《數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗指導(dǎo)書》

1、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗指導(dǎo)書數(shù)字電子技術(shù)實(shí) 驗 指 導(dǎo) 書電子工程系目錄第一部分 實(shí)驗基礎(chǔ)知識一 實(shí)驗的基本過程-3二 實(shí)驗操作規(guī)范和故障檢查方法-4三 數(shù)字電路實(shí)驗箱簡介-6第二部分 基本實(shí)驗實(shí)驗一 邏輯門電路的邏輯功能及測試-7實(shí)驗二 組合邏輯電路的設(shè)計-10實(shí)驗三 數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用-12實(shí)驗四 譯碼器及應(yīng)用-14實(shí)驗五 字段譯碼器邏輯功能測試及應(yīng)用-16實(shí)驗六 觸發(fā)器-19實(shí)驗七 計數(shù)器及其應(yīng)用-22實(shí)驗八 移位寄存器功能測試及應(yīng)用-25實(shí)驗九 555定時器-28實(shí)驗十 計數(shù)、譯碼、顯示電路-31附錄：常用集成電路引腳功能圖-35第一部分 實(shí) 驗 基 礎(chǔ) 知 識 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電子技

2、術(shù)在各個科學(xué)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，它是一門實(shí)踐性很強(qiáng)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(shí)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(shí)際和解決實(shí)際問題的能力，樹立科學(xué)的工作作風(fēng)。一.實(shí)驗的基本過程實(shí)驗的基本過程，應(yīng)包括：確定實(shí)驗內(nèi)容、選定最佳的實(shí)驗方法和實(shí)驗線路、擬出較好的實(shí)驗步驟、合理選擇儀器設(shè)備和元器件、進(jìn)行連接安裝和調(diào)試、最后寫出完整的實(shí)驗報告。在進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)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(dú)有的特點(diǎn)和規(guī)律，可以收到事半功倍的效

3、果，對于完成每一個實(shí)驗，應(yīng)做好實(shí)驗預(yù)習(xí)、實(shí)驗記錄和實(shí)驗報告等環(huán)節(jié)。（一） 實(shí)驗預(yù)習(xí)認(rèn)真預(yù)習(xí)是做好實(shí)驗的關(guān)鍵。預(yù)習(xí)好壞，不僅關(guān)系到實(shí)驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行，而且直接影響實(shí)驗效果。預(yù)習(xí)應(yīng)按本教材的實(shí)驗預(yù)習(xí)要求進(jìn)行，在每次實(shí)驗前首先要認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)實(shí)驗的基本原理，掌握有關(guān)器件使用方法，對如何著手實(shí)驗做到心中有數(shù)，通過預(yù)習(xí)還應(yīng)做好實(shí)驗前的準(zhǔn)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(shí)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(biāo)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(shí)驗方法和步驟。3.擬好記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)的表格和波形座標(biāo)。4.列出元器件單。（二

4、） 實(shí)驗記錄實(shí)驗記錄是實(shí)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(shí)驗記錄應(yīng)包括如下內(nèi)容：1.實(shí)驗任務(wù)、名稱及內(nèi)容。2.實(shí)驗數(shù)據(jù)和波形以及實(shí)驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象，從記錄中應(yīng)能初步判斷實(shí)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(biāo)中上下對齊。4.實(shí)驗中實(shí)際使用的儀器型號和編號以及元器件使用情況。（三） 實(shí)驗報告實(shí)驗報告是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)實(shí)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(shí)驗成果，加深對基本理論的認(rèn)識和理解，從而進(jìn)一步擴(kuò)大知識面。實(shí)驗

5、報告是一份技術(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(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗內(nèi)容和結(jié)果、實(shí)驗使用儀器和元器件以及分析討論等，其中實(shí)驗內(nèi)容和結(jié)果是報告的主要部分，它應(yīng)包括實(shí)際完成的全部實(shí)驗，并且要按實(shí)驗任務(wù)逐個書寫，每個實(shí)驗任務(wù)應(yīng)有如下內(nèi)容：1.實(shí)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(shí)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(shí)驗報告簡易座標(biāo)格，并且三角板、曲線板等工具描繪，力求畫得準(zhǔn)確，不得隨手示意畫出。3.實(shí)驗結(jié)果分析、討論及結(jié)論，對討論的范圍，沒有嚴(yán)格要求

6、，一般應(yīng)對重要的實(shí)驗現(xiàn)象、結(jié)論加以討論，以便進(jìn)一步加深理解，此外，對實(shí)驗中的異常現(xiàn)象，可作一些簡要說明，實(shí)驗中有何收獲，可談一些心得體會。二.實(shí)驗中操作規(guī)范和常見故障檢查方法實(shí)驗中操作的正確與否對實(shí)驗結(jié)果影響甚大。因此，實(shí)驗者需要注意按以下規(guī)程進(jìn)行。1.搭接實(shí)驗電路前，應(yīng)對儀器設(shè)備進(jìn)行必要的檢查校準(zhǔn)，對所用集成電路進(jìn)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(xì)觀察實(shí)驗現(xiàn)象，完整準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗數(shù)據(jù)并與理論值進(jìn)行比較分析。5.實(shí)驗完畢，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后，

7、可關(guān)斷電源拆除連線，整理好放在實(shí)驗箱內(nèi)，并將實(shí)驗臺清理干凈、擺放整潔。布線原則和故障檢查時實(shí)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(shí)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(yán)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(diǎn)：1.接插集成電路芯片時，先校準(zhǔn)兩排引腳，使之與實(shí)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(biāo)記）朝左，引腳序號從左下

8、方的第一個引腳開始，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(xì)適當(dāng)，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(jìn)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(diǎn)，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(dāng)實(shí)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(jìn)行功能測試。這是一種良好的

9、習(xí)慣，實(shí)際上這樣做不會增加布線工作量。7.應(yīng)當(dāng)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(jìn)行，對大型實(shí)驗元器件很多的，可將總電路按其功能劃分為若干相對獨(dú)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(shí)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(dāng)（如布線錯誤等）2.設(shè)計不當(dāng)（如電路出現(xiàn)險象等）3.元器件使用不當(dāng)或功能不正常4.儀器（主要指數(shù)字電路實(shí)驗箱）和集成器件本身出現(xiàn)故障。因此，上述四點(diǎn)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(shí)驗中大部分故障都是由于布線

10、錯誤引起的，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(shí)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

11、逐級檢查是否有響應(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(diǎn)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(jìn)行檢查，或進(jìn)行狀態(tài)預(yù)置后再進(jìn)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(jìn)行的，如果實(shí)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

12、了，一般就是集成器件壞了。需要強(qiáng)調(diào)指出，實(shí)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(shí)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、DAIS-D2G型數(shù)字系統(tǒng)綜合實(shí)驗平臺簡介DAIS D2G型數(shù)字系統(tǒng)綜合實(shí)驗平臺不僅包括TTL芯片的單元實(shí)驗，而且包括可編程陣列邏輯GAL;高密度可編程器件等一系列新實(shí)驗，配合兩塊擴(kuò)展板可以完成一定的實(shí)驗實(shí)訓(xùn)及課程設(shè)計實(shí)驗。DAIS-D2G型數(shù)字綜合實(shí)驗平臺的構(gòu)成：1. 面板上部由電源區(qū)、數(shù)字信號顯示儀專用插座區(qū)、LED指示燈區(qū)、數(shù)碼管區(qū)、圖形液晶區(qū)、可編輯數(shù)字波形發(fā)生器區(qū)組成。2. 面板中部通用插座區(qū)：包括2個DIP40,2個DIP

13、24，3個DIP20,3個DIP16,2個DIP14的圓孔插座?？删幊藽PLD器件專用區(qū)：適用ATF1508;EPM7128.(做實(shí)驗時需將VCC接+5V。)3. 面板下部由鍵盤區(qū)、單脈沖區(qū)、邏輯電平區(qū)、固定頻率時鐘源區(qū)及電位器區(qū)構(gòu)成。 4.擴(kuò)展板一（元件庫）；擴(kuò)展板二（面包板）。第二部分 基 本 實(shí) 驗實(shí)驗一 邏輯門電路的邏輯功能及測試一實(shí)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(shí)驗箱上接線，接線時應(yīng)注意什么。二、實(shí)驗儀器及材料a)DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、萬用表。b)1）CMOS器件： CC4

14、011 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 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(dá)式。2）常用TTL門電路和CMOS門電路的功能、特點(diǎn)。3）三態(tài)門的功能特點(diǎn)。4）熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途。5）用EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真。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(shí)現(xiàn)其他邏輯功能的方法步驟是什么？四實(shí)驗原理1本實(shí)驗所用到的

15、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(shí)現(xiàn)最基本的邏輯功能，即其輸入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“5V±10%”。本實(shí)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(biāo)記）正對自己，有缺口或有圓點(diǎn)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

16、知，本書實(shí)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(shí)驗內(nèi)容及步驟選擇實(shí)驗用的集成電路，按自己設(shè)計的實(shí)驗接線圖接好連線，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(shí)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Y

17、1CD4071輸 出Y274LS00輸 出Y374LS020 00 11 01 1邏輯表達(dá)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(dāng)B端輸入信號分別為高、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、

18、B并接01 表1-3 GA B Y 表達(dá)式000 11 0110 11 0五實(shí)驗報告1 按各步驟要求填表。2. 通過實(shí)驗分析，說明TTL門電路和CMOS門電路有什么特點(diǎn)，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(diǎn)。實(shí)驗二 組合邏輯電路的設(shè)計一、實(shí)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(diǎn)。二、實(shí)驗儀器及材料a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、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(diǎn)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn). 3) 中規(guī)模集成組件一般

19、分析及設(shè)計方法.4）用EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真。2.思考題 在進(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計時，什么是最佳設(shè)計方案？四、實(shí)驗原理1本實(shí)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(jìn)行組合邏輯電路設(shè)計的一般步驟是：1）根據(jù)設(shè)計要求，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(dá)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(dá)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(shí)際電路，最后測試驗證其邏輯功能。五、實(shí)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

20、2-1。其中Ai、Bi、Ci-1分別為一個加數(shù)、另一個加數(shù)、低位向本位的進(jìn)位；Si、Ci分別為本位和、本位向高位的進(jìn)位。 表 2-1 全加器真值表Ai Bi Ci-1Si Ci 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 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(dá)式。 3）將上面兩邏輯表達(dá)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(shí)現(xiàn)的表達(dá)式。 -14）畫出邏輯電路圖如圖2-1，并在圖中標(biāo)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-1接

21、邏輯開關(guān)，輸出Si、Ci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)計判斷得獎的電路。（請按照設(shè)計步驟獨(dú)立完成之）五、實(shí)驗報告要求：1畫出實(shí)驗電路連線示意圖，整理實(shí)驗數(shù)據(jù)，分析實(shí)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(dá)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(shí)驗三 數(shù)據(jù)選擇器及應(yīng)用一、實(shí)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(jìn)行邏輯設(shè)計。二、實(shí)

22、驗儀器及材料 a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、萬用表。 b) 參考元件：數(shù)據(jù)選擇器74LS153一片。三、實(shí)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(shí)驗內(nèi)容要求，寫出設(shè)計的全過程，畫出實(shí)驗電路圖。3）用EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真并分析實(shí)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(shí)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（mult

23、iplexer）又稱為多路開關(guān)，是一種重要的組合邏輯部件，它可以實(shí)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(shí)現(xiàn)組合邏輯函數(shù)1） 選擇器輸出為標(biāo)準(zhǔn)與或式，含地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(shí)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(shí)現(xiàn)N+1個變量的邏輯函數(shù)。 2）步驟： 寫出函數(shù)的表準(zhǔn)與或式，和數(shù)據(jù)選擇器輸出信號表達(dá)式。 對照比較確定選擇器各輸入變量的表達(dá)式。 根據(jù)采

24、用的數(shù)據(jù)選擇器和求出的表達(dá)式畫出連線圖。五、實(shí)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 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 3-1

25、2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(shí)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(shí)驗報告要求：用數(shù)據(jù)選擇器對實(shí)驗內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計、寫出設(shè)計全過程、畫出接線圖、進(jìn)行邏輯功能測試；總結(jié)實(shí)驗收獲、體會。實(shí)驗四 譯碼器及應(yīng)用一、實(shí)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(shí)驗儀器及材料a)DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、萬用表。b)參考元件：譯碼器74ls139、

26、74LS138各一片.三、實(shí)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(shí)驗任務(wù)，畫出所需的實(shí)驗線路及記錄表格。3）用EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真并分析實(shí)驗是否成功。2.思考題1)譯碼器分哪幾類?2)請將74LS138擴(kuò)展成4線線譯碼器,試畫出擴(kuò)展后的電路圖。四、實(shí)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：是編碼的反過程，是將給定的二進(jìn)制代碼翻譯成編碼時賦予的原意。譯碼器：實(shí)現(xiàn)譯碼功能的電路。譯碼器特點(diǎn)：(1)多輸入、多輸出組合邏輯電路。 (2)輸入是以n位二進(jìn)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(jìn)制、二十進(jìn)制

27、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(shí)驗主要來學(xué)習(xí)二進(jìn)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(shí)驗內(nèi)容1譯碼器功能測試將74LS139雙2線4線譯碼器按圖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(dá)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

28、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(dá)式,并填表4-2.D2 D1 D0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 00 0 1 同上0 1 0同上0 1 1同上1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 01 1 0 1 0 1 1 0 0 0 01 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0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(jìn)

29、位Ci-1,輸出Si及本位進(jìn)位輸出為Ci。1).寫出真值表.2).寫出邏輯表達(dá)式.3).畫出電路圖.4).通過實(shí)驗分析驗證所設(shè)計的電路是否正確.六、實(shí)驗報告要求：1畫出實(shí)驗電路連線示意圖，整理實(shí)驗數(shù)據(jù)，分析實(shí)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(shí)驗五 字段譯碼器邏輯功能測試及應(yīng)用一、實(shí)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(shí)驗儀器及材料a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、萬用表。b) 參考元件：譯碼器74ls47一片、共陽數(shù)碼管一個。.三、實(shí)驗原理 1、七段發(fā)光二極管(LE

30、D)數(shù)碼管 LED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(jìn)制數(shù)和一個小數(shù)點(diǎn)。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(diǎn)亮電流在510mA。LED數(shù)碼管要顯示BCD碼所表示的十進(jìn)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(dāng)?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)

31、碼管2、BCD碼七段譯碼驅(qū)動器此類譯碼器型號有74LS47（共陽），74LS48（共陰），CC4511（共陰）等，本實(shí)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(dāng) =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

32、后零。表5-1輸 入輸 出DCBAabcdefg字形××0××××1111111消隱×01××××000000011100000000001×1100011001111×1100100010010×1100110000110×1101001001100×1101010100100×1101101100000×1101110001111×1110000000000×1110010001100

33、5;1110101110010×1110111100110×1111001011100×1111010110100×1111101110000×1111111111111消隱01000001111111滅零:當(dāng)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，通知下位如果是零也可熄滅。四、實(shí)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(jìn)行測試，并將實(shí)驗結(jié)果與功能表進(jìn)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

34、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(fù)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(shí)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(shí)驗六 觸發(fā)器一、實(shí)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

35、器的邏輯功能與特點(diǎn)。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(shí)驗儀器及材料a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、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，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EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真并分析實(shí)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(shí)驗原理174LS00、74LS74、74LS112各引腳功能圖見附錄。2在輸入信號為

36、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)器是功能完善.使用靈活和通用性較強(qiáng)的一種觸發(fā)器。本實(shí)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(shí)驗內(nèi)容及步驟 1基本

37、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

38、,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(shí)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)，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

39、 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(shí)驗列出真值表來驗證所設(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(shí)驗報告要求： 1實(shí)驗?zāi)康?、?shí)驗電路。2K觸發(fā)器和D觸發(fā)器邏輯功能的驗證

40、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(shí)驗七 計數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)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(jìn)制計數(shù)器的方法.3.學(xué)會綜合測試的方法。二、實(shí)驗儀器及材料a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、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(shí)驗比較。 2）擬定實(shí)驗方法、步驟用EWB軟件對實(shí)驗進(jìn)行仿真并分析實(shí)驗是否成功。2.思考題

41、:1)同步計數(shù)器與異步計數(shù)器有何不同?2)用兩片74LS161及門電路怎樣連接可組成M=256異步計數(shù)器?四、實(shí)驗原理 計數(shù)器對輸入的時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)，來一個CP脈沖計數(shù)器狀態(tài)變化一次。根據(jù)計數(shù)器計數(shù)循環(huán)長度M，稱之為模M計數(shù)器（M進(jìn)制計數(shù)器）。通常，計數(shù)器狀態(tài)編碼按二進(jìn)制數(shù)的遞增或遞減規(guī)律來編碼，對應(yīng)地稱之為加法計數(shù)器或減法計數(shù)器。 一個計數(shù)型觸發(fā)器就是一位二進(jìn)制計數(shù)器。N個計數(shù)型觸發(fā)器可以構(gòu)成同步或異步N位二進(jìn)制加法或減法計數(shù)器。當(dāng)然，計數(shù)器狀態(tài)編碼並非必須按二進(jìn)制數(shù)的規(guī)律編碼，可以給M進(jìn)制計數(shù)器任意地編排M個二進(jìn)制碼。在數(shù)字集成產(chǎn)品中，通用的計數(shù)器是二進(jìn)制和十進(jìn)制計數(shù)器。按計數(shù)長度、有效

42、時鐘、控制信號、置位和復(fù)位信號的不同有不同的型號。74LS161是集成TTL四位二進(jìn)制加法計數(shù)器，其符號和管腳分布分別如下圖所示： 表 7-1為74LS161的功能表：表7-1 A B C D 0 × × ××××××0 0 0 0 1 0× ×A B C D A B C D 1 1 0 ××××××保持 1 1 × 0××××× 保持 1 1 1 1××&

43、#215;× 計數(shù)從表7-1可以知道74LS161在為低電平時實(shí)現(xiàn)異步復(fù)位（清零）功能，即復(fù)位不需要時鐘信號。在復(fù)位端高電平條件下，預(yù)置端為低電平時實(shí)現(xiàn)同步預(yù)置功能，即需要有效時鐘信號才能使輸出狀態(tài) 等于并行輸入預(yù)置數(shù)A B C D。在復(fù)位和預(yù)置端都為無效電平時，兩計數(shù)使能端輸入使能信號，74LS161實(shí)現(xiàn)模16加法計數(shù)功能，；兩計數(shù)使能端輸入禁止信號， ，集成計數(shù)器實(shí)現(xiàn)狀態(tài)保持功能，。在時，進(jìn)位輸出端OC=1。在數(shù)字集成電路中有許多型號的計數(shù)器產(chǎn)品，可以用這些數(shù)字集成電路來實(shí)現(xiàn)所需要的計數(shù)功能和時序邏輯功能。在設(shè)計時序邏輯電路時有兩種方法，一種為反饋清零法，另一種為反饋置數(shù)法。 （

44、1）反饋清零法 反饋清零法是利用反饋電路產(chǎn)生一個給集成計數(shù)器的復(fù)位信號，使計數(shù)器各輸出端為零（清零）。反饋電路一般是組合邏輯電路，計數(shù)器輸出部分或全部作為其輸入，在計數(shù)器一定的輸出狀態(tài)下即時產(chǎn)生復(fù)位信號，使計數(shù)電路同步或異步地復(fù)位。反饋清零法的邏輯框圖見圖 6-2。 Qn-1 Q1 Q0計數(shù)器CPZCP 7-1 反饋清零法框圖 （2）反饋置數(shù)法 反饋置數(shù)法將反饋邏輯電路產(chǎn)生的信號送到計數(shù)電路的置位端，在滿足條件時，計數(shù)電路輸出狀態(tài)為給定的二進(jìn)制碼。反饋置數(shù)法的邏輯框圖如圖 6-3所示。 Qn-1 Q1 Q0計數(shù)器 組合電路CPZCPDn-1 D0dn-1 d0 圖 7-2 反饋清零法框圖 在時

45、序電路設(shè)計中，以上兩種方法有時可以并用。五、實(shí)驗內(nèi)容及步驟1用74LS161四位二進(jìn)制同步加法計數(shù)器組成一個同步十二進(jìn)制計數(shù)器，cp端送入單次脈沖，輸出Q依次與發(fā)光二極管相連，送入脈沖的同時觀察二極管的亮滅并記錄分析其計數(shù)狀態(tài)（利用反饋清零法設(shè)計）。分析提示：74LS161從Q3Q2Q1Q0=0000開始計數(shù)，經(jīng)M-1個時鐘脈沖（M為模，本例為12）狀態(tài)對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)最大，下一個CP后計數(shù)器應(yīng)復(fù)位，開始新一輪模M計數(shù)。因為是異步清零，所以復(fù)位信號不應(yīng)在M-1個CP時產(chǎn)生，而應(yīng)在M個CP時產(chǎn)生。所以復(fù)位信號在Q3Q2Q1Q0=1100時，使計數(shù)器復(fù)位Q3Q2Q1Q0=0000。狀態(tài)從1100000

46、0是異步變化的，不受時鐘CP控制，所示狀態(tài)1100持續(xù)的時間很短暫，僅幾級門的傳輸延遲而已。由狀態(tài)1100產(chǎn)生低電平復(fù)位信號可用與非門實(shí)現(xiàn)。 1）畫出電路連接圖。 2）畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 3）按照電路圖連線，通過發(fā)光二極管觀察所設(shè)計電路的計數(shù)狀態(tài)是否為十二進(jìn)制。2用74LS161組成十進(jìn)制計數(shù)器，cp端送入100KHz的脈 沖，用示波器雙蹤觀察并記錄計數(shù)的時序波形圖（利用反饋置數(shù)法設(shè)計）。分析提示：反饋置數(shù)法是通過反饋產(chǎn)生置數(shù)信號，將預(yù)置數(shù)ABCD預(yù)置到輸出端。74LS161是同步置數(shù)的，需CP和都有效才能置數(shù)，因此應(yīng)先于CP出現(xiàn)。所以M-1個CP后就應(yīng)產(chǎn)生有效信號。若用四位二進(jìn)制數(shù)前10個數(shù)作

47、為計數(shù)狀態(tài)，預(yù)置數(shù)QAQBQCQD=0000，應(yīng)在QAQBQCQD=1001時預(yù)置端變?yōu)榈碗娖健?）畫出用74LS161所設(shè)計的十進(jìn)制計數(shù)器的電路連接圖。2）畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。3）按照電路圖連線，通過示波器觀察所設(shè)計電路的輸出波形是否為如下圖：六、實(shí)驗報告要求：1按照實(shí)驗內(nèi)容及步驟中的要求詳細(xì)填寫實(shí)驗報告。2總結(jié)利用計數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制計數(shù)器的方法。實(shí)驗八 移位寄存器功能測試及應(yīng)用一、實(shí)驗?zāi)康模?.掌握中規(guī)模4位雙向寄存器邏輯功能及使用方法。2.熟悉移位寄存器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串行、并行轉(zhuǎn)換和構(gòu)成環(huán)形計數(shù)器二、實(shí)驗儀器及材料a) DAIS-D2G數(shù)電實(shí)驗箱、雙蹤示波器、萬用表。b) 參考元件：74LS194一片。三、預(yù)習(xí)要求及思考題1.預(yù)習(xí)要