實(shí)驗(yàn)一集成邏輯門(mén)電路的測(cè)試與使用

1、實(shí)驗(yàn)一：集成邏輯門(mén)電路的測(cè)試與使用實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)會(huì)檢測(cè)常用集成門(mén)電路的好壞的簡(jiǎn)易方法；2掌握TTL與非門(mén)邏輯功能和主要參數(shù)的測(cè)試方法;3掌握TTL門(mén)電路與CMOS門(mén)電路的主要區(qū)別。實(shí)驗(yàn)儀器與器件：1 元器件:74LS20、74LS00（TTL 門(mén)電路）,4011（CMOS 門(mén)電路）; 2實(shí)驗(yàn)儀器：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)。實(shí)驗(yàn)原理：1 集成邏輯門(mén)電路的管腳排列：（1）74LS20 （4輸入端雙與非門(mén)）：Y= ABCDVcc 2A2EN（C 2(2D2Y14131211109812345671A 11ENlc1C1D1Y G5NDV CC：表示電源正極、GND表示電源負(fù)極、NC:表示

2、空腳（2）74LS00 （2輸入端4與非門(mén)）：Y= ABVcc 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y14131211109812345671A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND(3) 4011 (2輸入端4與非門(mén))：丫= ABVcc 4A 4B 4Y 3Y 3B 3A集成門(mén)電路管腳的識(shí)別方法：將集成門(mén)電路的文字標(biāo)注正對(duì)著自己，左下角為1，然后逆時(shí)針?lè)较驍?shù)管腳。2. TTL與非門(mén)的主要參數(shù)有：導(dǎo)通電源電流ICCL、低電平輸入電流IIL、高電平輸入電流IlH、輸出高電平 Voh、輸出低電平Vol、閾值電壓Vth等。注意：不同型號(hào)的集成門(mén)電路其測(cè)試條件及規(guī)范值是不同的。3. 檢測(cè)集成門(mén)電路的好壞的

3、簡(jiǎn)易方法：(1) 在未加電源時(shí)，利用萬(wàn)用表的電阻檔檢查各管腳之間是否有短路 現(xiàn)象；(2) 加電源：利用萬(wàn)用表的電壓檔首先檢查集成電路上是否有電，然 后再利用門(mén)電路的邏輯功能檢查電路。例如：“與非”門(mén)邏輯功能是：“見(jiàn)低出高，同高出低”。對(duì)于TTL與非門(mén)：若將全部輸入端懸空測(cè)得輸出電壓小于 0.4V，將 任一輸入端接地測(cè)得輸出電壓大于 3.5V，則說(shuō)明該門(mén)是好的。思考：COMS與非門(mén)如何測(cè)試。四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟:1. 將74LS20加上+5V電壓，檢查集成門(mén)電路的好壞。2. TTL與非門(mén)的主要參數(shù)測(cè)試：(1) 導(dǎo)通電源電流ICCL= 。測(cè)試條件：Vcc=5V，輸入端懸空，輸出空載，如圖(1)圖(

4、1)（2）低電平輸入電流IIL= 。測(cè)試條件：Vcc=5V，被測(cè)輸入端通過(guò)電流表接地，其余輸入端懸空，輸出 空載，如圖（2），依次測(cè)量每個(gè)輸入端。（3） 高電平輸入電流Iih= 。測(cè)試條件：Vcc=5V，被測(cè)輸入端通過(guò)電流表接 Vcc，其余輸入端接地，輸 出空載，如圖（3），每個(gè)輸入端都測(cè)一下。注意：在測(cè)試中萬(wàn)用表應(yīng)串入電路中，檔位選擇應(yīng)由10mA檔逐漸減小。圖（3）圖（4）3. 比較TTL門(mén)電路和CMOS門(mén)電路的性能：在下列情況下，用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量圖（4） Vi2端得到的電壓填入表（2）： 表（2）：在不同的Vil下74LS004011Vil接高電平（3V）Vii接低電平（0.4V）Vii

5、經(jīng)100Q電阻接地Vii經(jīng)10kQ電阻接地思考：請(qǐng)回答為何結(jié)果不同?五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1. 記錄本次實(shí)驗(yàn)中所得到的各種數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)判斷所測(cè)與非門(mén)的邏 輯關(guān)系是否正確。2. 思考并回答下列問(wèn)題：TTL與非門(mén)中不用的輸入端可如何處理？各種處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什 么？ cmos與非門(mén)呢？實(shí)驗(yàn)二：組合邏輯電路的設(shè)計(jì)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? 掌握用門(mén)電路設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法；2. 掌握組合邏輯電路的調(diào)試方法。二. 實(shí)驗(yàn)儀器和器件：1. 實(shí)驗(yàn)儀器：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)。2. 元器件：74LS151、74LS04、74LS20、74LS138、74LS125;它們的管腳排列 如下：(1)

6、74LS04 (非門(mén))：Y=A1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND(2) 74LS138 (3 線一8 線譯碼器)：VccYoYiY2Y3 Y4 Y5 Y616151413121110912345678Ao Ai A 2 S2 S3 Si Y 7 GND(2) 74LS125 (三態(tài)緩沖器)：丫二A (C=0)、Y 為高阻(C=1)Vcc 4C 4A 4Y 3C 3A 3Y14131211109812345671C 1A 1Y 2C 2A 2Y GND(6) 74LS151 (八選一數(shù)據(jù)選擇器)：Y=A 2A1A0D0+A2A1A0D1+A2A1A0D2+A2A1A0D3+A2A1A0D

7、4+A2A1A0D5+A2A1A0D6+ A2A1A0D7V cc D4D5D6D7AoA1 A216151413121110912345678D3 D2 D1 Do Y Y S GND三.實(shí)驗(yàn)原理：組合邏輯電路的設(shè)計(jì)大致可分為以下幾個(gè)步驟：1 根據(jù)給定的實(shí)際問(wèn)題的邏輯關(guān)系列出真值表；2根據(jù)真值表寫(xiě)出邏輯函數(shù)表達(dá)式并化簡(jiǎn)；3根據(jù)集成芯片的類型變換邏輯函數(shù)表達(dá)式并畫(huà)出邏輯電路圖；4檢查設(shè)計(jì)的組合邏輯電路是否存在競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，若有則設(shè)法消除。四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1 根據(jù)組合邏輯電路的設(shè)計(jì)方法自行設(shè)計(jì)下列題目：(1)設(shè)計(jì)用3個(gè)開(kāi)關(guān)控制一個(gè)電燈的邏輯電路，要求改變?nèi)魏我粋€(gè)開(kāi)關(guān)的狀態(tài) 都能控制電燈由亮變滅或

8、者由滅變亮。要求用74LS138和與非門(mén)實(shí)現(xiàn)(2)用三態(tài)門(mén)和非門(mén)設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸電路：要求當(dāng)C=0時(shí)傳輸A路數(shù)據(jù)、當(dāng) C=1時(shí)傳輸B路數(shù)據(jù)。(3) 人的血型有A、B、AB、O 4種。輸血時(shí)輸血者的血型與受血者血型必須 符合圖(1)中用箭頭指示的授受關(guān)系。試用數(shù)據(jù)選擇器和非門(mén)電路設(shè)計(jì)一 個(gè)邏輯電路，判斷輸血者與受血者的血型是否符合上述規(guī)定。(提示：可以用兩個(gè)邏輯變量的4種取值表示輸血者的血型。用另外兩個(gè)邏輯變量的 4 種取值表示受血者的血型。)2 按擬定的設(shè)計(jì)方案連接電路，檢查無(wú)誤后，方可接通電源，驗(yàn)證所設(shè)計(jì)電路的邏輯功能。3 注意實(shí)驗(yàn)中有無(wú)異常情況，如有異常情況出現(xiàn)，則對(duì)它進(jìn)行分析并加以解決五

9、.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:1 寫(xiě)出設(shè)計(jì)全過(guò)程，畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖。2記錄實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常情況，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)實(shí)驗(yàn)三：時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 熟悉MSI計(jì)數(shù)器的使用方法，學(xué)會(huì)利用 MSI計(jì)數(shù)器構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器;2 熟悉七段顯示譯碼器和數(shù)碼管的使用方法；3. 掌握電路故障的查找與排除。實(shí)驗(yàn)儀器和器件:1. 實(shí)驗(yàn)儀器：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)。2. 元器件：74LS00、74LS191、74LS161、74LS48;它們的管腳排列如下:(1) 74LS191:同步十六進(jìn)制加/減計(jì)數(shù)器Vcc Do CPi CPo C/B LD D2 D3161514131211109123

10、45678D1 Q1 Qo S U/D Q2 Q3 GND74LS191的功能表：CPiSLDU/D工作狀態(tài)X11X保持XX0X異步預(yù)置數(shù)010加法計(jì)數(shù)011減法計(jì)數(shù)(2) 74LS161:同步十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器Vcc CQo QiQ2Q3 ET LD16151413121110912345678Rd CP Do Di D2 D3 EP GND74LS161的功能表:CPRdLDEPET工作狀態(tài)X0XXX1=11 H異步置零10XX冋步預(yù)置數(shù)X1101保持X11X 0保持(但C=0)111 1加法計(jì)數(shù)(3) 74LS48： BCD-七段顯示譯碼器Vcc f g a b c de1615141312

11、1110912345678Ai A2 LT BI/RBO RBI A3 A0 GND三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：1 將74LS191接成8421碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。(1) 畫(huà)出連線圖，電路輸出用譯碼顯示電路表示出來(lái)(顯示譯碼器用 74LS48，數(shù)碼管由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的提供)。(2) 74LS191的CP脈沖由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的單次脈沖開(kāi)關(guān)提供，要求開(kāi)關(guān)每動(dòng)作一次，數(shù)碼管的顯示將從0 1 2-一 9循環(huán)變化2. 將74LS191接成8421碼十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)器。(1) 畫(huà)出連線圖，電路輸出用譯碼顯示電路表示出來(lái)(顯示譯碼器用74LS48, 數(shù)碼管由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的提供)。(2) 74LS

12、191的CP脈沖由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的單次脈沖開(kāi)關(guān)提供，要求開(kāi)關(guān)每動(dòng)作一次，數(shù)碼管的顯示將從987-一 0循環(huán)變化。(注意：做2時(shí)不用重新插線，只要在1的基礎(chǔ)上改動(dòng)幾條線就可以了)3. 使用兩片74LS161設(shè)計(jì)一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。(1) 畫(huà)出連線圖，電路輸出直接由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的譯碼顯示電路 表示出來(lái)。(2) 74LS161的CP脈沖由數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)中的單次脈沖開(kāi)關(guān)提供，要 求開(kāi)關(guān)每動(dòng)作一次，數(shù)碼管的顯示將從 0 1 2 59循環(huán)變化。四. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1. 復(fù)習(xí)相關(guān)MSI計(jì)數(shù)器的內(nèi)容。2. 按照實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)并畫(huà)出電路圖和接線圖，自擬具體的測(cè)試步驟。3. 排除實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的異常現(xiàn)

13、象，分析原因。4. 思考題：使用兩片74LS161實(shí)現(xiàn)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器共有幾種方法？畫(huà)出對(duì)應(yīng)的 電路連接圖。實(shí)驗(yàn)四：脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與變換實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 .熟悉RC環(huán)形振蕩器的使用，2. 熟悉555集成定時(shí)器的使用，3. 掌握用示波器對(duì)輸出波形進(jìn)行定性和定量分析的方法。二. 實(shí)驗(yàn)儀器和器件：1. 實(shí)驗(yàn)儀器：穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、示波器、數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)測(cè)試臺(tái)。2. 元器件：74LS04、555定時(shí)器，電阻、電容若干；它們的管腳排列如下:555定時(shí)器:vcc DSCTHVco876551234GND TR OUT Rd三. 實(shí)驗(yàn)原理：555定時(shí)器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結(jié)合的一種雙極型中規(guī)模集成電路 器件。

14、555定時(shí)器包括放電三極管、復(fù)位三極管、電壓比較器Ai和A2、R-S觸發(fā)器、輸出緩沖級(jí)，以及由三個(gè) 5kQ電阻組成的分壓器。比較器的參考電壓從分 壓器電阻上取得，分別為2VCC/3和Vcc/3。高電平觸發(fā)端6接比較器Ai的同相 端，低電平觸發(fā)端2接比較器A2的反相端，分別作為閥值端和外觸發(fā)輸入端， 用來(lái)啟動(dòng)電路，復(fù)位端 4為低電平時(shí)，電路輸出為低電平，不用時(shí)應(yīng)接至Vcc電源端?？刂齐妷憾?可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)比較器的參考電壓，不用時(shí)將它與地之間接0.01卩F電容器，以防止干擾電壓引入。禾U用這種定時(shí)器只須外接RC電路就可構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器等，應(yīng)用廣泛而靈活。555定時(shí)器

15、的功能表:輸入輸出RdTHTROUT放電管Td狀態(tài)0XX低導(dǎo)通1> 2Vcc/3> Vcc/3低導(dǎo)通1< 2Vcc/3> Vcc/3不變不變1< 2Vcc/3< Vcc/3高截止1> 2Vcc/3< Vcc/3高截止四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟:1. RC環(huán)形振蕩器；luF1kRs100圖(1)按圖(1)連接檢查無(wú)誤后，方可接上電源。(1) 用示波器觀察振蕩器的振蕩波形且測(cè)出振蕩周期；(2) 斷開(kāi)A、B加入電位器Rw，用示波器測(cè)出振蕩周期可調(diào)范圍填入表(1)中：A、B間接波形周 期電阻R電位器Rwo+5V2. 555多諧振蕩器:R110KVo OR2 r

16、10K “O.OluF0.047UF圖（2）按圖（2）連接檢查無(wú)誤后，方可接上電源。 用示波器觀察輸出端（3腳）有無(wú)矩形波。3、555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器:YR12K+5VVcLCTo.ohF圖（3）按圖（3）連接檢查無(wú)誤后，方可接上電源注：Vi來(lái)源于圖（2）的輸出波形。用雙蹤示波器觀察輸出、輸入波形，且測(cè)出周期及脈寬，填入表（ 2）中:波形周期脈寬Vi :Vo:五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求:1 整理實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，與理論計(jì)算比較；2畫(huà)出觀察到的波形，并進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析和討論；3思考題：在555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器中，對(duì)輸入信號(hào)的脈寬有無(wú)要求?實(shí)驗(yàn)五：A/D和D/A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獯笠?guī)模集成電路A/D和D/A轉(zhuǎn)換

17、器的基本結(jié)構(gòu)和特性；通過(guò)測(cè)試A/D、 D/A的轉(zhuǎn)換特性，加深對(duì)其基本原理的理解，熟悉它們的使用方法及典型應(yīng)用。二. 芯片簡(jiǎn)介和引腳排列1. ADC0809包括一個(gè)8位的逐次逼近型的ADC部分，并提供一個(gè)8通道的模 擬多路開(kāi)關(guān)和聯(lián)合尋址邏輯。用它可直接輸入8個(gè)單端的模擬信號(hào)，分時(shí)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在多點(diǎn)巡回檢測(cè)、過(guò)程控制等應(yīng)用領(lǐng)域中使用非常廣泛。ADC0809的主要技術(shù)指標(biāo)為：分辯率：8位；單電源：+5V;總的不可調(diào)誤差：土 1LSB轉(zhuǎn)換時(shí)間：取決于時(shí)鐘頻率；模擬輸入范圍：?jiǎn)螛O性 05V;時(shí)鐘頻率范圍：10KH 1280KHZ2. DAC0832是 8位芯片，采用CMO工藝和R 2R T形電阻解碼

18、網(wǎng)絡(luò)。轉(zhuǎn)換結(jié)果 為一對(duì)差動(dòng)電流101和IO2輸出。其主要性能參數(shù)為：分辯率：8位；轉(zhuǎn)換時(shí)間：1us；滿刻度誤差：土 1LSB單電源：+5V +15V；參考電壓：+10V -10V ；數(shù)據(jù)輸入電平與TTL電平兼容26IN0D721D62027IN1D51928D418IN2D38D2151IN3D114D0172IN4EOC73“ADC0809IN5add-a254IN6add-b24add-c235IN7AIE2216ref(-)ENABLE9START612ref(+)CP -101119IO1D0IO2D1D2RfD3D4UrefDAC0832 D5D6D7ILEWR2CSWR1XferU

19、cc129865416151413口 17三. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. ADC0809實(shí)驗(yàn)電路+5V圖（1）如圖（1）所示。因ADC0809芯片不帶時(shí)鐘發(fā)生器，采用“ 555”定時(shí)器組 成一個(gè)多諧振蕩器提供時(shí)鐘信號(hào)。將 ADC0809的第6 7、22腳連在一起，就能 使ADC0809連續(xù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在ADC0809芯片中有一 8路單端模擬信號(hào)輸入的多路開(kāi)關(guān)，通過(guò) ADD-A、 ADD-B、ADD-C （芯片的25、24、23腳）這三端地址譯碼器來(lái)選中一路開(kāi)關(guān)接 通，相應(yīng)的模擬信號(hào)送入A/D轉(zhuǎn)換器。將23、24、25腳分別接開(kāi)關(guān)作為輸入；將 D0 D7（ & 14、15、17、18、 19、2

20、0、21腳）分別接指示燈作為輸出。2. DAC0832實(shí)驗(yàn)電路L 13 DC咖14 M15D5Ucc20lfiD4DE 194E3UrefS101 DAC08321021 2 3 10 17 19101<LV3I411圖(2)如圖(2)所示。DAC0832是工作在直通方式下。四. 實(shí)驗(yàn)任務(wù)與步驟1. A/D轉(zhuǎn)換(1) 按圖(1)連接實(shí)驗(yàn)電路。(2) 按表1所示的地址譯碼與輸入選通的關(guān)系選擇模擬信號(hào)輸入通路，方法是 閉合或打開(kāi)C、B、A。(3) 觀察DoD7 (燈亮為1、燈滅為0),將實(shí)測(cè)結(jié)果填入表1。表1:被選模擬通路地址理論值CBAD7D6D5D4D3D2D1D0十卜六進(jìn)制IN04.5

21、V00011100110E6IN14V00111001100CCIN 2r 3.5V010 1101 :1001r 1 :B3IN 33V011 1100 111011 0 19AIN 42.5V1001000000080IN 5P 2V1010110011066IN 61.5V110 1010 101111 1 14FIN 71V1110011001133被選模擬通路地址實(shí)測(cè)值CBAD7D6D5D4D3D2D1D0十卜六進(jìn)制IN04.5V000IN1r 4V001 1IN 23.5V010IN 33V011IN 4r 2.5V100 ：IN 52V101IN 61.5V110IN 71V11

22、12. D/A轉(zhuǎn)換(1) 按圖(2)連接實(shí)驗(yàn)電路。(2) 將開(kāi)關(guān)Do D7拔到“ 0”，觀察DAC輸出的運(yùn)放反相放大器輸出是否為 0(3) 將開(kāi)關(guān)D0 D7拔到“ 80”，調(diào)節(jié)50K電位器使輸出電壓為2.5V。(4) 按表2所列輸入數(shù)字信號(hào)，用萬(wàn)用表測(cè)試數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓，并將測(cè)量結(jié)果填 入表2中。表2:輸入數(shù)字信號(hào)Uref=5VD7D6D5D4D3D2D1Do十八進(jìn)制Uo11100110E61100 T1100 TCC10110011B3100110 T10 T9A10000000800110 :0 :110 :66010011114F0011001133五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：整理實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，與理論計(jì)算比較；分析產(chǎn)生誤差的原因?qū)嶒?yàn)六：序列信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)性）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的方法；2.熟悉合理選用數(shù)字集成電路的方法；3.提高電路布局、檢查和排除故