数字电路实验

数字电路实验数字电路实验要求实验是学习电子技术的一个重要环节。对巩固和加深课堂教学内容，提高学生实际工作技能，培养科学作风，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。2)完成各实验“预习要求”中指定的内容。3)熟悉实验任务。4)复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2．使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，使用时应严格遵守。3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。4．数字电路实验注意：实验前先要读懂集成块的外引线排列，分清电源、地、输入、输出端，读懂集成块的逻辑功能表，然后根据集成块的逻辑功能设计、连接电路。5．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。6．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。7．实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据波形、现象)。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。9．实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。实验1TTL基本门电路逻辑功能测试一、实验目的1．掌握常用TTL门电路的逻辑功能，熟悉其型号、外形和外引线排列。2．验证基本门电路的逻辑功能；了解控制门的控制作用。二、实验仪器及器件1．数字电路实验箱，1台；2．万用表，1块；3．74LS20（二4输入与非门）1块；74LS02（四2输入或非门），1块；74LS86（四2输入异或门），1块；74LS51（与或非门），1块；74LS00（四2输入与非门），2块；各集成块管脚排列及功能：(1).74LS02四2输入或非门(2).74LS20二4输入与非门Vcc4Y4B4A3Y3B3AVcc2D2CNC2B2A2Y1Y1A1B2Y2A2BGND1A1BNC1C1D1YGND(3).74LS86四2输入异或门(4).74LS51与或非门功能：(5).74LS00四2输入与非门功能：三、实验内容及步骤１．测试与非门的逻辑功能(1).将74LS20插入数字电路实验箱的插座（14孔），集成电路的输入端分别接到实验箱的逻辑电平控制插孔，由对应的逻辑电平控制开关置高电平1或低电平0。与非门的输出端接至LED（发光二极管）电平显示的输入插孔如图（1-2）所示。与非门输出高电平时LED亮，低电平时，LED灭。(2).将与非门的四个输入端A、B、C、D分别置为表(1-1)中所列状态时，读出输出端６的逻辑状态填入表(1-1)中。(3).按照图(1-3)接线，输出端6接至一逻辑电平显示，输入端A接1Hz连续脉冲，输入端B接逻辑电平控制插孔，其余输入端接高电平1。使输入端A按表(1-2)状态改变，将输出端6的逻辑状态填入表中。2.测试或非门的逻辑功能(1).将74LS02插入数字电路实验箱的一14脚Ic插座，如图（1-4）所示，任选一或非门，输入端分别接逻辑电平输出插孔，由对应的逻辑电平控制开关置高电平1或低电平“0”。输出端接至LED电平显示的输入插孔。当或非门输出高电平时LED亮，低电平时LED灭。(2).输入端A、B脚分别置为表(1-3)所列状态时，读出输出端的状态，填入表(1-3)。(3).按图(1-5)接线，在输入端Ａ送入1Hz连续脉冲，输入端Ｂ接逻辑电平。置输入端Ｂ分别为高电平和低电平，观察输出端的对应逻辑变化，把状态填入表(1－4)。3．测试异或门的逻辑功能(1).将74LS86插入实验箱的一14脚Ic插座，任选一异或门，输入端分别接逻辑电平输出插孔，由对应的逻辑电平控制开关置高电平“1”或低电平“0”，异或门的输出端接至LED电平显示的输入插孔。当异或门输出高电平时LED亮，低电平时LED灭。(2).输入端分别置为表(1-5)所列状态时，读出输出端的状态，表（1-7）ABCDLED逻辑状态0000000100100011010110101100110111101111填入表(1-5)内。(3).输入端Ａ送入1Hz连续脉冲，输入端Ｂ接逻辑电平。置输入端Ｂ分别为高电平和低电平，观察输出端的对应逻辑变化，把状态填入表(1－6)内。4．测试与或非门的逻辑功能(1).将74LS51插入实验箱的一14脚Ic插座。选，输入端2、3、4、5引脚分别连接到四个逻辑电平的输出插孔，输出端6接电平显示输入插孔，由LED显示输出状态的变化。(2).输入端A、B、C、D分别置为表（1-7）所列状态，将输出端Y显示的状态填入表（1-7）内。注意观察A=B=0及A=B=1时输出端Y的状态。5.用TTL与非门组成其它功能逻辑门用两片74LS00，按下列各项要求分别写出与非门组成各功能逻辑门的数学表达式，画出电路图，连接线路，根据测试结果判断电路连接的对错。(1).用与非门组成两输入端与门电路。(2).用与非门组成两输入端或门电路。(3).用与非门组成异或门电路。用与非门实现非：五．实验报告要求(1).认真预习实验指导书，写出实验原理、目的和实验步骤。(2).复核实验记录表（1-1）…（1-7）的数据，是否符合逻辑关系，认真完成实验报告。实验2组合逻辑电路的设计（一）一、实验目的1．掌握用中、小规模集成电路设计组合逻辑电路的设计与测试方法。2．进一步熟悉集成门电路的使用。3．掌握二进制译码器的原理与应用方法。二、实验仪器及器件1、数字电路实验箱，1台；2、74LS00（四2输入与非门），2只；3、74LS20（双4输入与非门），1只；4、74LS138（3线/8线译码器），1只。74LS00、74LS20和74LS138的管脚排列如图2.1所示。图2.174LS00、74LS20和74LS138的管脚排列图74LS138功能如表2.1所示：表2.174LS138的功能表输入输出G1A2A1A00×11111111×100000000××00001111××00110011××0101010111011111111110111111111101111111111011111111110111111111101111111111011111111110三、设计方法及要求1．使用中、小规模集成电路来设计组合逻辑电路是最常见的逻辑电路设计方法之一，设计组合逻辑电路的一般方法与步骤是：(1)根据设计任务要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量；(2)列出输入变量与输出函数之间的真值表；(3)由真值表写出逻辑函数式，用卡诺图或代数化简法求出最简逻辑函数式；(4)根据逻辑函数式画出逻辑电路图，用标准器件构成电路；(5)用实验来验证设计的正确性。2.设计要求(1)用两输入与非门74LS00实现半加器，并通过逻辑电平显示（即一组发光二极管）输出高低电平，高电平点亮。(2)设计测试译码器74LS138功能的实验方案。(3)用74LS138和74LS20实现全减器的功能。提示：设被减数为A，减数为B，来自低位的借位为J0；所得的差为D，借位为J。则有：D（A，B，J0）=∑m(1,2,4,7)J(A,B,J0)=∑m(1,2,3,7)四、预习要求1．复习半加器、全减器、译码器的有关内容。2．设计本次实验所要求的逻辑电路。五、实验内容及步骤1.检查与非门将74LS00的VCC（14脚）接通5V电源，将集成片中GND端（7脚）接地，用万用表测14脚与7脚之间应有5V电压。其它管脚均悬空，用万用表的电压档测量各管脚的对地电压，输入端对地应有1.0～1.4V的电压，而输出端的读数大约为0.2V左右。否则，门电路可能已损坏。2.半加器按自己设计的半加器连接好电路，也可参考图2.2。按表2.2验证其逻辑功能。如果实测结果与半加器的功能不符，请自行检查线路、排除故障。测试过程中，输入高电平可直接接VCC，低电平直接接地。输出用数字实验箱内的电平指示来显示。表2.2半加器真值表&实验1B&&&SC&·····A图2.2半加器电路ABSC0000011010101101ABJ0DJ0000010100111001011101113.74LS138功能测试按表2.1验证74LS138功能，步骤自拟，并将验证过程在实验报告中加以简要说明。4.用74LS138和74LS20设计全减器列出真值表，由真值表写出逻辑函数式，根据逻辑函数式画出逻辑电路图，用标准器件74LS138和74LS20构成电路；接好实验电路，接上电源，用实验来验证设计的正确性。将结果填入表2.3中。2.3全减器功能测试表1、实验报告1.写出电路设计的过程。2.画出实验电路图。3.验证逻辑功能。4．总结实验收获、体会。实验3组合逻辑电路的设计（二）一、实验目的1．掌握数据选择器的功能和应用方法。2．熟悉数码管的使用方法。3．掌握显示译码器的功能和使用方法。二、实验仪器及器件1．数字电路实验箱，1台；2．74LS00（四2输入与非门），1只；3．74LS153（双4选1数据选择器），1只；4．74LS151（8选1数据选择器），1只；5．74LS47（BCD-七段显示译码器），1只；6．共阳LED数码管，1只。74LS153和74LS15的管脚排列如图3.1所示。1SA11D31D21D11D01YGNDVCC2SA02D32D22D12D02Y1234567874LS153161514131211109D3D2D1D0YYSGNDVCCD4D5D6D7A0A1A21234567874LS151161514131211109图3.174LS153和74LS151的管脚图74LS153和74LS151的功能表如表3.1、表3.2所示：表3.174LS153的功能表表3.274LS151的功能表74LS153的逻辑功能：74LS151的逻辑功能：A1A2LTBI/RBORBIA3A0GNDVCCYfYgYaYbYcYdYe1234567874LS4716151413121110974LS47的管脚排列如图3.2所示。图3.274LS47的外引线排列图74LS47是BCD码七段译码器兼驱动器，逻辑功能为：。（1）特殊控制端。可以作输入端，也可以作输出端作输入使用时，如果=0时，不管其他输入端为何值，a～g均输出0，显示器全灭。因此称为灭灯输入端。作输出端使用时，受控于。当=0，输入为0的二进制码0000时，=0，用以指示该片正处于灭零状态。所以，又称为灭零输出端。（2）试灯。当=0时，无论输入怎样，a～g输出全1，数码管七段全亮。由此可以检测显示器七个发光段的好坏。称为试灯输入端。（3）灭零。当=1，而输入为0的二进制码0000时，只有当=1时，才产生0的七段显示码,如果此时输入=0，则译码器的a～g输出全0，使显示器全灭；所以称为灭零输入端。（4）正常译码显示。=1，=1时，对输入为十进制数l～15的二进制码（0001～1111）进行译码，产生对应的七段显示码。（5）A3、A2、A1、A0为二进制码输入端。(6)Ya、Yb、Yc、Yd、Ye、Yf、Yg:各笔划段控制端，输出低电平时点亮相应的笔划段，需配共阳极数码管。共阳极数码管管脚图如图3.3所示,将其与74LS47连接。74LS47内部有升压电阻因而无需外部电阻，可ABCISCO000001010011100101110以直接驱动共阳数码管。图3.3数码管管脚图LED数码管显示的不同数字三、设计要求1．用双4选1数据选择器74LS153和74LS00实现全加器。2．用数据选择器74LS151实现三变量多数表决电路。3．设计测试显示译码器74LS47的实验步骤。四、实验内容及步骤4．用数据选择器74LS153构成全加器参考电路如图3.4所示,A、B为被加数和加数，CI为来自低位的进位，S为和，CO为进位输出。请按表3.4测试其功能（输出端接至LED逻辑电平显示