《數(shù)字電路分析》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)與報(bào)告冊(cè)

1、數(shù)字電路分析課程包 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)與報(bào)告冊(cè)數(shù)字電路分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)與報(bào)告冊(cè)數(shù)字電路分析課程包開(kāi)發(fā)項(xiàng)目組2013年8月目 錄實(shí)驗(yàn)一 基本邏輯門(mén)電路的測(cè)試3實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路設(shè)計(jì)6實(shí)驗(yàn)三 555集成電路的應(yīng)用9實(shí)驗(yàn)四 觸發(fā)器功能測(cè)試16實(shí)驗(yàn)五 循環(huán)彩燈控制電路的制作21實(shí)驗(yàn)六 計(jì)數(shù)器的測(cè)試與運(yùn)用26實(shí)驗(yàn)七 綜合性實(shí)驗(yàn)數(shù)字譯碼與顯示電路制作31實(shí)驗(yàn)一 基本邏輯門(mén)電路的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)原理 集成邏輯門(mén)電路是最簡(jiǎn)單、最基本的數(shù)字集成元件。任何復(fù)雜的組合電路和時(shí)序邏輯電路都可通過(guò)門(mén)電路適當(dāng)?shù)慕M合連接起來(lái)。常用的有TTL門(mén)電路和CMOS門(mén)電路。在數(shù)字電路中，所謂“門(mén)” 就是實(shí)現(xiàn)一些基本邏輯關(guān)系的電路。最基本的邏輯關(guān)

2、系有與、或、非三種，所以最基本的邏輯門(mén)有與門(mén)、或門(mén)和非門(mén)。 與門(mén)是執(zhí)行與功能的邏輯部件，其邏輯關(guān)系的特點(diǎn)是：只有當(dāng)全部輸入端都是高電平時(shí)，輸出才是高電平；只要有一個(gè)輸人端為低電平，輸出端就為低電平。例如邏輯表達(dá)式可寫(xiě)為：Y=AB?；蜷T(mén)是執(zhí)行或功能的邏輯部件。其邏輯關(guān)系的特點(diǎn)是：只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就是高電平；只有全部輸入為低電平，輸出才是低電平。邏輯表達(dá)式可寫(xiě)為：Y=A+B。 非門(mén)是執(zhí)行非功能的邏輯部件。其邏輯關(guān)系的特點(diǎn)是：輸入端為高電平，輸出才是低電平；輸入為低電平時(shí)，輸出端為高電平。邏輯表達(dá)式為：Y=。在門(mén)電路中，應(yīng)用最廣泛的是與非門(mén)，把與門(mén)和非門(mén)連接起來(lái)就是與非門(mén)。其邏輯關(guān)系的特

3、點(diǎn)是：只有當(dāng)全部的輸入端都為高電平時(shí)，輸出才是低電平。只要有一個(gè)輸入為低電平，輸出就是高電平。2輸入端與非門(mén)的邏輯表達(dá)式可寫(xiě)成：Y=，其邏輯功能如表9-1。同理，將或門(mén)同非門(mén)連接起來(lái)，就可構(gòu)成或非門(mén)，其邏輯關(guān)系特點(diǎn)是：只有當(dāng)全部的輸入為低電平時(shí)，輸出才是高電平，只要有一個(gè)輸入為高電平，輸出就是低電平。2輸入端或門(mén)的邏輯表達(dá)式可寫(xiě)成：Y=。說(shuō)明：在數(shù)字電子技術(shù)里面，常常要遇到高電平、低電平這一術(shù)語(yǔ)，高電平指電壓為2.4V以上的輸入輸出，低電平常為低于0.8V，但由于器件件制造中的差異，輸出高、低電平略有不同。表1-1 2輸入端與非門(mén)功能表輸 入A0011B0101 輸 出Y1110二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?

4、掌握真值表的查閱方法；2掌握數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱的基本使用方法；3掌握數(shù)字集成電路的基本使用；4熟悉并掌握門(mén)電路邏輯功能的測(cè)試、功能轉(zhuǎn)換及測(cè)試方法；5學(xué)會(huì)用與非門(mén)構(gòu)成其他門(mén)電路邏輯功能的方法。三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱1474LS00若干2萬(wàn)用表174LS021四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1.教師先介紹數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的使用方法。2.與非門(mén)邏輯功能的測(cè)試任選74LS00中一個(gè)獨(dú)立的與非門(mén)，輸入分別接高、低電平（在本實(shí)驗(yàn)教材中，輸入高、低電平由數(shù)據(jù)邏輯開(kāi)關(guān)的輸出提供）。輸出接電平顯示器發(fā)光二極管，當(dāng)光二極管發(fā)光時(shí)，表示輸出為高電平；如果發(fā)光二極管不亮則表示輸出為低電

5、平。并用萬(wàn)用表測(cè)試輸出端的電壓，并將結(jié)果填入表1-2中： 表1-2 74LS00功能測(cè)試表 輸 入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸 出狀 態(tài)（Y）電 壓（V）3或非門(mén)功能測(cè)試任選取74LS02中的一個(gè)獨(dú)立的或非門(mén)，其輸入端分別輸入高低電平，輸出接發(fā)光二極管，測(cè)試其功能并填入表1-3中。表1-3 或非門(mén)功能測(cè)試輸入A0011B0101 輸 出Y4用與非門(mén)構(gòu)成其它功能邏輯門(mén)(1) 用二輸入與非門(mén)構(gòu)成二輸入與門(mén)電路，并將結(jié)果填入表1-4中：表1-4 與門(mén)功能測(cè)試表 輸 入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸 出 Y(2) 用二輸入與非門(mén)構(gòu)成或非門(mén)電路，將其結(jié)果填入表1-5中。表1

6、-5 或非門(mén)功能測(cè)試表 輸 入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸 出 Y(3) 組成異或門(mén)電路，將其結(jié)果填入表1-6中。表1-6 異或門(mén)功能測(cè)試表 輸 入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 輸 出 Y五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題與分析1. 在什么情況下與非門(mén)輸出高電平或低電平？其電壓值分別是多少？2. 在什么情況下或非門(mén)輸出高電平或低電平？其電壓值分別是多少？3. 若用或非門(mén)實(shí)現(xiàn)本次實(shí)驗(yàn)要求的邏輯關(guān)系，應(yīng)該如何完成功能轉(zhuǎn)換？作出轉(zhuǎn)換的邏輯電路圖。指導(dǎo)老師簽字：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)二 組合邏輯電路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)原理組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，就是如何根據(jù)文字描述的邏輯功能要求，設(shè)計(jì)出能實(shí)現(xiàn)該功能而采用器件最少的

7、最佳電路。組合邏輯電路是最常見(jiàn)的邏輯電路，其特點(diǎn)是任何時(shí)刻的輸出信號(hào)（狀態(tài)）僅取決于該時(shí)刻的輸入狀態(tài)，而與信號(hào)作用前電路原來(lái)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 組合邏輯電路的設(shè)計(jì)步驟 真 值 表如圖2-1所示，先根據(jù)設(shè)計(jì) 任務(wù)要求，列出真值表，然后利用卡諾圖或代數(shù)法求出最簡(jiǎn) 邏輯表達(dá)式 卡 諾 圖的邏輯表達(dá)式，進(jìn)而畫(huà)出邏輯電路圖，并用邏輯門(mén)或組件構(gòu)成實(shí)際電路，最后由測(cè)試驗(yàn)證 簡(jiǎn)化的邏輯表達(dá)式實(shí)際電路其邏輯功能，如符合要求，即完成了設(shè)計(jì)。 邏 輯 圖 圖2-1 組合邏輯電路設(shè)計(jì)的步驟組合邏輯電路設(shè)計(jì)步驟： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)定開(kāi)關(guān)變量。（2）列真值表（3）化簡(jiǎn)，用卡洛圖或代數(shù)化簡(jiǎn)方法化簡(jiǎn)。（4）對(duì)應(yīng)每一個(gè)輸出寫(xiě)出邏輯

8、函數(shù)最小項(xiàng)之和的表達(dá)式（與非項(xiàng)之和）。 列出表達(dá)式后，接著進(jìn)行化簡(jiǎn)，然后根據(jù)最簡(jiǎn)的邏輯表達(dá)式畫(huà)出邏輯圖。最后，還要根據(jù)使用場(chǎng)合和技術(shù)要求等多方面因素，如對(duì)電路的速度、功耗、成本、可靠性、邏輯功能的靈活性合理地選取器件，才算完成設(shè)計(jì)任務(wù)。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握組合邏輯電路的設(shè)計(jì)原理與步驟和功能測(cè)試的基本方法；2驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的組合邏輯電路（如三人表決器等）的功能；3了解數(shù)字電路的合理布線方法；4學(xué)習(xí)數(shù)字電路簡(jiǎn)單故障的檢測(cè)方法。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱1374LS00若干2萬(wàn)用表1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟以下列出的實(shí)驗(yàn)課題共五個(gè)，1.三人多數(shù)表決電路，表決結(jié)果用指示

9、燈顯示，當(dāng)多數(shù)贊成則指示燈亮，反之則不亮。要求：用74LS00實(shí)現(xiàn)。2.最少的與非門(mén)組成半加器電路。要求：用74LS00實(shí)現(xiàn)。3.某車(chē)間有三臺(tái)機(jī)器，用紅、綠二個(gè)故障指示燈表示機(jī)器的工作情況。當(dāng)只有一臺(tái)機(jī)器有故障時(shí)，綠燈亮；若有二臺(tái)機(jī)器有故障時(shí)，紅燈亮；只有當(dāng)三臺(tái)機(jī)器都發(fā)生故障時(shí)，才使紅、綠兩燈都亮；設(shè)計(jì)一個(gè)控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)上述控制。要求：用74LS00實(shí)現(xiàn)。使用的集成電路器件的片數(shù)最少。4.設(shè)計(jì)一個(gè)能判別一位二進(jìn)制數(shù)A和B大小的比較電路。畫(huà)出邏輯電路圖用L1、L2、L3分別表示三種狀態(tài)，即L1（A>B），L2（A<B），L（A=B）。要求：用74LS00實(shí)現(xiàn)。5.設(shè)計(jì)一個(gè)字符顯器，要

10、求輸入為A、B，輸出用共陰極數(shù)碼管的各段顯示L、H、E、F，見(jiàn)表2-1所示：表2-1 字符顯示器輸入A0011B0101 輸 出YLHEF所設(shè)計(jì)電路邏輯表達(dá)式及電路圖（要求用直尺、鉛筆畫(huà)圖）：五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題與分析 1總結(jié)設(shè)計(jì)組合邏輯電路的方法。2若用或非門(mén)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的電路，比用與非門(mén)實(shí)現(xiàn)的電路，哪一種簡(jiǎn)單？試畫(huà)出電路圖。3總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，分析其原因，以及最后解決的方案。指導(dǎo)老師簽字：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)三 555集成電路的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)原理1555電路的工作原理555電路的內(nèi)部電路方框圖如圖3-1所示。它含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)基本RS觸發(fā)器，一個(gè)放電開(kāi)關(guān)管T，比較器的參考電壓由三只

11、5K的電阻器構(gòu)成分壓器提供。它們分別使高電平比較器A1的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為2/3VcC和1/3VCC。A1與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過(guò)參考電平2/3VCC時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位，555的輸出端3腳輸出低電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自2腳輸入并低于1/3VCC時(shí)，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時(shí)放電開(kāi)關(guān)管截止。 復(fù)位端，當(dāng)0，555輸出低電平。平時(shí)端開(kāi)路或接VCC。Vc是控制電壓端(5腳)，平時(shí)輸出2/3VCC作為比較器A1的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)

12、對(duì)輸出的另一種控制，在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01F的電容器到地，起濾波作用，以消除外來(lái)的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。圖3-1 555定時(shí)器內(nèi)部框圖及引腳排列T為放電管，當(dāng)T導(dǎo)通時(shí)，將給接于7腳的電容器提供低阻放電通路。555定時(shí)器主要是與電阻、電容構(gòu)成充放電電路，并由兩個(gè)比較器來(lái)檢測(cè)電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開(kāi)關(guān)的通斷。這就很方便地構(gòu)成從微秒到數(shù)十分針的延時(shí)電路，可方便地構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生或波形變換電路。TH-高電平觸發(fā)端：當(dāng)TH端電平大于2/3V ，輸出端OUT呈低電平，CC端導(dǎo)通。-低電平觸發(fā)端：當(dāng)端電平小于1/3V時(shí)，OUT端呈現(xiàn)

13、高電平，CC端關(guān)斷。-復(fù)位端：0，OUT端輸出低電平，CC端導(dǎo)通。VC-控制電壓端：VC接不同的電壓值可以改變TH，的觸發(fā)電平值。Ci-放電端：其導(dǎo)通或關(guān)斷為RC回路提供了放電或充電的通路。OUT-輸出端。 VCC-接正電源端。 GND-接地端。表3-1 555功能表THOUTTXXLL導(dǎo)通HL導(dǎo)通H原狀態(tài)原狀態(tài)HH關(guān)斷2555定時(shí)器的典型應(yīng)用(1)構(gòu)成多諧振蕩器如圖3-2(a)所示由555定時(shí)器和外接元件R1、R2、C構(gòu)成多諧振蕩器，腳2與腳6直接相連。電路沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要外加觸發(fā)信號(hào)，利用電源通過(guò)R1、R2向C充電，以及C通過(guò)R2向放電端CC放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電

14、容C在1/3VCC和2/3VCC之間充電和放電，其波形如圖17-2(b)所示。輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是Ttwl+tw2，twl0.7(R1十R2)C，tw20.7R2C。圖3-2 多諧振蕩器 555電路要求Rl與R2均應(yīng)大于或等于1K，但R1+R2應(yīng)小于或等于3.3M。 占空比q=twl/(tw1+tw2) 外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時(shí)器配以少量的元件即可獲得較高精度的振蕩頻率和具有較強(qiáng)的功率輸出能力。因此這種形式的多諧振蕩器應(yīng)用很廣泛。(2)組成占空比可調(diào)的多諸振蕩器圖3-3 占空比可調(diào)的多蕩器電路如圖3-3所示，它比圖3-2所示電路增如了一個(gè)電位器和兩個(gè)導(dǎo)引二極管。D1

15、、D2用來(lái)決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑(充電時(shí)D1導(dǎo)通，D2截止；放電時(shí)D2導(dǎo)通，D1截止)。 占空比q=twl/(tw1+tw2)0.7RAC/0.7C(RA+RB)=RA/(RA+RB)可見(jiàn)，若取RARB電路即可輸出占空比為50的方波信號(hào)。（3）構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖3-4(a)為由555定時(shí)器和外接定時(shí)元件R、C構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。觸發(fā)電路由C1、Rl、D構(gòu)成，其中D為嵌位二極管，穩(wěn)態(tài)時(shí)555電路輸入端處于高電平，內(nèi)部放電開(kāi)關(guān)管T導(dǎo)通，輸出端輸出低電平，當(dāng)有一個(gè)外部負(fù)脈沖觸發(fā)信號(hào)經(jīng)Cl耦合到2端。并使2端電位瞬時(shí)低于1/3VCC，低電平比較器動(dòng)作，單穩(wěn)態(tài)電路即開(kāi)始一個(gè)暫態(tài)過(guò)程，電容C開(kāi)

16、始充電，Vc按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。當(dāng)VC充電到2/3VCC時(shí)，高電平比較器動(dòng)作，比較器A1翻轉(zhuǎn)，輸出Vo從高電平返回低電平，放電開(kāi)關(guān)管T重新導(dǎo)通，電容C上的電荷很快經(jīng)放電開(kāi)關(guān)管放電，暫態(tài)結(jié)束，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)，為下個(gè)觸發(fā)脈沖的來(lái)到作好準(zhǔn)備。波形圖如圖3-4(b)所示。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間Tw(即為延時(shí)時(shí)間)決定于外接元件R、C的大小。暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間為：Tw1.1RC 通過(guò)改變R、C的大小，可使延時(shí)時(shí)間在幾個(gè)微秒到幾十分鐘之間變化。當(dāng)這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計(jì)時(shí)器時(shí)，可直接驅(qū)動(dòng)小型繼電器，并可以使用復(fù)位端(4腳)接地的方法來(lái)中止暫態(tài)，重新計(jì)時(shí)。此外尚須用一個(gè)續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢(shì)損壞內(nèi)部功率管。（

17、a） (b)圖3-4 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(4)組成施密特觸發(fā)器電路如圖3-5所示，只要將腳2、6連在一起作為信號(hào)輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。圖3-6示出了Vs，Vi和Vo的波形圖。設(shè)被整形變換的電壓為正弦波Vs，其正半波通過(guò)二極管D同時(shí)加到555定時(shí)器的2腳和6腳，得Vi為半波整流波形。當(dāng)Vi上升到2/3VCC時(shí)，Vo從高電平翻轉(zhuǎn)為低電平；當(dāng)Vi下降到1/3Vcc時(shí)，Vo又從低電平翻轉(zhuǎn)為高電平。 回差電壓 V2/3Vcc- 1/3Vcc=1/3Vcc 圖3-5 施密特觸發(fā)器 圖3-6 施密特觸發(fā)器波形 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉555時(shí)基電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。2掌握555型集成時(shí)基電路的基本應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)

18、備與器材序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱14NE555時(shí)基電路22數(shù)字萬(wàn)用表15電阻、電容、二極管若干3示波器YB4320G16信號(hào)發(fā)生器1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1多諧振蕩器按圖3-2（a）典型電路圖接線，用雙蹤示波器觀測(cè)電容電壓Vc，輸出電壓Vo波形表3-1 多諧振蕩器輸出理論、實(shí)測(cè)對(duì)照表參數(shù)測(cè)量值理論值R2Cu0Tu0T=0.7（R1+R2）C5.1k0.01uF5.1k0.33uF10k0.01uF波形，測(cè)定周期。然后按表3-1改變電路參數(shù)，將測(cè)量結(jié)果填入表3-1中。所觀察到的波形：2構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)電路按圖按圖3-4（a）接線。要求觸發(fā)信號(hào)的脈沖寬度小于TW，改變R、C的大小

19、，觀測(cè)輸出波形并記錄輸出暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間。3、施密特觸發(fā)器按圖3-5接線，輸入信號(hào)由音頻信號(hào)源提供，預(yù)先調(diào)好Vs的頻率為lKHz，接通電源，逐漸加大Vs的幅度，觀測(cè)輸出波形，測(cè)繪電壓傳輸特性，算出回差電壓U。4利用555定時(shí)器設(shè)計(jì)制作一只觸摸式開(kāi)關(guān)定時(shí)控制器，每當(dāng)用手觸摸一次，電路即輸出一個(gè)正脈沖寬度為10S的信號(hào)。試搭出電路并測(cè)試電路功能。5模擬聲響電路按圖3-7接線，組成兩個(gè)多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時(shí)元件，使I輸出較低頻率，為高頻振蕩器，連好線，接通電源，試聽(tīng)音響效果。調(diào)換外接阻容元件，再試聽(tīng)音響效果。圖3-7 模擬聲響電路五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析1.555定時(shí)器構(gòu)成的振蕩電路，其振蕩周期和占空比的改變與哪些

20、參數(shù)有關(guān)？若只改變周期而不改變占空比，應(yīng)如何調(diào)整元件參數(shù)？2555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出脈沖的寬度和周期由什么決定？指導(dǎo)老師簽字：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)四 觸發(fā)器功能測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)原理觸發(fā)器是組成時(shí)序邏輯電路的最基本的單元電路，不僅作為獨(dú)立的集成元件被大量使用，而且還是組成計(jì)數(shù)器、移位寄存器或其它時(shí)序電路的基本電路。觸發(fā)器按其電路結(jié)構(gòu)可分為鐘控式、維持阻塞式、主從式和邊沿觸發(fā)式；按其觸發(fā)方式可分為電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種；按照不同的邏輯功能，把觸發(fā)器分為RS、D、JK、T、T五種類(lèi)型，應(yīng)用比較廣泛的是D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器。因此，熟悉各類(lèi)觸發(fā)器的功能，掌握和熟悉地應(yīng)用各種集成觸發(fā)器，就顯得十分必要和重

21、要。圖4-1 74LS74D觸發(fā)器引腳排列圖及邏輯符號(hào)圖4-2 74LS112 J-K觸發(fā)器引腳排列圖及邏輯符號(hào)1D觸發(fā)器74LS74是TTL雙D觸發(fā)器，采用維持阻塞六門(mén)形式的電路結(jié)構(gòu)，引腳排列及邏輯符號(hào)如圖14-1所示。其中和 端為異步置0，置1端(或異步復(fù)位，置位端)，和端的小圓圈表示負(fù)脈沖或低電平有效。CP為時(shí)鐘脈沖輸入端，上升沿觸發(fā)。為同步輸入端。、為互補(bǔ)輸出端。它的特征方程為：觸發(fā)器的輸出除受異步輸入端的控制之外，觸發(fā)器工作同步方式時(shí)具有置“”、置“”兩種功能。當(dāng)同步輸入端為“”時(shí)，觸發(fā)器置“”，為“”時(shí)，觸發(fā)器置“”。只是輸出狀態(tài)的改變要在時(shí)鐘脈沖CP的觸發(fā)下才能完成。2JK觸發(fā)器

22、74LS112是下降沿觸發(fā)的TTL雙JK觸發(fā)器，邏輯符號(hào)及外線排列見(jiàn)圖4-2，其中和為異步復(fù)位、置位端，為時(shí)鐘脈沖輸入端，端的小圓圈表示下降沿觸發(fā)，J、K為同步輸入端，Q、為兩個(gè)互補(bǔ)輸為出端。它的特征方程是： 圖4-3 T觸發(fā)器JK觸發(fā)器工作在同步方式時(shí)，具有置“”，置“”，保持，翻轉(zhuǎn)等多種功能，其輸出狀態(tài)的改變也要在時(shí)鐘脈沖CP的觸發(fā)下才能完成。異步輸入端，不受時(shí)鐘CP的限制，無(wú)論同步輸入端CP脈沖處于什么狀態(tài)，只要在相應(yīng)在異步輸入端加入有效電平，就直接可以使觸發(fā)器復(fù)位或置位。當(dāng)觸發(fā)器用于同步工作時(shí)，必須將異步輸入端置于無(wú)效電平。3T和T觸發(fā)器 T觸發(fā)器是一種只有一個(gè)控制端T、具有保持和反轉(zhuǎn)

23、兩種功能的觸發(fā)器。將JK觸發(fā)器的J、K端相連，令便得到T觸發(fā)器。圖4-3為T(mén)觸發(fā)器的邏輯圖T觸發(fā)器的特性方程為： ，T觸發(fā)器的邏輯功能可以概括為：時(shí)，,保持；時(shí), ,翻轉(zhuǎn)。如果T輸入端恒為高電平，T觸發(fā)器 就成了T觸發(fā)器（可以看成是T觸發(fā)器在T=1或JK觸發(fā)器在條件下的特例），它沒(méi)有控制輸入端，因而也沒(méi)有驅(qū)動(dòng)表。T觸發(fā)器的特性方程為： 二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉D、JK觸發(fā)器的特性和功能，掌握測(cè)試觸發(fā)器的邏輯功能的方法2. 學(xué)會(huì)正確使用觸發(fā)器集成芯片。3. 理解集成JK、D、T觸發(fā)器互相轉(zhuǎn)換的方法三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱14信號(hào)發(fā)生器1274LS741

24、5示波器1374LS1121四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟174LS74 D觸發(fā)器功能測(cè)試（1）直接置位（）端、復(fù)位（）端功能測(cè)試。利用開(kāi)關(guān)按表4-1 改變、的邏輯狀態(tài)（D，CP狀態(tài)隨意），借助電平顯示器觀察相應(yīng)的Q、狀態(tài)，結(jié)果記入表4-1中。表4-1 D觸發(fā)器置位、復(fù)位功能測(cè)試序號(hào)CPD1××012××103××114××015××00（2）同步輸入端的邏輯功能測(cè)試 在CP時(shí)，將觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)置“”（n），從CP端輸入單個(gè)脈沖,按表4-2改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，將測(cè)試結(jié)果記入表4-2中。然后將觸發(fā)器置“”（n），并重復(fù)

25、上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將以上測(cè)試結(jié)果填入表4-2中。表4-2 D觸發(fā)器同步功能測(cè)試輸 入輸 出 n+1DCP原狀態(tài)n=0原狀態(tài)n=10110  11=  11?1110  11=11?  274LS112 J-K觸發(fā)器功能測(cè)試（1）直接置位（）復(fù)位（）功能測(cè)試?yán)瞄_(kāi)關(guān)按表4-3改變 和的狀態(tài)，J、K、CP可以為任意狀態(tài)，借助電平顯示器觀察輸出狀態(tài)，并將結(jié)果記入表4-3中。 表4-3 JK觸發(fā)器復(fù)位、置位功能測(cè)試輸 入輸 出CPJKQ×××01×××11 

26、 ×××10  ×××00  （2）同步功能測(cè)試。在CP時(shí)，將JK觸發(fā)器現(xiàn)態(tài)置“”（n），然后將=1，從CP端輸入單個(gè)脈沖，按表14-4改變開(kāi)關(guān)狀態(tài)，根據(jù)電平顯示器顯示的狀態(tài)嗎，將Q端狀態(tài)記入表4-4中。然后將觸發(fā)器置“”（n），并重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程，將以上測(cè)試結(jié)果填入表4-4中。表4-4 Jk觸發(fā)器同步功能測(cè)試CP0=?0=?0=?0=?J000111111000K111000111000Qn=0Qn=13觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換 （1）將觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成觸發(fā)器令1，將D和端相連，觸發(fā)器轉(zhuǎn)換電路如圖

27、4-4。在CP端輸入1kHz連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察并記錄Q相對(duì)于CP的波形，比較它們的頻率關(guān)系。圖4-4 T觸發(fā)器及輸出波形（2）J-K觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T 觸發(fā)器 畫(huà)出設(shè)計(jì)電路，在觸發(fā)器時(shí)鐘CP端接入1KHz脈沖，用雙蹤示波器觀察并記錄輸出端Q相對(duì)于CP的波形，比較兩者的頻率關(guān)系及觸發(fā)方式。六、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析1根據(jù)JK觸發(fā)器和D觸發(fā)器邏輯功能的驗(yàn)證結(jié)果，列出它們的功能表。2畫(huà)出觸發(fā)器功能轉(zhuǎn)換的邏輯圖，輸入輸出波形圖指導(dǎo)老師簽字：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)五 循環(huán)彩燈控制電路的制作一、實(shí)驗(yàn)原理寄存器是用來(lái)存放二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼的電路，是一種基本時(shí)序電路。任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)都必須把需要處理的數(shù)據(jù)和代碼先寄存起來(lái)，以

28、便隨時(shí)取用。寄存器分為基本寄存器和移位寄存器兩大類(lèi)?；炯拇嫫鞯臄?shù)據(jù)只能并行輸入、并行輸出。移位寄存器中的數(shù)據(jù)可以在移位脈沖作用下依次逐位右移或左移，數(shù)據(jù)可以并行輸入、并行輸出，串行輸入、串行輸出，并行輸入、串行輸出，串行輸入、并行輸出。寄存器的應(yīng)用很廣，特別是移位寄存器，不僅可將串行數(shù)碼轉(zhuǎn)換成并行數(shù)碼，或?qū)⒉⑿袛?shù)碼轉(zhuǎn)換成串行數(shù)碼，還可以很方便地構(gòu)成移位寄存器型計(jì)數(shù)器和順序脈沖發(fā)生器等電路。中規(guī)模集成電路74LS194就是具有左、右移位、清零、數(shù)據(jù)并入 / 并出（串出）等多種功能的移位寄存器。它的管腳排列見(jiàn)圖15-1。圖5-1 74LS194管腳排列圖74LS194具有如下功能：（1）清除：當(dāng)

29、CR= 0時(shí),不管其它輸入為何狀態(tài),輸出為全0狀態(tài)。（2）保持：CP = 0,CR = 1時(shí),其它輸入為任意狀態(tài),輸出狀態(tài)保持?；蛘逤R = 1,M1、M0均為0,其它輸入為任意狀態(tài),輸出狀態(tài)也將保持。（3）置數(shù)（送數(shù)）：CR= 1,M1 = M0 = 1,在CP脈沖上升沿時(shí),將數(shù)據(jù)輸入端數(shù)據(jù)D0、D1、D2、D3置入Q0、Q1、Q2、Q3中并寄存。（4）右移：CR= 1,M1 = 0,M0= 1,在CP脈沖上升沿時(shí),實(shí)現(xiàn)右移操作,此時(shí)若DSR= 0,則0向Q0移位,若DSR= 1,則1向Q0移位。（5）左移：CR= 1,M1= 1,M0= 0,在CP脈沖上升沿時(shí),實(shí)現(xiàn)左移功能。此時(shí)若DSL=

30、 0,則把0向Q3移位,若DSL= 1,則把1向Q3移位。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握集成移位寄存器的功能測(cè)試方法；2掌握移位寄存器的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1雙棕示波器YB4320G12信號(hào)發(fā)生器EE1641G13萬(wàn)用表14數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1集成移位寄存器的基本功能測(cè)試選用74LS194集成雙向移位寄存器，根據(jù)真值表測(cè)試器件的功能。并行輸入、并行輸出工作方式并行輸入在CP端接單脈沖，D0、D1、D2、D3和接邏輯開(kāi)關(guān)，Q0-Q3端接電平顯示器，M1、M0分別置為“1”、測(cè)試步驟如下：首先清零：將清零端置為低電平，使寄存器狀態(tài)為“0”，然后再將清

31、零端置為“1”。其次輸入數(shù)碼：例如使D0、D1、D2、D3=1010狀態(tài)。然后寄存數(shù)碼并顯示：在CP端輸入一個(gè)脈沖，觀察輸出電平顯示器狀態(tài)，看是否與輸入一致。串入、串出、移位工作方式CP端、清零端、M1、M0、D0、D1、D2、D3接法同上，將DSL或DSR接邏輯開(kāi)關(guān)，按如下步驟測(cè)試：清零：清零方法同上。輸入數(shù)碼：將M1、M0分別置為“1”“0”或“0”“1”，依次從DSL或DSR輸入信號(hào)1101（每輸入一個(gè)數(shù)碼都要輸入一個(gè)CP脈沖），邊輸入數(shù)碼邊觀察輸出電平顯示狀態(tài)。經(jīng)受個(gè)CP脈沖后，數(shù)碼輸入完畢，此時(shí)在串行輸入端加“0”信號(hào)，再輸入4個(gè)CP脈沖，觀察輸出電平顯示狀態(tài)，并記錄在自己設(shè)計(jì)的表格

32、中。（3）要求寄存器為左移工作方式在CP端接單脈沖，Q0-Q3端接電平顯示器，M1、M0分別置為M1=“1”、M0=“0”。測(cè)試步驟如下：清零：在CP加負(fù)脈沖，使寄存器復(fù)位。將端置于“1”，在串行輸入端Dsl端加“1”并由CP端輸入四個(gè)單脈沖，觀察寄存器的輸出顯示情況并記錄于自己設(shè)計(jì)的表中。將串行輸入DSL端改為“0”電平，再在CP端輸入四個(gè)單脈沖察寄存器的輸出顯示情況并記錄于表中。（4）寄存器為右移工作方式只要在上電路的基礎(chǔ)上，將M1置于“0”電平，M0置于“1”電平，將串行輸入端改為DSR，即為右移工作方式。請(qǐng)按（1）的方法測(cè)試。2應(yīng)用設(shè)計(jì)（一）用74LS194設(shè)計(jì)四位流水彩燈循環(huán)電路，具

33、體花型為：1000 0100 0010 0001 10003應(yīng)用設(shè)計(jì)（二）設(shè)計(jì)一個(gè)4路彩燈循環(huán)控制電路，具體要求為：4路彩燈從左到右順次漸亮，全亮后有順次熄滅，不斷循環(huán)。五、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題分析1繪制在串行輸入、串行輸出的右移寄存器電路實(shí)驗(yàn)中的時(shí)鐘脈沖及各輸出端電壓波形，并分析其時(shí)序關(guān)系。2若要在輸出得到一串?dāng)?shù)：1001或0101，說(shuō)明可采取哪些方法。指導(dǎo)老師簽字：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)六 計(jì)數(shù)器的測(cè)試與運(yùn)用一、實(shí)驗(yàn)原理1計(jì)數(shù)器所謂計(jì)數(shù),就是統(tǒng)計(jì)脈沖的個(gè)數(shù),計(jì)數(shù)器就是實(shí)現(xiàn)“計(jì)數(shù)”操作的時(shí)序邏輯電路。計(jì)數(shù)器的應(yīng)用十分廣泛, 除用于計(jì)數(shù)外，還廣泛用于分頻、數(shù)字測(cè)量、運(yùn)算和控制，從小型數(shù)字儀表，到大型數(shù)字電子計(jì)算機(jī)

34、，幾乎無(wú)所不在，是任何現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。計(jì)數(shù)器種類(lèi)繁多。根據(jù)計(jì)數(shù)體制的不同,計(jì)數(shù)器可分成二進(jìn)制（即2n進(jìn)制）計(jì)數(shù)器和非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器兩大類(lèi)。在非二進(jìn)制計(jì)數(shù)器中,最常用的是十進(jìn)制計(jì)數(shù)器,其它的一般稱(chēng)為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)器的增減趨勢(shì)不同,計(jì)數(shù)器可分為加法計(jì)數(shù)器隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入而遞增計(jì)數(shù)的；減法計(jì)數(shù)器隨著計(jì)數(shù)脈沖的輸入而遞減的,可逆計(jì)數(shù)器既可遞增、也可遞減的。根據(jù)計(jì)數(shù)脈沖引人方式不同,計(jì)數(shù)器又可分為同步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖直接加到所有觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖（CP）輸入端；異步計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)脈沖不是直接加到所有觸發(fā)器的時(shí)鐘脈沖（CP）輸入端。本實(shí)驗(yàn)選用的TTL集成同步計(jì)數(shù)器74LS161為四位二

35、進(jìn)制同步計(jì)數(shù)器，外加適當(dāng)?shù)姆答伩梢詷?gòu)成十六進(jìn)制以內(nèi)的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，芯片74LS161外引線排列如圖6-1。如圖16-1 74LS161外引線排列圖它的它的主要功能有：（1）異步清零：當(dāng)=“0”時(shí)，輸出全為“0”電平。（3）同步置數(shù)：在為無(wú)效電平，當(dāng)=“0”時(shí)在時(shí)鐘脈沖作用下，輸出Q的狀態(tài)和置數(shù)輸入端的狀態(tài)保持一致。（3）計(jì)數(shù)：當(dāng)、為無(wú)效，計(jì)數(shù)控制端和為“1”時(shí)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。表6-1 74LS161的功能表 CPCRLDCTt CTp操 作 狀 態(tài) # 1 01 1 預(yù) 置 # 1 1 0 保 持 # 1 10 保 持 # 1 11 1 計(jì) 數(shù) 0 清 零（4）保持：計(jì)數(shù)控制端或?yàn)榈碗娖綍r(shí)，計(jì)

36、數(shù)器禁止計(jì)數(shù)，為保持狀態(tài)。2計(jì)數(shù)器的應(yīng)用利用集成計(jì)數(shù)器的清零端和置數(shù)端實(shí)現(xiàn)歸零，從而構(gòu)成按自然態(tài)序進(jìn)行計(jì)數(shù)的N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。（1）用同步置數(shù)端歸零構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器1）寫(xiě)出狀態(tài)SN-1的二進(jìn)制代碼。2）求歸零邏輯，即求同步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。3）畫(huà)連線圖。用74LS161來(lái)構(gòu)成一個(gè)十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。SNS121100 SN-1S111011 （2）用異步清零端歸零構(gòu)成N進(jìn)制計(jì)數(shù)器1）寫(xiě)出狀態(tài)SN的二進(jìn)制代碼。2）求歸零邏輯，即求異步清零端或置數(shù)控制端信號(hào)的邏輯表達(dá)式。3）畫(huà)連線圖。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法。2熟悉中規(guī)模集成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的邏輯功能及使用方法。3學(xué)習(xí)計(jì)數(shù)器的功能擴(kuò)展。4了解集成譯碼器及顯示器的應(yīng)用。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量序號(hào)名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)量1雙棕示波器YB4