数字电路实验流程

数字电路实验课程电工电子实验中心黑龙江大学实验要求•当堂交实验交实验报告（第一个下一次课交）•不允许迟到，不早退•爱护仪器，损坏仪器要赔偿！2实验简介•验证性实验---要求自己能验证(预习报告)•一共八个实验，第一个实验报告和第二个的一起交，前七个每个10分，最后一个30分，一共100分•三部分：输入---逻辑电平；数字电路核心---TTL芯片；输出---电平指示，示波器，数码显示3474LS20二4输入与非门Y=ABCD574LS86四2输入异或门674LS00四2输入与非门Y=AB实验一门电路逻辑功能及测试实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意及地线不能接错。实验中改动接线需断开电源，接好线后再通电实验。图1.1&V12457Vcc146Y71、测试门电路逻辑功能选用双四输入与非门74LS20一只，插入面包板，按图1.1接线、输入端接S1－S4（电平开关输出插口），输出端D1－D8接显示发光二极管（任意一个）•将电平开关按表1.1置位，分别测输出电压及逻辑状态。输入输出1245Y电压(V)HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL表1.182、异或门逻辑功能测试•选二输入端四异或门电路74LS86，如图1.2接线，输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。•将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。表1.2输入输出XZYY(V)000010001100111011110101图1.29=1=1=1ABCDZXY&&A311198211B&Y132&Z13121&54612图1.3103、测试逻辑电路的逻辑函数关系10填表1.3，写出逻辑表达式AB表1.311输入AB输出YZLLLHHLHH4、利用与非门控制输出•用一片74LS00按图1.4接线。S接任一电平开关，用示波器观察S对输出脉冲的控制作用。图1.412&S2311Y4、利用与非门控制输出•用一片74LS00按图1.5接线。S接任一电平开关，用示波器观察S对输出脉冲的控制作用。图1.513&S465Y&2315.与非门测试平均延迟时间•采用环路振荡法测量tpd，输入端A接入100kHz的固定脉冲，用双踪示波器观察输入端A和输出端Y的波形，并测量它们之间的相位差，计算每个门电路的平均延迟时间tpd。图1.6&&&&&&12354161091281131123546111226.用与非门组成其它门电路•用二输入端四与非门74LS00组成同或门（1）写出同或门表达式转化为与非门逻辑表达式（2）画出逻辑电路图将与非门转化成同或门的逻辑电路图（3）自拟实验步骤，将测试结果填入表1.4中ABBAABBAY表1.4输入AB输出Y000100116.回答问题•怎样判断门逻辑功能是否正常？•与非门一个接连续脉冲，其余状态什么时候允许脉冲通过？什么时候禁止脉冲通过？•异或门又叫可控反相门，为什么？17实验二组合逻辑电路的设计及功能测试预习要求：•组合逻辑电路的分析方法•用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理•二进制的运算•熟悉组合逻辑电路的分析方法181.组合逻辑电路功能测试用两片74LS00芯片组成如图电路，为便于接线与检查，已经给出芯片的编号与引脚。（1）A、B、C接S0-S9逻辑电平中任意三个。（2）改变输入端A、B和C的逻辑状态，测试输出Y1和Y2的值，完成表2.1。（3）写出输出端Y1和Y2的逻辑表达式。19&&Y&A3110982213121BC&Y1461&Y210982&Y5462&12131115图2.120输入输出ABCY1Y2000001011111110100101010表2.1212、测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能图2.2根据半加器的逻辑表达式可知：半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用一个集成异或门和两个与非门组成如图2.2。在学习机上用异或门和与门接成以上电路。A、B接电平开关S，Y、Z接电平显示，按表2.2要求改变A、B状态，填表。输入A0101B0011输出YZ表2.222&A31102213=12B&C5462S&&&Ai111BiCi-1&2&X32&2&1图2.3&Si2&Ci3X1X2AiBiAiBiAiAiBiBiAiBi+AiBiAiBi+AiBiCi-1&&&Ai111BiCi-1&2&X32&2&1图2.3&Si2&Ci3X1X23、测试全加器的逻辑功能ABCi-1CiSi0000101001100010111011111.写出图2.3电路的逻辑表达式2.填写表2.3表2.325设计四人表决电路•多数赞成决议通过，反之决议未通过，表决结果用二极管电平指示灯显示•若用A、B、C、D表示表决的四人，用Y表示表决的结果，写出四人表决电路的逻辑表达式•画出逻辑电路图。•在实验箱上按设计的电路图进行接线•自拟步骤，测试结果填到表格中。2627四人表决电路的卡诺图课后习题•总结组合逻辑电路的分析方法和设计方法。28实验三译码器和数据选择器29实验目的1.熟悉译码器的逻辑功能。2.掌握数据选择器的逻辑功能3.掌握集成译码器和数据选择器的应用3074LS139译码器芯片引脚图3174LS153数据选择器芯片引脚图•将74LS139译码器按图2.4接线，按表3.1输入电平分别置位，填输出状态表。1、译码器功能测试表3.1输入输出使能选择GBAY1Y2Y3Y4HXXLLLLLHLHLLHH图2.4322、译码器应用•将双2-4线译码器转换为3-8线译码器•画出转换电路图。•在学习机上接线并验证设计是否正确。•设计并填写该3-8译码器功能表，画出输入、输出波形。333、数据选择器的测试•将双4选1数据选择器74LS153参照图3.3接线，测试其功能并填写功能表•将学习机脉冲信号源中固定脉冲4个不同频率号接到数据选择器4个输入端，•选择端置位，使输出端可分别观察到4种不同频率脉冲信号，分析上述实验结果并总结数据选择器作用选择端数据输出端输出控制输出BAC0C1C2C3GXXXXXXHLLLXXXLLLHXXXLLHXLXXLLHXXHXLHLXXLXLHLXXHXLHHXXXLLHHXXXHL354.数据选择器的应用•将实验箱上的四个固定连续脉冲按图3.4接到数据选择器的四个输入端C0、C1、C2和C3，输出控制端G以及选择输入端B、A的不同逻辑状态下，分别观察输出端的波形，将测试结果填入表3.4中。•分析输出端4种不同频率脉冲信号波形与选择输入端B、A的关系，并总结数据选择器作用。输出控制选择端数据输出端输出GBAC0C1C2C3HXX2550100200LLL2550100200LLL2550100200LLH2550100200LHH2550100200表3.4课后习题•总结译码器和数据选择器的使用体会实验四触发器R-S，D，J-K39实验目的1.熟悉并掌握基本RS触发器的构成，工作原理和功能测试方法，熟悉并理解不定的含义。2.熟悉并掌握D-FF和JKFF的逻辑功能和功能测试方法。3.学会正确使用触发器的集成芯片。1、基本R-SFF功能测试两个TTL与非门首尾相接构成的基本R-SFF的电路如图3.1所示•试按下面的顺序在端加信号：0dS1dR1dS1dR1dS0dR1dS1dR图4.1基本R-SFF电路40QG1Rd&&SdQG21Sd，Rd23456基本R-S触发器测试1.观察并记录FF的，、端的状态，将结果填入下表4.1中，并说明在上述各种输入状态下，FF执行的是什么功能？逻辑功能01111011dS5.当、都接低电平时，观察，端的状态，当、同时由低电平跳为高电平时，注意观察，端的状态，重复3-5次看，端的状态是否相同，以正确理解“不定”状态的含义。dRQQ表4.1QQdSdRQQ4142（2）Sd端接低电平，Rd端加脉冲。（3）Sd端接高电平，Rd端加脉冲。（4）连接Sd、Rd，并加脉冲。记录并观察(2)(3)(4)三种情况下Q，Q端状态。从中总结出基本R-SFF的Q或Q端的状态改变和输入端Sd、Rd的关系。例子43RDSDQQ000110001111101101002、维持-阻塞型D触发器功能测试图4.2DFF逻辑符号4474LS74双D触发器（正沿触发）RdCPDSdQQGNDVcc136214745DQn1维持-阻塞型D触发器功能测试的实验步骤(1)分别在Sd、Rd端加低电平，观察并记录Q，Q端的状态。(2)令Sd、Rd端为高电平，D端分别接高，低电平，用点动脉冲作为CP，观察并记录当CP为0、↑、1、↓时Q端的状态变化。(3)当Sd=Rd=1、CP=0（或CP=1），改变D端信号，观察Q端的状态是否变化？整理上述实验数据，将结果填入表3.2中。CPD01xx0110xx0111↑00111↑101表4.2dSdRnQ1nQ45•令Sd=Rd=1，将D和端相连，CP加连续脉冲，用双踪示波器观察并记录Q相对与CP的波形。46473、负边沿J-K触发器功能测试74LS112双J-K触发器（负沿触发）•双J-K负边沿触发器74LS112的逻辑符号如4.3所示。•自拟实验步骤，测试其功能，并将结果•填入表3.3中。若令J=K=1时，CP端加连脉冲，用双踪示波器观察Q-CP端•波形，和DFF的D和端相连接时观察到的Q端的波形比较，有和异同点？CPJK01XXXX10XXXX11↓0X011↓1X011↓X0111↓X11图4.3表3.3dSdRnQ1nQ48RdCPJSdQQGNDVcc156316845K211nnnQJQKQCP下降沿到来时有效4.触发器功能转换（1）将D触发器和J-K触发器转换成T’触发器，列出表达式，画出实验电路图。（2）接入连续脉冲，观察各触发器CP及Q端波形，比较两者关系。（3）自拟实验数据并填写之。49nnQQ1DQn11nnnQJQKQCP下降沿到来时有效6、触发器功能转换•将D触发器和J-K触发器转换成触发器，列出表达式，画出实验电路图。•接入连续脉冲，观察各触发器CP及Q端波形，比较两者关系。•自拟实验数据并填写之。50实验五时序电路测试及研究51实验芯片：74LS00二输入端四与非门74LS10三输入端三与非门74LS1944位双向移位存储器74LS175四D触发器52VCCQDQD4DQC3DQCCPRQAQA1D2DQBQBGND74LS175四D触发器531DC1AQ2DC23DC3BQCQCP4DC4“1”DQ74LS175RRRRABCD接LED电平指示灯1、自循环移位寄存器—环行计数器断开1D和QD，将A、B、C、D置为1000，用单脉冲计数，用状态转换图表示各触发器状态。断开1D和QD，将A、B、C、D置为1100，用单脉冲计数，用状态转换图表示各触发器状态。541DC1AQ2DC23DC3BQCQCP4DC4“1”DQ74LS175RRRRABCD接LED电平指示灯&&5574LS10三输入端三与非门562、测试40194的逻辑功能5774LS194（CD40194）的引脚图2153456781413121110958CD40194芯片功能表59清除模式时钟串行输入输出功能总结CRS1S0CPSLSRD0D1D2D30XX↑XXXXXX111↑XXabcd101↑X0XXXX101↑X1XXXX101↑X0XXXX101↑X0XXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX100↑XXXXXX表5.1寄存器功能表3、用CD40194实现环形计数器•自拟实验电路，用并行送数法输入二进制代码（0100），然后实现右移循环，观察寄存器输出状态的变换，填表5.260CPQ0Q1Q2Q300100123454、实现数据的串行、并行转换•串行输入，并行输出61课后问题•总结时序电路的特点62实验六集成计数器实验芯片