑功能和参数测试方法。3.根据测试结果会判断器件的性能好坏。二.实验原理1.在数字电路设计中使用最多是与、或、非、异或、同或等基本的集成门电路，其性能指标在制造过程中就已确定，无法对其参数进行调整。因此，为保证设计电路能满足要求，以及稳定可靠地工作，在使用逻辑门前应对其功能与参数进行测试。2.TTL集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门，本实验采用双4输入与非门74LS20芯片进行测试，该芯片外形为DIP双列直插式结构。在一块集成块内包含有两个互相独立的与非门。3.常用芯片介绍TTL芯片：74LS系列如74LS20、74LSXX等。特点：电源电压+5V，速度较快，功耗稍大。CMOS芯片：4000系列，如4011、40XX等。特点：电源电压+3~30V，功耗小。&ABCDYABDCR1T6+VccR6R5R3R4R2T3YT1T4T5T2)&&12345678910111213141A1B1C1D1YNCGNDVCC2DNC2B2A2C2Y图174LS20芯片原理电路、逻辑符号和封装引脚图4.74LS20内部结构及引脚分配三.实验仪器1.智能数字电路实验台1套2.万用表1个3.74LS20二四输入与非门芯片1片74LS20V16714+5V245V图2TTL与非门的电压传输特性图3电压传输特性曲线测试接线图UO(V)UI(V)UOHUSHUSL3.50.42.41.02.41.5UOFFUONUSH四.实验内容与步骤按图3所示电路接线，按表1要求调整电位器得到对应的输入电压UI,并测量UO，将测量结果填入表1。1.电压传输特性的测试UI0.20.40.60.70.80.91.11.31.41.51.62.02.63.0UO表1电压传输特性测试表74LS20714I1+5VmA74LS207141I2+5VmA74LS2016714+5VVUOH74LS20V16714+5V245UOL74LS20mA16714+5VIis74LS20V16714+5VmA0.2VIL图4参数特性测试图分别按图4所示电路接线，并将测量结果填入表2。2.主要参数测试UOHUOLIISI1I2IL计算N0P(mV)表2参数测试表五.实验报告要求1.画出实验电路，整理实验数据；2.将实验结果与理论分析进行比较，并分析误差产生的原因。3.实验报告封面上所有信息必须填写完整，并且必须对实验数据进行分析。六.思考题1.为什么TTL与非门的输入端悬空相当于高电平？实际电路中TTL与非门的输入端能否悬空？为什么？2.测量扇出系数N0的原理是什么？为什么一个门的扇出系数由输出端为低电平时的灌电流与输入短路电流来决定？七.实验设备介绍一．实验目的二．实验原理三．实验仪器与器件四.设计内容与步骤五．实验报告要求六.思考题组合逻辑电路的设计一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。2.设计半加器、优先电路、奇偶校验器、比较电路、二四译码器，并验证其逻辑功能。二、实验原理1.组合逻辑电路设计流程:2.根据最简逻辑表达式，参考附录资料确定芯片型号，得出接线图，最后进行连线，验证设计电路的正确性。实际问题真值表卡诺图化简最简逻辑式逻辑电路3.组合逻辑电路设计举例例:设计一个半加器。A、B分别为加数和被加数，C为进位位，S为和。(1)根据实际问题得真值表如下：输入输出ABCS0000010110011110(2)根据真值表进行卡诺图化简，得最简逻辑式。AB01010001AB01010110CABSABABAB(3)根据最简逻辑式查找芯片型号，并进行连线。芯片型号：四二输入与门：74LS86四二输入异或门：74LS08&&&1234567891011121314GNDUcc&&74LS08&1234567891011121314GNDUcc74LS86⊕⊕⊕⊕ABSC+5V+5V+5V半加器逻辑电路图74LS0874LS86ABCS&⊕半加器接线图三.实验仪器1.智能数字电路实验台2.万用表3.74LS20二四输入与非门芯片四.实验内容与步骤1.设计一个优先电路，有A、B、C三个输入端，同一时间内只能有一个输入信号有效，其优先顺序是：A最高、B次之、C最低。输入输出ABCY1Y2Y3000000001001010010011010100100101100110100111100(1)确定输入、输出个数，例出真值表(2)由真值表得逻辑表达式(3)选芯片74LS04六反相器或74LS00四二输入与非门74LS08四二输入与门CBAYBAYAY321（4）优先电路逻辑电路图74LS04ABY1Y274LS0874LS11&&CY374LS042.设计一个4输入奇偶校验器，当输入为奇数个1时，输出为1，否则为0。（1）用异或门分析该线路，写出逻辑表达式DCBAY1120)11(*2mmmn011000101（2）根据逻辑表达式，用一片74LS86设计出逻辑电路图74LS0874LS86AB⊕74LS86Y⊕CD⊕输入输出ABCDY00000000110010100110010010101001100011111000110010101001011111000110111110111110（3）奇偶校验器真值表4.设计一个二四译码电路，要求用与门、非门组成。（1）根据二四译码电路特点，确定输入、输出个数，例出真值表输入输出ABY0Y1Y2Y3001000010100100010110001(2)逻辑表达式及逻辑电路图BAYBAY10ABYBAY3274LS04ABY274LS0874LS08&&Y174LS0474LS08Y3&74LS08&Y05.设计一个数值比较电路，它有A、B两个二进制输入，如AB,Y1=1;AB,Y2=1;A=B,Y3=1（1）确定输入、输出个数，例出真值表输入输出ABY1Y2Y300001010101010011001(2)逻辑表达式和逻辑电路图BABAABYBAY31BAY274LS04ABY274LS0874LS08&&Y174LS0474LS86⊕74LS04Y36.设计一个水塔水量控制系统电路，有3台水泵A、B、C，水塔水量控制分水满Y4，欠满Y3，少水Y2和无水Y1四级，控制过程为：无水开泵A、B、C，少水开泵A、B，欠满开泵A，水满三台泵均停。(1)根据题意，确定输入、输出个数，例出真值表输入输出Y1Y2Y3Y4ABC1000111010011000101000001000（2）逻辑表达式和逻辑电路图1214YCYYBYA74LS32Y2Y1B+74LS04Y4AC五、实验报告要求3.实验报告封面上所有信息必须填写完整，并且必须对实验数据进行分析。2.将实际测试结果填入相应的表格中；1.写出设计过程，画出实验电路，整理实验数据；六、思考题2.如果逻辑表达式和接线都正常，而输出与期望值不同，如何分析故障?1.在组合逻辑电路设计中,真值表有什么作用?触发器及其应用一.实验目的二.实验原理三.实验仪器四.实验内容与步骤五.实验报告要求六.思考题一.实验目的1.掌握D触发器和JK触发器的逻辑功能及触发方式。2.熟悉现态和次态的概念及两种触发器的次态方程。二.实验原理1.触发器是具有记忆功能的二进制信息存储器件，它有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态（现态）翻转到另一个稳定状态（次态）。2.按触发器的逻辑功能来分，触发器可分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器和T′触发器，各种触发器间逻辑功能可以相互转换。3.74LS74双D触发器在CP脉冲上升沿触发翻转。此时触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，状态方程为：1nQD4.74LS112双JK触发器在CP脉冲下降沿触发翻转，触发器的状态取决于时钟到来前J、K端以及其初态的状态，状态方程为：1nnnQJQKQ三.实验仪器1.智能数字电路实验台1套2.万用表1个3.74LS74芯片1片4.74LS112芯片1片四.实验内容与步骤74LS7416514+5V3247DCPQQSDRDGND74LS1126516+5V18QQ154JKCP32SDRDGND图1D触发器示意图图2JK触发器示意图利用开关按表1改变、的逻辑状态（D、CP状态随意），借助指示灯或万用表观测相应的、状态，并将结果记入表1中。1.74LS74触发器逻辑功能测试DRDSnQnQCPDΦΦ11→0ΦΦ10→1ΦΦ1→01ΦΦ0→11ΦΦ00DSDRnQnQ表174LS74触发器、功能测试表DSDR从CP端输入单个脉冲,按表2改变开关状态。将测试结果记入表2中。2.74LS74触发器D与CP端功能测试输入输出DCP原状态=0原状态=10110→1111→01110→1111→0DSDRnQnQ表274LS74功能测试表1nQ利用开关按表3改变、的逻辑状态（J、K、CP状态随意），借助指示灯或万用表观测相应的、状态，并将结果记入表3中。3.74LS112触发器逻辑功能测试DRDSnQnQCPJKΦΦΦ1→01ΦΦΦ0→11ΦΦΦ11→0ΦΦΦ10→1ΦΦΦ00DSDRnQnQ表374LS112触发器、功能测试表DSDR从CP端输入单个脉冲,按表4改变开关状态。将测试结果记入表4中。4.74LS112触发器J、K与CP端功能测试输入输出JKCP原状态=0原状态=100110→11→001110→11→010110→11→011110→11→0nQnQDSDR1nQ表474LS112功能测试表五.实验报告要求1.画出实验电路，整理实验数据；2.将实验结果与理论分析进行比较，并进行数值分析。3.实验报告封面上所有信息必须填写完整。六.思考题1.列表整理各类触发器的逻辑功能。2.总结实验结果，说明触发器的触发方式。计数器及其应用一.实验目的二.实验原理三.实验仪器四.实验内容与步骤五.实验报告要求六.思考题一.实验目的1.掌握用触发器和门电路设计计数器的方法。2.掌握异步计数器的工作原理及输出波形。3.熟悉中规模集成电路计数器的逻辑功能，使用方法及应用。二.实验原理1.对于异步加法计数器，当低位由1→0跳变时，低位向高位有进位，此时要求高位翻转；低位没有向高位有进位，则高位保持不变。2.对于异步减法计数器，当低位由0→1跳变时，低位向高位有借位，此时要求高位翻转；若低位没有向高位有借位，则高位保持不变。3.对于异步加、减法计数器，首先要确定其工作原理，然后根据芯片的特性来确定最终的逻辑电路。三.实验仪器1.智能数字电路实验台1套2.万用表1个3.74LS74芯片2片4.74LS112芯片2片四.实验内容与步骤图1由JK触发器构成的四位异步二进制加法计数器示意图JSDRDKCP111Q74LS112ⅠQJKCP111Q74LS112QJKCP111Q74LS112QJKCP111Q74LS112QQ0Q1Q2Q3ⅠⅡⅡSDRDSDRDSDRDUCC按图1所示电路接线，由CP端输入单脉冲，观察Q0、Q1、Q2、Q3的显示结果，记入表1中。1.异步二进制加法计数CP二进制数CP二进制数Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q00819210311412513614715表1异步二进制加法计数表图2由JK触发器构成的四位异步二进制减法计数器示意图JSDRDKCP111Q74LS112ⅠQJKCP111Q74LS112QJKCP111Q74LS112QJKCP111Q74LS112QQ0Q1Q2Q3ⅠⅡⅡSDRDSDRDSDRDUCC清零按图2所示电路接线，由CP端输入单脉冲，观察Q0、Q1、Q2、Q3的显示结果，记入表2中。2.异步二