1、數(shù) 字 電 子 技 術 基 礎實 驗 指 導 書安陽工學院電子信息與電氣工程學院電工電子教研室二一一年五月實 驗 要 求一、實驗前必須充分預習，完成指定的預習任務。二、用儀器和實驗箱前必須了解其性能、操作方法及注意事項，在操作時應嚴格遵守。三、實驗時接線要認真，相互仔細檢查，確定無誤才能接通電源。四、實驗時應注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有破壞性異?，F(xiàn)象，例如元件冒煙、發(fā)燙或有異味等，應立即關斷電源，保持現(xiàn)場，報告指導老師。找出原因、排除故障，經指導老師同意后再繼續(xù)做實驗。五、實驗過程中需要改接線時，應關斷電源后才能拆、接線，使用自鎖緊插頭時，嚴禁用力拉線，拆線時，應手捏線端并旋轉輕微向上用力拔起，以防線被

2、拉斷。六、實驗過程中要仔細觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗結果（數(shù)據(jù)、波形、現(xiàn)象）。所記錄的實驗結果經指導老師審閱簽字后再拆除實驗線路。七、實驗結束后，必須關斷電源、拔出電源插頭，并將儀器、設備、工具、導線等按規(guī)定整理。八、實驗后每個學生必須按要求獨立完成實驗報告。數(shù)字電路實驗箱使用說明本實驗箱可以完成數(shù)字電路課程實驗，由實驗板和保護箱組成。該實驗箱的實驗板采用獨特的兩用板工藝，正面貼膜，印有原理圖及符號，反面為印制導線并焊有相應元器件，需要測量及觀察的部分裝有自鎖緊式接插件，使用直觀、可靠。 一、技術性能及配置 1、電源 輸入 : AC220V 士 10 。 輸出 : DC 5V/1A 、 DC 1、

3、25V 15V/0、2A (兩路) 有過載保護及自動恢復功能。2、信號源: 單脈沖:為消抖動脈沖，可同時輸出正負兩個脈沖，前后沿 20ns ，脈沖寬度 0、2s ，脈沖幅值為 TTL 電平。 連續(xù)脈沖：兩組，一組為 4 路固定頻率的方波。其頻率分別為 200KHZ 、 100KHz、50KHz、25KHz 。另一組為: 1Hz5KHz 連續(xù)可調方波，分二檔由開關切換，兩路輸出均為 TTL 電平。3、八組邏輯電平開關:可輸出 “O”、“1” 電平。置于H時輸出為+5V，置于L時輸出為0。4、八位電平顯示:由紅色 LED 及驅動電路組成。當政邏輯“1”電平送入時LED亮，反之不亮。5、 數(shù)碼顯示:

4、由二位7段LED數(shù)碼管及二一十進制譯碼器組成。6、 元件庫:由開關、電位器、揚聲器、二極管、阻容元件構成 , 其參數(shù)均在面扳上標明。7、 圓孔型雙列直插式集成電路插座: 14腳10只，16只腳3只，20 腳 1 只。二、電路原理 本實驗箱有電源、信號源、電平指示、電平開關、數(shù)碼管等部分組成。相應電路及器件在面板背面的印制電路板上。三、使用方法 1、將標有220V的電源插入市電插座，接通開關，面板指示燈亮，表示實驗箱電源正常工作。2、連接線：實驗箱面板上的插孔應使用專用的連接線，該連接線插頭可疊插使用，順時針向下旋轉即鎖緊，逆時針向下旋轉即可松開。拔出時不要直接拉導線。3、面板上IC插座均未接電

5、源，實驗時應按插入IC的引腳接好相應的電源線才能正常工作。4、IC插入插座前應調整好雙列引線間距，仔細對準插座后均勻壓入，拔出時需用螺絲刀從旁邊輕輕翹起。5、實驗時應先閱讀實驗指導書，在斷開電源開關的狀態(tài)下按實驗線路接好連接線（實驗中用到可調直流電源時，應在該電源調到實驗值在接到實驗電路中），檢查無誤后接通電源。6、實驗時要更改接線或元器件，應先關斷電源開關，插錯或多余的線要拔去，不能一端插在電路上，另一端懸空，防止碰到電路其他部分。 為保證實驗順利進行，要注意所有集成電路的使用規(guī)則，特別是對輸入空端和多余電路單元要按規(guī)定接相應電平。目 錄實驗一: 門電路邏輯功能測試 1實驗二: 組合邏輯電路

6、設計 5實驗三：譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器 8實驗四：集成觸發(fā)器的應用 11實驗五：時序邏輯電路設計與分析 14實驗一 門電路邏輯功能及測試一、 實驗目的1 熟悉門電路邏輯功能。2 熟悉數(shù)字電路學習機及示波器使用方法。3 學習基本門電路特性參數(shù)的測試方法。二、 實驗儀器及材料1雙蹤示波器2器件74LS00 二輸入端四與非門 2片74LS20 四輸入端雙與非門 1片74HC86 二輸入端四異或門 1片74LS04 六反相器 1片三、 預習要求1. 復習門電路工作原理及相應邏輯表達式。2熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途。3. 了解雙蹤示波器使用方法。四、 實驗內容實驗前按學習機使用說明先檢查學習機電

7、源是否正常。然后選擇實驗用的集成電路，按自己設計的實驗接線圖接好連線，特別注意Vcc及地線不能接錯。線接好后經實驗指導教師檢查無誤方可通電實驗。實驗中改動接線須先斷開電源，接好線后再通電實驗。圖1.1 74LS20功能測試圖1. 測試門電路邏輯功能（1）選用雙四輸入與非門74LS20一只，插入面包板，按圖1.1接線：輸入端（第1、2、4、5管腳）接電平開關，輸出端（第6管腳）接電平顯示發(fā)光二極管（注意：74LS20第7管腳接地，第14管腳接電源）。（2）將電平開關按表1.l置位，分別測輸出電壓及邏輯狀態(tài)。表1.1輸入輸出1245Y電壓（V）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL2. 異或門邏

8、輯功能測試 圖1.2 74HC86連接圖(1) 選二輸入四異或門電路74HC86, 按圖1.2接線，輸入端1、2、4、5接電平開關，輸出端A、B、Y接電平顯示發(fā)光二級管。(2) 將電平開關按表1.2置位，將結果填入表中。表1.2輸入輸出1245ABYY電壓(V)LLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH3邏輯電路的邏輯關系(1) 用74LS00，按圖1.3接線，將輸入輸出邏輯關系分別填入表1.3中。(2) 寫出電路邏輯表達式。圖1.3 74LS00連接圖表 1.3輸入輸出ABY000110114平均傳輸延遲時間tpd的測試用六反相器74LS04按圖1.4接線，設各個門電路的平均傳輸延遲時

9、間為tpd，用奇數(shù)個門環(huán)形連在一起，電路會產生一定頻率的自激振蕩。如果用示波器測出輸出波形的周期T，就可以間接地計算出門電路的平均傳輸延遲時間：tpd=T/(2n)，式中n是連接成環(huán)形的門的個數(shù)。 圖1.4 奇數(shù)個門連成振蕩器5用與非門組成其它門電路(1) 用一片二輸入端四與非門74LS00組成或非門 (2) 畫出電路圖，測試其功能并填表1.4。 表1.4輸入輸出ABY00011011五、實驗報告 1按各步聚要求記錄實驗測得的數(shù)據(jù)、寫表達式、畫電路圖。2回答問題：(1) 怎樣判斷門電路邏輯功能是否正常?(2) 與非門一個輸入接連續(xù)脈沖，其余端什么狀態(tài)時允許脈沖通過？什么狀態(tài)時禁止脈沖通過？ (

10、3) 異或門又稱可控反相門，為什么？實驗二 組合邏輯電路設計一、實驗目的1掌握組合邏輯電路的功能測試方法。2驗證半加器和全加器的邏輯功能。3掌握組合邏輯電路的設計方法。4加深理解典型組合邏輯電路的工作原理。 二、實驗儀器及材料器件 74LS00 二輸入端四與非門 3片 74HC86 二輸入端四異或門 1片 74LS54 四組輸入與或非門 1片三、預習要求1預習組合邏輯電路的分析方法和設計方法。2預習用與非門和異或門構成的半加器、全加器的工作原理。3預習二進制數(shù)的運算。四、實驗內容1組合邏輯功能測試(1) 用兩片74LS00組成圖2.1所示的邏輯電路。（2）A、B、C接開關電平，Y1、Y2接發(fā)光

11、二極管電平顯示。（3）按表2.1要求，改變A、B、C的狀態(tài)并填表，寫出Y1、Y2表達式。圖2.1 74LS00組成的組合邏輯電路 表2.1輸入輸出ABCY1Y20000010100111001011101112. 半加器設計及功能測試(1) 用與非門74LS00和異或門74HC86設計一個半加器。（2）組裝所設計的半加器電路，并驗證其功能是否正確，填表2.2。（3）寫出輸出與輸入之間的邏輯表達式。表2.2輸入端A0101B0011輸出端SCO3. 全加器設計及功能測試(1) 用與非門74LS00和與或非門74LS54設計一個全加器。（2）組裝所設計的全加器電路，并驗證其功能是否正確，填表2.3

12、。（3）寫出輸出與輸入之間的邏輯表達式。表2.3AiBiCi-iCiSi000010100110001011101111五、 實驗報告1. 寫出實驗電路的設計過程，并按要求畫出設計電路圖。2記錄所設計電路的實驗結果，并與設計要求進行比較。3. 問題討論： （1）如何用異或門來實現(xiàn)全加器？ （2）如何用兩個半加器和一個或門來實現(xiàn)全加器電路？實驗三 譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器一、實驗目的1. 加深理解譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能。2. 掌握譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的使用方法。二、實驗儀器及材料1.雙蹤示波器2.器件 74LS139 24線譯碼器 1片 74LS153 雙4選1數(shù)據(jù)選擇器 1片 74LS00 二輸

13、入端四與非門 1片三、預習要求1熟悉74LS139和74LS153的功能及引腳排列。2根據(jù)實驗相關內容，畫出邏輯電路圖。3用Multisim軟件對所設計的電路進行仿真，驗證其功能。四、實驗內容1. 譯碼器功能測試將74LS139譯碼器按圖3.1接線，按表3-1所示輸入電平的狀態(tài)分別置位相應的電平開關，填輸出狀態(tài)表。 圖3.1 74LS139接線圖表3.1輸入輸出使能選擇GBAY0Y1Y2Y3HXXLLLLLHLHLLHH2. 譯碼器轉換將雙24線譯碼器轉換為38線譯碼器。(1) 畫出轉換電路圖。(2) 組裝所設計電路，并驗證設計是否正確。(3) 設計并填寫該38線譯碼器功能表，畫出輸入、輸出波

14、形。3. 數(shù)據(jù)選擇器的測試及應用(1) 將雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153參照圖3.2接線，測試其功能并填寫功能表3.2。(2) 將實驗箱脈沖信號源中固定連續(xù)脈沖4個不同頻率的信號接到數(shù)據(jù)選擇器4個輸入端，輸出端1Y接示波器，將選端擇置位，利用示波器觀察輸出波形，填表3.3。(3) 分析上述實驗結果并總結數(shù)據(jù)選擇器作用。 表3.2 圖3.2數(shù)據(jù)輸入端選擇端輸出控制輸出C0 C1 C2 C3B AGY25KHz50KHz100KHz200KHzL LLL HLH LLH HL 表3.34. 數(shù)據(jù)選擇器轉換設計一個電路，實現(xiàn)4選1轉換為8選1數(shù)據(jù)選擇器。(1) 畫出轉換電路圖。(2) 組裝所設計電

15、路，并驗證設計是否正確。(3) 設計并填寫該8選1數(shù)據(jù)選擇器的功能表。五、實驗報告1. 畫出實驗要求的波形圖。2. 畫出實驗內容2的接線圖。3. 總結譯碼器和數(shù)據(jù)選擇的使用體會。實驗四 集成觸發(fā)器的應用一、 實驗目的1加深理解觸發(fā)器的邏輯功能，掌握觸發(fā)器的功能轉換。2加深理解觸發(fā)器的電平觸發(fā)方式和邊沿觸發(fā)方式的特點。3學習集成觸發(fā)器的應用。二、實驗儀器及材料1雙蹤示波器2器件 74LS00 二輸入端四與非門 1片 74LS74 雙D觸發(fā)器 1片 74LS112 雙J-K觸發(fā)器 1片三、預習要求1熟悉74LS139和74LS153的功能及引腳排列。2根據(jù)實驗相關內容，畫出邏輯電路圖。3用Mult

16、isim軟件對所設計的電路進行仿真，驗證其功能。四、實驗內容1測試雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯功能 雙D觸發(fā)器74LS74的邏輯符號如圖4.1所示。圖4.1 74LS74邏輯符號試按下面步驟做實驗：（1）分別在CLR、PR 端加低電平，觀察并記錄Q、Q 端的狀態(tài)。（2）令CLR、PR端為高電平，D端分別接高，低電平，用點動脈沖作為CLK，觀察并記錄當CLK為O、1、時Q端狀態(tài)的變化。（3）當CLR =PR =1、CLK=0（或CLK=1），改變D端信號，觀察Q端的狀態(tài)是否變化？整理上述實驗數(shù)據(jù)，將結果填入下表4.1中。表4.1CLRPRCLKDQQ01XX0110XX0111001111012

17、. 測試雙J-K觸發(fā)器74LS112的邏輯功能雙J-K負邊沿觸發(fā)器74LS112芯片的邏輯符號如圖4.2所示。自擬實驗步驟，測試其功能，并將結果填入4.2中。圖4.2 74LS112邏輯符號表4.2CLRPRCLKJKQQ01XXXX10XXXX110X0111X011X0111X113觸發(fā)器功能轉換(1) 將D觸發(fā)器轉換成J-K觸發(fā)器，列出表達式，畫出實驗電路圖。(2) 自擬實驗數(shù)據(jù)表并填寫之，比較兩者關系。4觸發(fā)器應用 用雙D觸發(fā)器74LS74設計一個單次脈沖發(fā)生器。該電路的功能要求是：在高頻系列脈沖和手動脈沖的共同作用下，只要手動脈沖作用一次，不管手動脈沖的周期多長，電路只輸出一個高頻系

18、列脈沖周期寬度的脈沖信號。畫出電路連接圖，并測試其邏輯功能。五、實驗報告1整理實驗數(shù)據(jù)并填表。2寫出實驗電路的設計過程，并畫電路圖。3整理實驗數(shù)據(jù)，并對結果進行分析。4總結各類觸發(fā)器特點。實驗五 時序邏輯電路設計與分析一、 實驗目的1加深理解時序邏輯電路的工作原理。2掌握時序邏輯電路的設計方法。3學習時序邏輯電路的功能測試方法。二、實驗儀器及材料1雙蹤示波器2器件 74LS00 二輸入端四與非門 1片 74LS175 四D觸發(fā)器 1片 74LS112 雙J-K觸發(fā)器 2片74LS11 三輸入端三與門 1片三、預習要求1熟悉所用集成電路的邏輯功能及引腳排列。2根據(jù)實驗相關內容，畫出邏輯電路圖。3

19、用Multisim軟件對所設計的電路進行仿真，驗證其功能。四、實驗內容1同步二進制加法計數(shù)器設計（1）用2片雙J-K觸發(fā)器74LS112設計一個4位同步二進制加法計數(shù)器。（2）驗證所設計的同步二進制加法計數(shù)器功能，記錄實驗結果。2. 同步十進制加法計數(shù)器設計（1）用2片雙J-K觸發(fā)器74LS112和1片三輸入與門74LS11設計一個8421BCD碼的同步十進制加法計數(shù)器。（2）驗證所設計的同步十進制加法計數(shù)器功能，記錄實驗結果。3. 環(huán)形計數(shù)器設計（1）利用1片四D觸發(fā)器74LS175設計一個環(huán)形計數(shù)器。（2）將觸發(fā)器的初始狀態(tài)設置為1000，用單脈沖計數(shù)，觀察各觸發(fā)器的狀態(tài)。（3）采用連續(xù)脈

20、沖計數(shù)，并將其中一個狀態(tài)為“0”的觸發(fā)器置為“1”（模擬干擾信號作用的結果）。觀察計數(shù)器能否正常工作。分析原因。五、實驗原理與說明1. 時序邏輯電路的設計方法（1）分析題意， 確定輸入、輸出變量，畫出狀態(tài)轉換圖。（2）進行狀態(tài)化簡，選定所需的狀態(tài)數(shù)和觸發(fā)器個數(shù)。（3）狀態(tài)分配，將所需狀態(tài)用各觸發(fā)器的輸出組合來表示。 （4）列出初態(tài)到次態(tài)的狀態(tài)轉換以及實現(xiàn)轉換對個觸發(fā)器輸入端的要求。 （5）求出個觸發(fā)器的驅動方程和輸出方程。（6）畫電路圖。（7）檢查電路能否自啟動。2. 時序邏輯電路的功能測試時序邏輯電路的功能測試可以通過數(shù)碼管、LED來靜態(tài)測試，也可以通過示波器來進行動態(tài)測試。以十進制加法計數(shù)

21、器為例，其實驗過程如下：（1）連接好電路，輸出連數(shù)碼管，用手控脈沖作為計數(shù)脈沖輸入進行調試。（2）觸發(fā)器的輸出連數(shù)碼管模塊的DCBA輸入，計數(shù)脈沖采用1Hz的方波，觀察數(shù)碼管的顯示結果。（3）計數(shù)脈沖采用1KHz的脈沖信號，用示波器觀察CLK端機4個觸發(fā)器輸出端的波形。（4）檢查電路能否自啟動。 在CLK脈沖未加入前，先將輸出置成循環(huán)狀態(tài)以外的無效態(tài)，然后再加入計數(shù)脈沖，觀察電路能否進入有效循環(huán)狀態(tài)。六、實驗報告1寫出實驗電路的設計過程，列出邏輯函數(shù)式，畫出設計電路圖。2記錄所設計電路的實驗結果，并與設計要求進行比較。3問題討論：在用示波器觀察時序邏輯電路的輸出波形時，如何觀察CLK及各個輸出

22、地時序關系？附 錄一74LS系列TTL電路外引線排列。（頂視）74LS001234567141312111098VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND174LS00 四2輸入正與非門Y= 74LS041234567141312111098VCC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND274LS04 六反相器 Y= 74LS101234567141312111098VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND374LS10 三3輸入正與非門 Y= 74LS201234567141312111098VCC 2D 2C NC 2B 2A 2Y1A 1B NC 1C 1D 1Y GND474LS20 雙4輸入正與非門Y= 74LS271234567141312111098VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND574LS27 三3輸入或非門Y= 74LS541234567141312111098VCC J I H G F