數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書(12年4月打印)

1、數(shù)字電路實驗指導(dǎo)書數(shù) 字 電 路 實 驗 指 導(dǎo) 書目錄第一部分 實驗基礎(chǔ)知識一 實驗的基本過程-2二 實驗操作規(guī)范和故障檢查方法-3三 數(shù)字電路實驗箱簡介-5第二部分 基本實驗實驗一 邏輯門電路的邏輯功能及測試-6實驗二 組合邏輯電路的設(shè)計- 9實驗三 數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用-11實驗四 譯碼器及應(yīng)用-13實驗五 字段譯碼器邏輯功能測試及應(yīng)用-15實驗六 觸發(fā)器-18實驗七 計數(shù)器及其應(yīng)用-21實驗八 移位寄存器功能測試及應(yīng)用-24實驗九 555定時器-27實驗十 考查 定時報警電路-31附錄：常用集成電路引腳功能圖-36第一部分 實 驗 基 礎(chǔ) 知 識 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)在各個科學(xué)

2、領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，它是一門實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，在學(xué)習(xí)中不僅要掌握基本原理和基本方法，更重要的是學(xué)會靈活應(yīng)用。因此，需要配有一定數(shù)量的實驗，才能掌握這門課程的基本內(nèi)容，熟悉各單元電路的工作原理，各集成器件的邏輯功能和使用方法，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際和解決實際問題的能力，樹立科學(xué)的工作作風(fēng)。一.實驗的基本過程實驗的基本過程，應(yīng)包括：確定實驗內(nèi)容、選定最佳的實驗方法和實驗線路、擬出較好的實驗步驟、合理選擇儀器設(shè)備和元器件、進行連接安裝和調(diào)試、最后寫出完整的實驗報告。在進行數(shù)字電路實驗時，充分掌握和正確利用集成器件及其構(gòu)成的數(shù)字電路獨有的特點和規(guī)律，可以收到事半功倍的效果，對于完成

3、每一個實驗，應(yīng)做好實驗預(yù)習(xí)、實驗記錄和實驗報告等環(huán)節(jié)。（一） 實驗預(yù)習(xí)認真預(yù)習(xí)是做好實驗的關(guān)鍵。預(yù)習(xí)好壞，不僅關(guān)系到實驗?zāi)芊耥樌M行，而且直接影響實驗效果。預(yù)習(xí)應(yīng)按本教材的實驗預(yù)習(xí)要求進行，在每次實驗前首先要認真復(fù)習(xí)有關(guān)實驗的基本原理，掌握有關(guān)器件使用方法，對如何著手實驗做到心中有數(shù)，通過預(yù)習(xí)還應(yīng)做好實驗前的準備，寫出一份預(yù)習(xí)報告，其內(nèi)容包括：1.繪出設(shè)計好的實驗電路圖，該圖應(yīng)該是邏輯圖和連線圖的混合，既便于連接線，又反映電路原理，并在圖上標出器件型號、使用的引腳號及元件數(shù)值，必要時還須用文字說明。2.擬定實驗方法和步驟。3.擬好記錄實驗數(shù)據(jù)的表格和波形座標。4.列出元器件單。（二） 實驗記錄

4、實驗記錄是實驗過程中獲得的第一手資料。測試過程中所測試的數(shù)據(jù)和波形必須和理論基本一致，所以記錄必須清楚、合理、正確，若不正確，則要現(xiàn)場及時重復(fù)測試，找出原因。實驗記錄應(yīng)包括如下內(nèi)容：1.實驗任務(wù)、名稱及內(nèi)容。2.實驗數(shù)據(jù)和波形以及實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，從記錄中應(yīng)能初步判斷實驗的正確性。3.記錄波形時，應(yīng)注意輸入、輸出波形的時間相位關(guān)系，在座標中上下對齊。4.實驗中實際使用的儀器型號和編號以及元器件使用情況。（三） 實驗報告實驗報告是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實驗的總結(jié)能力和分析思維能力的有效手段，也是一項重要的基本功訓(xùn)練，它能很好地鞏固實驗成果，加深對基本理論的認識和理解，從而進一步擴大知識面。實驗報告是一份技

5、術(shù)總結(jié)，要求文字簡潔，內(nèi)容清楚，圖表工整。報告內(nèi)容應(yīng)包括實驗?zāi)康摹嶒瀮?nèi)容和結(jié)果、實驗使用儀器和元器件以及分析討論等，其中實驗內(nèi)容和結(jié)果是報告的主要部分，它應(yīng)包括實際完成的全部實驗，并且要按實驗任務(wù)逐個書寫，每個實驗任務(wù)應(yīng)有如下內(nèi)容：1.實驗課題的方框圖、邏輯圖（或測試電路）、狀態(tài)圖，真值表以及文字說明等，對于設(shè)計性課題，還應(yīng)有整個設(shè)計過程和關(guān)鍵的設(shè)計技巧說明。2.實驗記錄和經(jīng)過整理的數(shù)據(jù)、表格、曲線和波形圖，其中表格、曲線和波形圖應(yīng)充分利用專用實驗報告簡易座標格，并且三角板、曲線板等工具描繪，力求畫得準確，不得隨手示意畫出。3.實驗結(jié)果分析、討論及結(jié)論，對討論的范圍，沒有嚴格要求，一般應(yīng)對重

6、要的實驗現(xiàn)象、結(jié)論加以討論，以便進一步加深理解，此外，對實驗中的異?，F(xiàn)象，可作一些簡要說明，實驗中有何收獲，可談一些心得體會。二.實驗中操作規(guī)范和常見故障檢查方法實驗中操作的正確與否對實驗結(jié)果影響甚大。因此，實驗者需要注意按以下規(guī)程進行。1.搭接實驗電路前，應(yīng)對儀器設(shè)備進行必要的檢查校準，對所用集成電路進行功能測試。2.搭接電路時，應(yīng)遵循正確的布線原則和操作步驟（即要按照先接線后通電，做完后，先斷電再拆線的步驟）。3.掌握科學(xué)的調(diào)試方法，有效地分析并檢查故障，以確保電路工作穩(wěn)定可靠。4.仔細觀察實驗現(xiàn)象，完整準確地記錄實驗數(shù)據(jù)并與理論值進行比較分析。5.實驗完畢，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，可關(guān)斷電源拆

7、除連線，整理好放在實驗箱內(nèi)，并將實驗臺清理干凈、擺放整潔。布線原則和故障檢查時實驗操作的重要問題。(一)布線原則：應(yīng)便于檢查、排除故障和更換器件。在數(shù)字電路實驗中，有錯誤布線引起的故障，常占很大比例。布線錯誤不僅會引起電路故障，嚴重時甚至?xí)p壞器件，因此，注意布線的合理性和科學(xué)性是十分必要的，正確的布線原則大致有以下幾點：1.接插集成電路芯片時，先校準兩排引腳，使之與實驗底板上的插孔對應(yīng)，輕輕用力將芯片插上，然后在確定引腳與插孔完全吻合后，再稍用力將其插緊，以免集成電路的引腳彎曲，折斷或者接觸不良。2.不允許將集成電路芯片方向插反，一般ic的方向是缺口（或標記）朝左，引腳序號從左下方的第一個引

8、腳開始，按逆時鐘方向依次遞增至左上方的第一個引腳。3.導(dǎo)線應(yīng)粗細適當，一般選取直徑為0.60.8mm的單股導(dǎo)線，最好采用各種色線以區(qū)別不同用途，如電源線用紅色，地線用黑色。4.布線應(yīng)有秩序地進行，隨意亂接容易造成漏接錯接，較好的方法是接好固定電平點，如電源線、地線、門電路閑置輸入端、觸發(fā)器異步置位復(fù)位端等，其次，在按信號源的順序從輸入到輸出依次布線。5.連線應(yīng)避免過長，避免從集成器件上方跨接，避免過多的重疊交錯，以利于布線、更換元器件以及故障檢查和排除。6.當實驗電路的規(guī)模較大時，應(yīng)注意集成元器件的合理布局，以便得到最 佳布線，布線時，順便對單個集成器件進行功能測試。這是一種良好的習(xí)慣，實際上

9、這樣做不會增加布線工作量。7.應(yīng)當指出，布線和調(diào)試工作是不能截然分開的，往往需要交替進行，對大型實驗元器件很多的，可將總電路按其功能劃分為若干相對獨立的部分，逐個布線、調(diào)試（分調(diào)），然后將各部分連接起來（聯(lián)調(diào)）。(二)故障檢查實驗中，如果電路不能完成預(yù)定的邏輯功能時，就稱電路有故障，產(chǎn)生故障的原因大致可以歸納以下四個方面：1.操作不當（如布線錯誤等）2.設(shè)計不當（如電路出現(xiàn)險象等）3.元器件使用不當或功能不正常4.儀器（主要指數(shù)字電路實驗箱）和集成器件本身出現(xiàn)故障。因此，上述四點應(yīng)作為檢查故障的主要線索，以下介紹幾種常見的故障檢查方法：1.查線法：由于在實驗中大部分故障都是由于布線錯誤引起的，

10、因此，在故障發(fā)生時，復(fù)查電路連線為排除故障的有效方法。應(yīng)著重注意：有無漏線、錯線，導(dǎo)線與插孔接觸是否可靠，集成電路是否插牢、集成電路是否插反等。2.觀察法：用萬用表直接測量各集成塊的vcc端是否加上電源電壓；輸入信號、時鐘脈沖等是否加到實驗電路上，觀察輸出端有無反應(yīng)。重復(fù)測試觀察故障現(xiàn)象，然后對某一故障狀態(tài)，用萬用表測試各輸入/輸出端的直流電平，從而判斷出是否是插座板、集成塊引腳連接線等原因造成的故障。3.信號注入法在電路的每一級輸入端加上特定信號，觀察該級輸出響應(yīng)，從而確定該級是否有故障，必要時可以切斷周圍連線，避免相互影響。4.信號尋跡法在電路的輸入端加上特定信號，按照信號流向逐級檢查是否

11、有響應(yīng)和是否正確，必要時可多次輸入不同信號。5.替換法對于多輸入端器件，如有多余端則可調(diào)換另一輸入端試用。必要時可更換器件，以檢查器件功能不正常所引起的故障。6.動態(tài)逐線跟蹤檢查法對于時序電路，可輸入時鐘信號按信號流向依次檢查各級波形，直到找出故障點為止。7.斷開反饋線檢查法對于含有反饋線的閉合電路，應(yīng)該設(shè)法斷開反饋線進行檢查，或進行狀態(tài)預(yù)置后再進行檢查。以上檢查故障的方法，是指在儀器工作正常的前提下進行的，如果實驗時電路功能測不出來，則應(yīng)首先檢查供電情況，若電源電壓已加上，便可把有關(guān)輸出端直接接到01顯示器上檢查，若邏輯開關(guān)無輸出，或單次cp無輸出，則是開關(guān)接觸不好或是內(nèi)部電路壞了，一般就是

12、集成器件壞了。需要強調(diào)指出，實驗經(jīng)驗對于故障檢查是大有幫助的，但只要充分預(yù)習(xí)，掌握基本理論和實驗原理，就不難用邏輯思維的方法較好地判斷和排除故障。三、sac數(shù)字邏輯電路實驗箱簡介1.asc-ds4數(shù)字邏輯電路實驗箱有以下幾大特點：1）通用性大：本實驗箱的主題是有多種多個雙列直插座組成的平臺，因此它開采用各種不同的ttl、cmos或其它雙列直插式集成元件，連成各種不同規(guī)模的實驗電路，適應(yīng)開放型實驗、設(shè)計型實驗、綜合型實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計及科研等要求。2）集成電路利用率高：在不同的實驗電路中，如有相同的集成元件，只需配合一個集成元件就可以完成全部實驗，大大地提高了集成元件的利用率。3）結(jié)構(gòu)簡單

13、、功能齊全、使用方便：本機除了可供插各種芯片的主體外，還包括有以下各部分：電源、單脈沖源、連續(xù)脈沖（固定頻率、連續(xù)可調(diào)）源、高低電平輸出、電平顯示、數(shù)碼顯示、續(xù)電器、電位器、微音器、面包板等，功能非常齊全，幾乎不需要其它儀器設(shè)備。電路的連接上采用可以迭插的錐度插頭、插座（是國內(nèi)的專利廠品），使用極為方便，接觸牢固、可靠。整機尺寸只有438*33*8cm.2.sac-ds4實驗箱的組成：1）電源：采用變壓器降壓，橋式整流、集成穩(wěn)壓電路。電源原理如圖1所示。接通220v50hz交流電源后可輸出：a、 固定+5v（1.0a）具有過流（短路）保護即電源燈滅顯示，排故障后自動恢復(fù)。b、 固定+15v（0

14、.3a）具有過流（短路）保護即聲音報警，排故障后自動恢復(fù)。c、 固定-15v（0.3a）具有過流（短路）保護即聲音報警，排故障后自動恢復(fù)。2）單脈沖源：在儀器的左下方設(shè)有三組單脈沖源，當按動微動開關(guān)時相應(yīng)的插孔同時輸出正負單脈沖，并有指示燈燃亮顯示（紅燈亮為高電平）釋放微動開關(guān)時恢復(fù)原來狀態(tài)，原理如圖2所示。3）連續(xù)脈沖源：a、cp脈沖頻率由電位器控制，連續(xù)可調(diào)。由波段開關(guān)控制頻率分為三個頻段：低段為1hz-100hz;中段為100hz-10khz；高段為10khz-100khz。其方波占空比均為50%。原理圖3所示。b、固定頻率的連續(xù)脈沖有兩組，一組為1mhz,另一組為2mhz。原理如圖4所

15、示。4）儀器的上方設(shè)有16位電平顯示燈組，高電平時紅燈亮，低電平時紅燈滅。5）電平輸出開關(guān)組：在儀器的下部設(shè)有16個高低電平輸出插孔，其輸出電平由開關(guān)控制。開關(guān)向上板，紅燈亮?xí)r輸出3.5v以上的高電平；開關(guān)向下扳，紅燈不亮輸出0v低電平。原理如圖5所示。6）數(shù)碼顯示：儀器上方設(shè)有六個七段數(shù)碼顯示，極性可共陰、共陽，由開關(guān)控制，數(shù)碼顯示可以通過譯碼器由a、b、c、d輸入1、2、4、8碼（高電平有效），也可以不通過譯碼器直接控制各段顯示。原理如圖6所示。如用單筆顯示時必須將譯碼（74ls48）片子摘下，否則有分流作用影響實驗，損壞器件。7）集成電路插座群：儀器臺板上設(shè)置了ic-8p插座2個：ic-

16、14p插座8個：ic-16p插座4個：ic-20p插座2個：ic-24p插座1個：ic-28p插座1個，如圖7所示。插座各腳均與1號臺階插座相連，這些芯片之間連接便可用1號（2號）迭插頭線來連接，方便可靠。8）針管座組：針管座了供插接阻容元件或轉(zhuǎn)接用，如圖8所示。9）備用電位器：儀器下方設(shè)有阻值為1k、10k、100k的3個電位器。10）微音器：儀器中部分設(shè)有微音器1個。11）面包板：儀器下方設(shè)有syb-130面包板一塊，供擴展使用。使用時可通過面包板上下兩排裝接插孔，與儀器的其它部分相連接。12）備用微動開關(guān)2個。13）備用繼電器（5v）1個。本指導(dǎo)書所列實驗僅供參考，各院?？筛鶕?jù)自己的教學(xué)

17、情況利用本實驗設(shè)備開設(shè)各種不同的實驗，也可以作課程設(shè)計等其他用途。重要的是真懂原理，掌握方法，能舉一反三，觸類旁通。人的因素第一，原充分使用此平臺，就是您的學(xué)生成才。第二部分 基 本 實 驗實驗一 邏輯門電路的邏輯功能及測試一實驗?zāi)康?掌握了解ttl系列、cmos系列外形及邏輯功能。2熟悉各種門電路參數(shù)的測試方法。3. 熟悉集成電路的引腳排列，如何在實驗箱上接線，接線時應(yīng)注意什么。二、實驗儀器及材料a)tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b)1）cmos器件： cc4011 二輸入端四與非門 1 片 cc4071 二輸入端四或門 1片2）ttl器件：74ls86 二輸入端四異或門 1

18、 片 74ls02 二輸入端四或非門 1 片74ls00二輸入端四與非門 1片 74ls125 三態(tài)門 1片74ls04 反向器材 1片三預(yù)習(xí)要求和思考題： 1預(yù)習(xí)要求：1）復(fù)習(xí)門電路工作原理及相應(yīng)邏輯表達式。2）常用ttl門電路和cmos門電路的功能、特點。3）三態(tài)門的功能特點。4）熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途。5）用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2思考題1）ttl門電路和cmos門電路有什么區(qū)別？2）用與非門實現(xiàn)其他邏輯功能的方法步驟是什么？四實驗原理1本實驗所用到的集成電路的引腳功能圖見附錄。2門電路是最基本的邏輯元件，它能實現(xiàn)最基本的邏輯功能，即其輸入

19、與輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系。ttl集成門電路的工作電壓為“5v10%”。本實驗中使用的ttl集成門電路是雙列直插型的集成電路，其管腳識別方法：將ttl集成門電路正面（印有集成門電路型號標記）正對自己，有缺口或有圓點的一端置向左方，左下方第一管腳即為管腳“1”，按逆時針方向數(shù)，依次為1、2、3、4。如圖11所示。具體的各個管腳的功能可通過查找相關(guān)手冊得知，本書實驗所使用的器件均已提供其功能。 圖113圖12分別為基本門電路各邏輯功能的測試方法。 4.圖13是為了理解ttl邏輯門電路多余端的處理方法。5.圖14為三態(tài)門邏輯功能測試。五.實驗內(nèi)容及步驟選擇實驗用的集成電路，按自己設(shè)計的實驗接線圖接

20、好連線，特別注意vcc及gnd不能連接錯。線連接好后經(jīng)檢查無誤方可通電實驗。1. ttl門電路及cmos門電路的功能測試。將cmos或門cc4071,ttl與非門74ls00、和或非門74ls02分別按圖1-2連線：輸入端、接邏輯開關(guān)，輸入端接發(fā)光二極管，改變輸入狀態(tài)的高低電平，觀察二極管的亮滅，并將輸出狀態(tài)填入表1-1中：表1-1輸 入a b輸 出y1cd4071輸 出y274ls00輸 出y374ls020 00 11 01 1邏輯表達式邏輯功能2.ttl門電路多余輸入端的處理方法：將74ls00和74ls02按圖示1-3連線后，a輸入端分別接地、高電平、懸空、與b端并接，觀察當b端輸入信

21、號分別為高、低電平時，相應(yīng)輸出端的狀態(tài)，并填表1-2.3.ttl三態(tài)門邏輯功能測試: 將ttl三態(tài)門74ls125和反相器按圖1-4連線，輸入端a、b、g分別接邏輯開關(guān)，輸出端接發(fā)光二極管，改變控制端g和輸入信號a、b的高低電平，觀察輸出狀態(tài)，并填表1-3.表1-2 輸 入輸 出 ab74ls00y1 74ls02y2接地01 高電平01 懸空01a、b并接01 表1-3 ga b y 表達式000 11 0110 11 0五實驗報告1 按各步驟要求填表。2. 通過實驗分析，說明ttl門電路和cmos門電路有什么特點，總結(jié)他們多多余端的處理方法。3 說明三態(tài)門有什么特點。實驗二 組合邏輯電路的

22、設(shè)計一、實驗?zāi)康?.掌握組合邏輯電路的設(shè)計方法及功能測試方法。2.熟悉組合電路的特點。二、實驗儀器及材料a) tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b) 參考元件：74ls86、74ls00。三、預(yù)習(xí)要求及思考題1預(yù)習(xí)要求：1）所用中規(guī)模集成組件的功能、外部引線排列及使用方法。2) 組合邏輯電路的功能特點和結(jié)構(gòu)特點. 3) 中規(guī)模集成組件一般分析及設(shè)計方法.4）用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2.思考題 在進行組合邏輯電路設(shè)計時，什么是最佳設(shè)計方案？四、實驗原理1本實驗所用到的集成電路的引腳功能圖見附錄2.用集成電路進行組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟是：1）根據(jù)設(shè)計

23、要求，定義輸入邏輯變量和輸出邏輯變量，然后列出真值表；2）利用卡絡(luò)圖或公式法得出最簡邏輯表達式，并根據(jù)設(shè)計要求所指定的門電路或選定的門電路，將最簡邏輯表達式變換為與所指定門電路相應(yīng)的形式；3）畫出邏輯圖；4）用邏輯門或組件構(gòu)成實際電路，最后測試驗證其邏輯功能。五、實驗內(nèi)容1用四2輸入異或門（74ls86）和四2輸入與非門（74ls00）設(shè)計一個一位全加器。1）列出真值表,如下表2-1。其中ai、bi、ci分別為一個加數(shù)、另一個加數(shù)、低位向本位的進位；si、ci+1分別為本位和、本位向高位的進位。 表 2-1 全加器真值表ai bi cisi ci+1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0

24、 1 01 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 10 1 1 1 00 1 1 1 1 1 12）由表2-1全加器真值表寫出函數(shù)表達式。 3）將上面兩邏輯表達式轉(zhuǎn)換為能用四2輸入異或門（74ls86）和四2輸入與非門（74ls00）實現(xiàn)的表達式。 4）畫出邏輯電路圖如圖2-1，并在圖中標明芯片引腳號。按圖選擇需要的集成塊及門電路連線，將ai、bi、ci接邏輯開關(guān)，輸出si、ci+1接發(fā)光二極管。改變輸入信號的狀態(tài)驗證真值表。 2.在一個射擊游戲中，每人可打三槍，一槍打鳥(a)，一槍打雞（b），一槍打兔子（c）。規(guī)則是：打中兩槍并且其中有一槍必須是打中鳥者得獎（z）。試用與非門設(shè)

25、計判斷得獎的電路。（請按照設(shè)計步驟獨立完成之）五、實驗報告要求：1畫出實驗電路連線示意圖，整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果與理論值是否相等。2設(shè)計判斷得獎電路時需寫出真值表及得到相應(yīng)輸出表達式以及邏輯電路圖。3總結(jié)中規(guī)模集成電路的使用方法及功能。 實驗三 數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用一、實驗?zāi)康?1.熟悉中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能及測試方法。 2.學(xué)習(xí)用集成數(shù)據(jù)選擇器進行邏輯設(shè)計。二、實驗儀器及材料 a) tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。 b) 參考元件：數(shù)據(jù)選擇器74ls153一片。三、實驗預(yù)習(xí)要求及思考題1預(yù)習(xí)要求：1）熟悉74ls153的工作原理及使用方法。 2）根據(jù)實驗內(nèi)容要求，寫出設(shè)

26、計的全過程，畫出實驗電路圖。3）用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2.思考題 1) 用雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74ls153怎樣連接成八選一數(shù)據(jù)選擇器? 2) 數(shù)據(jù)選擇器74ls153的使能端有什么有好處?四、實驗原理 1.74ls153的引腳功能圖見附錄。 2.數(shù)據(jù)選擇器 數(shù)據(jù)選擇器（multiplexer）又稱為多路開關(guān)，是一種重要的組合邏輯部件，它可以實現(xiàn)從多路數(shù)據(jù)傳輸中選擇任何一路信號輸出，選擇的控制由專列的端口編碼決定，稱為地址碼，數(shù)據(jù)選擇器可以完成很多的邏輯功能，例如函數(shù)發(fā)生器、并串轉(zhuǎn)換器、波形產(chǎn)生器等。用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)組合邏輯函數(shù)1） 選擇器輸出為標準與或式，含地

27、址變量的全部最小項。例如四選一數(shù)據(jù)選擇器輸出如下： 而任何組合邏輯函數(shù)都可以表示成為最小項之和的形式，故可用數(shù)據(jù)選擇器實現(xiàn)。n個地址變量的數(shù)據(jù)選擇器，不需要增加門電路最多可實現(xiàn)n+1個變量的邏輯函數(shù)。 2）步驟： 寫出函數(shù)的表準與或式，和數(shù)據(jù)選擇器輸出信號表達式。 對照比較確定選擇器各輸入變量的表達式。 根據(jù)采用的數(shù)據(jù)選擇器和求出的表達式畫出連線圖。五、實驗內(nèi)容1驗證74ls153的邏輯功能將雙四選一多路數(shù)據(jù)選擇器74ls153接成的電路如圖3-1所示,將a1、a0接邏輯開關(guān)，數(shù)據(jù)輸入端d0d3接邏輯開關(guān)，輸出端y接發(fā)光二極管。觀察輸出狀態(tài)并填表3-1。 表 3-1輸 入輸 出a1 a0 d3

28、 d2 d1 d0 y 1 0 0 0 0 0 0 000 00 0 0 1 0 0 10 0 0 000 10 0 1 0 0 1 00 0 0 001 00 1 0 0 0 1 10 0 0 001 11 0 0 0 圖 3-12用4選1數(shù)據(jù)選擇器74ls153設(shè)計三輸入多數(shù)表決電路1)寫出設(shè)計過程。2)畫出接線圖并在74ls153上連接好電路。3)驗證邏輯功能。3用雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74ls153實現(xiàn)全加器1)寫出設(shè)計過程。2)畫出接線圖并在74ls153上連接好電路。3)驗證邏輯功能。六、實驗報告要求：用數(shù)據(jù)選擇器對實驗內(nèi)容進行設(shè)計、寫出設(shè)計全過程、畫出接線圖、進行邏輯功能測試；總結(jié)實

29、驗收獲、體會。實驗四 譯碼器及應(yīng)用一、實驗?zāi)康?、掌握中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能和使用方法2、掌握譯碼器的級聯(lián)方法及測試方法。二、實驗儀器及材料a)tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b)參考元件：譯碼器74ls139、74ls138各一片.三、實驗預(yù)習(xí)要求及思考題1預(yù)習(xí)要求：1)復(fù)習(xí)有關(guān)譯碼器的原理。2)根據(jù)實驗任務(wù)，畫出所需的實驗線路及記錄表格。3）用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2.思考題1)譯碼器分哪幾類?2)請將74ls138擴展成4線線譯碼器,試畫出擴展后的電路圖。四、實驗原理1數(shù)據(jù)選擇器74ls139、74ls138各引腳功能圖見附錄。2譯碼：是

30、編碼的反過程，是將給定的二進制代碼翻譯成編碼時賦予的原意。譯碼器：實現(xiàn)譯碼功能的電路。譯碼器特點：(1)多輸入、多輸出組合邏輯電路。 (2)輸入是以n位二進制代碼形式出現(xiàn)，輸出是與之對應(yīng)的電位信息。譯碼器分類： 通用譯碼器：二進制、二十進制譯碼器。顯示譯碼器：ttl共陰顯示譯碼器、ttl共陽顯示譯碼器、cmos顯示譯碼器。本實驗主要來學(xué)習(xí)二進制譯碼器：用以表示輸入變量的狀態(tài)，如2線4線、3線8線和4線16線譯碼器。若有n個輸入變量，則有2n個不同的組合狀態(tài)，就有2n 個輸出端供其使用。而每一個輸出所代表的函數(shù)對應(yīng)于n個輸入變量的最小項。五、實驗內(nèi)容1譯碼器功能測試將74ls139雙2線4線譯碼

31、器按圖4-1所示連接。輸入端a1、a0接邏輯開關(guān)，輸出y0 y3接發(fā)光。改變邏輯開關(guān)的狀態(tài)，觀察輸出，寫出y0 y3的數(shù)值（完成表4-1）及其表達式。 = = = = 2譯碼器的級聯(lián)應(yīng)用：用2-4線譯碼器74ls139組成的電路如圖4-2所示,按圖連接,輸入d0d2接邏輯開關(guān),輸出y0y7接發(fā)光二極管,改變輸入信號的狀態(tài),觀察輸出,寫出y0 y7的表達式,并填表4-2.d2 d1 d0 表 圖 4-2 表 4-2 3. 74ls138的應(yīng)用: 用一片74ls138的3-8譯碼器及一片74ls20雙與非門組成一位全加器的電路圖,全加器的三個輸入端為被加數(shù)x、加數(shù)y、低位向高位的進位ci-1,輸出

32、si及本位進位輸出為ci。1).寫出真值表.2).寫出邏輯表達式.3).畫出電路圖.4).通過實驗分析驗證所設(shè)計的電路是否正確.六、實驗報告要求：1畫出實驗電路連線示意圖，整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果與理論值是否相等。2總結(jié)中規(guī)模集成電路的使用方法及功能。實驗五 字段譯碼器邏輯功能測試及應(yīng)用一、實驗?zāi)康?.掌握七段譯碼驅(qū)動器74ls47邏輯功能。2.掌握led七段數(shù)碼管的判別方法。3.熟悉常用字段譯碼器的典型應(yīng)用。二、實驗儀器及材料a) tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b) 參考元件：譯碼器74ls47一片、共陽數(shù)碼管一個。.三、實驗原理 1、七段發(fā)光二極管(led)數(shù)碼管 led

33、數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖5-1(a)、(b)為共陰管和共陽管的電路，(c)為兩種不同出線形式的引出腳功能圖。一個led數(shù)碼管可用來顯示一位09十進制數(shù)和一個小數(shù)點。小型數(shù)碼管（0.5寸和0.36寸）每段發(fā)光二極管的正向壓降，隨顯示光（通常為紅、綠、黃、橙色）的顏色不同略有差別，通常約為22.5v，每個發(fā)光二極管的點亮電流在510ma。led數(shù)碼管要顯示bcd碼所表示的十進制數(shù)字就需要有一個專門的譯碼器，該譯碼器不但要完成譯碼功能，還要有相當?shù)尿?qū)動能力。 (a) 共陰連接（“1”電平驅(qū)動） (b) 共陽連接（“0”電平驅(qū)動） (c) 符號及引腳功能圖 5-1 led數(shù)碼管2、bcd碼七

34、段譯碼驅(qū)動器此類譯碼器型號有74ls47（共陽），74ls48（共陰），cc4511（共陰）等，本實驗系采用74ls47七段譯碼驅(qū)動器。驅(qū)動共陽極led數(shù)碼管。 圖 5-2為74ls47引腳排列 圖5-2 74ls47引腳排 其中 a、b、c、d bcd碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g 譯碼輸出端，輸出“0”有效，用來驅(qū)動共陽極led數(shù)碼管。： 消隱輸入端，“0”時，譯碼輸出全為“1”； ： 測試輸入端，“1”,“0”時，譯碼輸出全為“0”；：當 =1, =0時，輸入dcba為0000，譯碼輸出全為“1”。而dcba為其它各種組合時，正常顯示。它主要用來熄滅無效的前零和后零。表5-1輸

35、入輸 出dcbaabcdefg字形01111111消隱01000000011100000000001110001100111111001000100101100110000110110100100110011010101001001101101100000110111000111111100000000001110010001100111010111001011101111001101111001011100111101011010011111011100001111111111111消隱01000001111111滅零:當本位的“0”熄滅時，=0,在多位顯示系統(tǒng)中，它與下一位的相連，通知下位

36、如果是零也可熄滅。四、實驗內(nèi)容1.集成七段顯示譯碼器的功能測試。按照圖5-3連線，輸出端接數(shù)碼管，對照功能表逐項進行測試，并將實驗結(jié)果與功能表進行比較。2.led七段數(shù)碼管的判別方法 1）共陽共陰的判別及好壞判別先確定顯示器的兩個公共端，兩者是相通的。這兩端可能是兩個地端（共陰極），也可能是兩個c端（共陽極），然后用萬用表象判別普通二極管正、負極那樣判斷，即可確定出是共陽還是共陰，好壞也隨之確定。2）字段引腳判別將共陰顯示器接地端和萬用表的的黑表筆相接觸，萬用表的紅表筆接觸七段引腳之一，則根據(jù)發(fā)光情況可以判別出a、b、c等七段。對于共陽顯示器，先將它的cc和萬用表的紅表筆相接觸，萬用表的的黑表

37、筆分別接顯示器各字段引腳，則七段之一分別發(fā)光，從而判斷之。五、實驗報告要求 1.總結(jié)出74ls74各功能端的作用。2.畫出共陰共陽七段數(shù)碼管的原理圖。3.總結(jié)共共陽共陰的判別及好壞判別方法。實驗六 觸發(fā)器一、實驗?zāi)康?熟悉基本rs觸發(fā)器、d觸發(fā)器、jk觸發(fā)器、門控制鎖存器的邏輯功能與特點。2掌握各功能端的作用。3學(xué)會使用雙蹤示波器波形和比較相位。二實驗儀器及材料a) tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b) 參考元件：與非門74ls00、d觸發(fā)器74ls74、jk觸發(fā)器74ls112。三、預(yù)習(xí)要求和思考題： 1預(yù)習(xí)要求： 1）觸發(fā)器邏輯功能及其表示方法及觸發(fā)方式。 2）jk觸發(fā)器若，

38、j=k=1，問此時時鐘信號頻率與輸出端q的輸出頻率之間存在什么關(guān)系？3）用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2思考題 rs觸發(fā)器為什么不允許出現(xiàn)兩個輸入同時為零的情況？四、實驗原理174ls00、74ls74、74ls112各引腳功能圖見附錄。2在輸入信號為單端的情況下，d觸發(fā)器用來最為方便，其狀態(tài)方程為，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在cp脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時鐘到來前d端的狀態(tài)，d觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)信號的寄存，位移寄存，分頻和波形發(fā)生等。使用時，查清所用集成塊的型號、外型及引線排列。3在輸入信號為雙端的情況下，jk觸發(fā)器是功能

39、完善.使用靈活和通用性較強的一種觸發(fā)器。本實驗采用74ls76雙jk觸發(fā)器，是下降邊沿除法的邊沿觸發(fā)器。j-k觸發(fā)器使用時要查清引線排列，其特征方程為4在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉(zhuǎn)換的方法獲得其它功能的觸發(fā)器。五、實驗內(nèi)容及步驟 1基本rs觸發(fā)器 按圖6-1連線接成基本rs觸發(fā)器,、為輸入信號，輸出和分別接發(fā)光二極 0 0 0 1 1 0 1 1管，改變輸入，觀察輸出和端狀態(tài)，并填表6-1表6-1 圖6-1 2.觸發(fā)器: 1)驗證d觸發(fā)器邏輯功能。 將雙d觸發(fā)器74ls74中的一個觸發(fā)器的，和d輸入端分別接邏輯開關(guān)，cp端接單次脈沖，輸出端和分別接發(fā)光

40、二極管，根據(jù)輸出端狀態(tài)，填表6-2: 表6-2輸 入輸 出 cpd 0 1 1 0 1 1 11 1 02)觀察d觸發(fā)器的計數(shù)狀態(tài)將d觸發(fā)器的，端接高電平, 端與d端相連,這時d觸發(fā)器處于計數(shù)狀態(tài),在cp端加入1khz連續(xù)脈沖,用示波器雙蹤觀察并記錄cp、q端的波形,注意q及cp端的頻率關(guān)系和觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)時間。3jk觸發(fā)器： 1）驗證jk觸發(fā)器的邏輯功能。 將雙jk觸發(fā)器74ls112中的一個觸發(fā)器的、 、j、k輸入端分別接實驗箱的邏輯開關(guān)，cp端接單次脈沖，、端接發(fā)光二極管，觀察輸出并填表6-3。 2)觀察jk觸發(fā)器的計數(shù)狀態(tài) 將jk觸發(fā)器的、和j、k輸入端都接高電平這時觸發(fā)器工作于計數(shù)狀態(tài)，

41、cp端加入頻率為1khz的連續(xù)脈沖，用示波器雙蹤觀察輸出cp和輸出q端的波形并記錄。觀察q與cp之間頻率關(guān)系和觸發(fā)器的狀態(tài)和翻轉(zhuǎn)的時間。 4jk觸發(fā)器的應(yīng)用。（選作）將j-k 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成t觸發(fā)器并測試其功能。1） 分析j-k 觸發(fā)器、t觸發(fā)器各輸入變量和輸出變量之間的關(guān)系，再將兩觸發(fā)器分析對比看有何聯(lián)系。 表6-3輸 入輸 出 cpj k 0 1 1 0 1 10 0 1 11 0 1 10 1 1 11 11 1 1 j-k 觸發(fā)器的特征方程為：t觸發(fā)器的特征方程為： 2）由上可得將j-k觸發(fā)器的j和k兩輸入變量做為一個輸入變量就可成為t觸發(fā)器。原理如下圖6-4。3）通過實驗列出真值表來驗

42、證所設(shè)計的電路是否將j-k觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成t觸發(fā)器。六、實驗報告要求： 1實驗?zāi)康摹嶒炿娐贰?k觸發(fā)器和d觸發(fā)器邏輯功能的驗證結(jié)果，列出它們的功能表。3觸發(fā)器計數(shù)狀態(tài)的連接方式，輸入與輸出的波形，并畫出波形圖。實驗七 計數(shù)器及其應(yīng)用一、實驗?zāi)康?.熟悉中規(guī)模集成電路計數(shù)器的功能及應(yīng)用。2.掌握利用中規(guī)模集成電路計數(shù)器構(gòu)成任意進制計數(shù)器的方法.3.學(xué)會綜合測試的方法。二、實驗儀器及材料a) tds-4數(shù)電實驗箱、雙蹤示波器、數(shù)字萬用表。b) 參考元件：與非門74ls00、74ls161、74ls47各一片，7段數(shù)碼一個。三、預(yù)習(xí)要求和思考題： 1.預(yù)習(xí)要求：1)根據(jù)指定的任務(wù)和要求設(shè)計電路,畫出邏輯圖及理論分析的工作波形,以便與實驗比較。 2）擬定實驗方法、步驟用multisim軟件對實驗進行仿真并分析實驗是否成功。2.思考題:1)同步計數(shù)器與異步計數(shù)器有何不同?2)用