《数字电子技术基础》实验

1实验一门电路逻辑功能测试一、实验目的1．熟悉门电路的逻辑功能。2．熟悉常用集成门电路的引脚排列及其使用。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2．74LS00四2输入与非门74LS04六反相器74LS86四2输入异或门三、实验内容1．非门逻辑功能（1）熟悉74LS04的引脚排列，如图1（a）所示，其内部有六个非门。GNDUCC74LS04A1Y1AF+5V1413121110912345678GNDUCC74LS04A4A1A2A3Y4Y1Y2Y3A5Y5A6Y6(a)引脚排列（b）实验电路图174LS04引脚图与实验电路（2）取其中的一个非门按图1（b）所示接好电路。（3）分别将输入端A接低电平和高电平，测试输出端F电压，并转换成逻辑状态填入表1。表1非门逻辑功能输入输出AF电压（V）F012．与非门逻辑功能（1）熟悉74LS00的引脚排列，如图2（a）所示，其内部有四个2输入端与非门。1413121110912345678GNDUCC74LS00A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3GNDUCC74LS00A1Y1AF+5VB1B(a)引脚排列（b）实验电路图274LS00引脚图与实验电路2（2）取其中的一个与非门按图2（b）所示接好电路。（3）分别将输入端A、B接低电平和高电平，测试输出端F电压，并转换成逻辑状态填入表2。表2与非门逻辑功能输入输出ABF电压（V）F000110113．异或门逻辑功能（1）熟悉74LS86的引脚排列，如图3（a）所示，其内部有四个2输入端异或门。1413121110912345678GNDUCC74LS86A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3GNDUCC74LS86A1Y1AF+5VB1B(a)引脚排列（b）实验电路图374LS86引脚图与实验电路（2）取其中的一个异或门按图3（b）所示接好电路。（3）分别将输入端A、B接低电平和高电平，测试输出端F电压，并转换成逻辑状态填入表3。表3异或门逻辑功能输入输出ABF电压（V）F000110114．与或非门逻辑功能（1）利用与非门和反相器可以构成与或非门，其原理图如图4所示。&&&1AFBCD图4与或非门原理图（2）按照原理图，将74LS00和74LS04接成与或非门。3（3）当输入端为表4中各组合时，测试输出端F的结果并填入表4。表4与或非门逻辑功能输入输出ABCDF电压（V）F0000000100110101011111115．与非门对输出的控制（1）任取74LS00中的一个与非门，按图5所示接好电路。输入端A接一连续脉冲，输入端B分别接高电平和低电平。GNDUCC74LS00A1Y1连续脉冲F+5VB1BA图5与非门对输出的控制（2）观察两种情况下的输入、输出波形，并将结果用文字总结表述。四、实验报告1．根据表格记录测试数据。2．写出各门电路的逻辑表达式，与测试数据相验证并整理实验结果。五、思考题1．查阅数据手册，几种TTL集成门电路的UOH和UOL的典型值是多少？2．如何判断门电路的逻辑功能是否正常？3．与非门如何实现对输出的控制作用？4实验二组合逻辑电路一、实验目的1．掌握组合逻辑电路的一般分析方法。2．熟悉组合逻辑电路的设计方法。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、万用表、面包板2．74LS00四2输入与非门74LS86四2输入异或门74LS04六反相器74LS32四2输入或门74LS08四2输入与门3．1kΩ电阻、发光二极管三、实验内容1．组合逻辑电路功能测试（1）利用74LS00、74LS04、74LS32组成图1（a）所示电路，输出端接LED以便于观察。74LS32引脚排列如图1（b）所示，内部有四个2输入端或门。1413121110912345678GNDUCC74LS32A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3(b)引脚排列（a）实验电路A≥1&&CBF≥111RLED图1组合逻辑电路功能测试（2）分别将输入端A、B、C按表1所示组合接高、低电平，观察输出端状态，将测试结果填入表1。表1组合逻辑电路功能测试表输入输出ABCF000001010011100101110111（3）写出F的逻辑表达式，将运算结果与测试数据相比较。2．半加器逻辑功能测试（1）利用74LS08、74LS86组成如图2（a）所示半加器。74LS08引脚排列如图2（b）所示，内部有四个2输入端与门。5&=1iiiBASiiiBACAiBi1413121110912345678GNDUCC74LS08A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3R2D2R1D1(b)引脚排列（a）实验电路图2半加器逻辑功能测试（2）按表2要求改变输入端状态，观察输出端变化，将测试结果填入表2。表2半加器逻辑功能测试表输入输出AiBiSiCi000110113．全加器辑功能测试（1）全加器原理图如图3所示，利用74LS08、74LS86、74LS32组成全加器。&=1AiBiR2D2R1D1&=1Ci-1≥1SiCi图3全加器逻辑功能测试（2）按表3要求改变输入端状态，观察输出端变化，将测试结果填入表3。表3全加器逻辑功能测试表输入输出AiBiCi-1SiCi00000101001110010111011164．设计一个四位奇偶校验器，当A、B、C、D四位数中有奇数个1时输出F为0，否则输出为1。（1）根据电路要求，列出真值表。（2）写出逻辑表达式。（3）化简并利用已有集成门电路组成实验电路进行验证。参考电路如图4所示。=1ABCD=1=11F图4四位奇偶校验器四、实验报告1．根据表格记录测试数据。2．整理实验数据和图表，对实验结果进行分析讨论。3．对组合逻辑电路的分析方法和设计方法进行总结。五、思考题1．是否可以采用其他逻辑门电路实现半加器、全加器和四位奇偶校验器？2．在进行组合逻辑电路设计时如何选择实现方案？7实验三组合逻辑电路应用一一、实验目的1．熟悉集成译码器逻辑功能和应用。2．熟悉显示译码器的工作原理。3．了解中规模数字集成电路的性能和使用方法。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、万用表、面包板2．74LS20双4输入与非门74LS04六反相器74LS1383线-8线译码器74LS139双2线-4线译码器74HC4511七段显示译码器3．1kΩ电阻、发光二极管、共阴极数码管三、实验内容1．译码器功能测试（1）将74LS139按图1所示连接电路。74LS139ABG11A11A001Y11Y21Y31Y74LS04A1A2A3A4Y1Y2Y3Y4R×4D1D2D3D4图1译码器功能测试电路（2）按表1改变输入的数据，观察输出译码状态并填入表1，注意译码器74LS139输出经过74LS04反相后驱动发光二极管，二极管亮表示输出有效。表1译码器功能测试表输入输出GAB13Y12Y11Y10Y0000010100111××（3）控制端G改接高电平，再次观察各输入情况下电路状态并填入表1。2．译码器实现组合逻辑功能译码器可以和门电路通过组合来实现逻辑函数，在使用中规模集成译码器实现逻辑函数时，要注意译码器的输入端个数要和逻辑函数变量的个数相同，并且需要将逻辑函数化成最小项表达式。（1）利用74LS138和与非门实现三变量多数表决电路。（2）列出真值表和逻辑表达式，画出逻辑电路。8（3）根据逻辑电路接线进行验证。参考电路如图2所示。74LS1380Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7YG1AG2BG2A2A1A0ABCUCC&F74LS201413121110912345678GNDUCC74LS20A2A1NCD1Y2B1C1Y1NCB2D2C2(b)引脚排列（a）实验电路图2译码器实现组合逻辑功能3．利用74HC4511驱动共阴极数码管显示（1）按照图3所示电路接线组成4位显示电路，令0LT，4位数码管进行全亮测试，令0BL、1LT，4位数码管进行消显测试。D3D2D1abcdefgD074HC4511（2）A2A1A0LTA3BILEa～g74HC4511（1）A2A1A0LTA3BILEa～g74HC4511（0）A2A1A0LTA3BILEa～gBILT74LS139ABG11A11A001Y11Y21Y31Y74HC4511（3）A2A1A0LTA3BILEa～gabcdefgabcdefgabcdefg图34位显示电路（2）根据表1中得到的测试数据，使74LS139选中74HC4511的第0片然后根据74HC4511的功能表置入合适的数据在数码管上显示“3”。（3）依次使74LS139选中74HC4511的第1～3片，并在对应数码管上均显示“3”。（4）将4位数码管消显，然后显示其他数码进行验证。四、实验报告1．整理数据，对实验结果进行总结。2．画出三变量多数表决电路的逻辑图和实际接线图。93．举例简述4位数码显示电路的工作原理。4．对集成译码器的使用体会进行小结。五、思考题1．若74LS138的某个控制端失效是否影响电路的译码？2．三变量多数表决电路中变量A、B、C与74LS138的接法是否影响译码的输出结果？3．如何检测数码管是否完好？是否可以使数码管闪烁显示？10实验四组合逻辑电路应用二一、实验目的1．熟悉集成译码器逻辑功能和应用。2．熟悉集成数据选择器逻辑功能及其应用。3．理解数据分配器和数据选择器的概念及使用。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2．74LS1383线-8线译码器74HC151八选一数据选择器3．1kΩ电阻、发光二极管、共阴极数码管三、实验内容1．利用74LS138实现数据分配器（1）将74LS138按图1所示电路接线。A2A1A0作为选择通道用的地址信号输入，BG2接低电平，G1接高电平，AG2接数据线D作为数据输入。74LS1380Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7YG1AG2BG2A2A1A0数据输入D地址输入+5VUCCGND图1数据分配器（2）数据线D上为信号源提供的连续矩形脉冲，按照表1送入不同的地址信号，在输出端用示波器观察并将结果填入表1。表1数据分配器功能表输入输出G1AG2BG2A2A1A07Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0Y1D00001D00011D00101D00111D01001D01011D01101D0111（3）根据测试结果讨论数据分配器的工作原理。2．数据选择器功能测试11（1）将74HC151按图2所示电路接线。A2A1A0作为选择通道用的地址信号输入，用来实现对八个数据源D0～D7的选择，ST接低电平，Y为同相输出端，Y为反相输出端。STD2D1D0D7D6D5D4D3Y74HC151A2A1A0地址输入连续脉冲输入YGNDUCC+5V图2数据选择器功能测试（2）在D0～D7任选四个端子分别接1KHz、10KHz、50KHz、100KHz等四个不同频率的连续脉冲信号，用示波器观察在不同的地址信号下输出端的波形。（3）换另外四个端子接脉冲信号重新观察。（4）根据观察结果绘出74HC151的功能表。3．用数据选择器实现组合逻辑功能（1）数据选择器也可以用来实现组合逻辑函数，利用74HC151组成实验三中的三变量多数表决电路。（2）三变量多数表决电路的逻辑表达式为：7653mmmmABCCABCBABCAF因此将74HC151按图3所示电路接线。STD2D1D0D7D6D5D4D3Y74HC151A2A1A0GNDUCC+5VABCDR+5V图374HC151实现三变量多数表决电路（3）按照三变量多数表决电路真值表输入A、B、C表决信号，验证该电路的组合逻辑功能，二极管发光表示F为高电平，表决通过。（4）根据测试结果讨论数据选择器实现组合逻辑功能的原理。四、实验报告1．整理实验内容和实验数据，按实验要求对结果进行讨论、总结。2．对数据分配器和数据选择器的特点进行总结。五、思考题1．用74LS138实现数据分配器和其正常的译码工作有何不同？2．74HC151与74LS138实现组合逻辑