徐海一數(shù)字邏輯實驗(數(shù)字鎖)

1、 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗畢文艷信息與電氣工程系電工電子實驗中心一、課程的性質(zhì)、目的及任務(wù)一、課程的性質(zhì)、目的及任務(wù)通過實驗通過實驗: :1.1.鞏固和加深對數(shù)字電子技術(shù)理論知識的理解；鞏固和加深對數(shù)字電子技術(shù)理論知識的理解；2.2.能綜合運用所學(xué)知識進行數(shù)字電路的綜合設(shè)計和實踐；能綜合運用所學(xué)知識進行數(shù)字電路的綜合設(shè)計和實踐；3.3.進一步培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新研進一步培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新研究能力和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風；究能力和嚴謹?shù)目茖W(xué)作風；4.4.為畢業(yè)設(shè)計及工程實踐打下良好的基礎(chǔ)。為畢業(yè)設(shè)計及工程實踐打下良好的基礎(chǔ)。 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計實驗數(shù)字電路與邏

2、輯設(shè)計實驗是繼是繼數(shù)字電路與邏輯設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計課課程之后而開設(shè)的程之后而開設(shè)的獨立實驗課程獨立實驗課程，是理論教學(xué)的深化和補充，是一門，是理論教學(xué)的深化和補充，是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的實踐性。重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的實踐性。二、本課程的基本要求二、本課程的基本要求通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達到下列基本要求：通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)達到下列基本要求：1.1.正確使用電子儀器及設(shè)備。正確使用電子儀器及設(shè)備。2.2.能獨立設(shè)計電路、操作及完成實驗。能獨立設(shè)計電路、操作及完成實驗。3.3.能準確的讀取實驗數(shù)據(jù)，測繪波形曲線，分析實驗結(jié)果，編寫能準確的讀取實驗數(shù)據(jù)，測繪波形曲線，分析

3、實驗結(jié)果，編寫完整的實驗報告。完整的實驗報告。4.4.能獨立分析問題和解決問題，具有嚴謹?shù)目茖W(xué)作風。能獨立分析問題和解決問題，具有嚴謹?shù)目茖W(xué)作風。三、實驗方式三、實驗方式 本課程是以實驗為主的獨立課程，實驗采用三種方式：本課程是以實驗為主的獨立課程，實驗采用三種方式：第一種方式：第一種方式：在實驗室利用實驗箱進行在實驗室利用實驗箱進行硬件電路實驗硬件電路實驗，重點，重點培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗儀器設(shè)備的使用，設(shè)計電路并付諸實踐的方培養(yǎng)學(xué)生掌握實驗儀器設(shè)備的使用，設(shè)計電路并付諸實踐的方法、步驟；法、步驟；第二種方式：第二種方式：在機房利用在機房利用EWBEWB軟件進行軟件進行仿真實驗仿真實驗，使學(xué)生了，

4、使學(xué)生了解、熟悉數(shù)字電子技術(shù)先進的設(shè)計手段和方法；解、熟悉數(shù)字電子技術(shù)先進的設(shè)計手段和方法；第三種方式：第三種方式：實驗考試前機房實驗考試前機房開放實驗開放實驗，實驗考試前為同學(xué)，實驗考試前為同學(xué)提供復(fù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生按班級與實驗室聯(lián)系確定機房開放時間。提供復(fù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生按班級與實驗室聯(lián)系確定機房開放時間。在指定時間內(nèi)，進行實驗考試預(yù)習(xí)。在指定時間內(nèi)，進行實驗考試預(yù)習(xí)。說明：說明： 1 1本課程以設(shè)計性實驗為主，實驗前學(xué)生必須本課程以設(shè)計性實驗為主，實驗前學(xué)生必須進行預(yù)習(xí)，進行預(yù)習(xí)，無預(yù)習(xí)報告者無法進行實驗。無預(yù)習(xí)報告者無法進行實驗。 2 2實驗實驗1 1人人1 1組組，在規(guī)定的時間內(nèi)，由學(xué)生獨立

5、，在規(guī)定的時間內(nèi)，由學(xué)生獨立完成。完成。 3. 3. 本次實驗交上次實驗報告。本次實驗交上次實驗報告。四、實驗報告要求四、實驗報告要求1 1每個實驗完畢后，學(xué)生應(yīng)認真寫出一份簡潔、規(guī)每個實驗完畢后，學(xué)生應(yīng)認真寫出一份簡潔、規(guī)范、有見解的實驗報告范、有見解的實驗報告. .2.2.實驗報告內(nèi)容包括：實驗報告內(nèi)容包括：實驗名稱、實驗?zāi)康摹⒃O(shè)計實驗名稱、實驗?zāi)康?、設(shè)計電路、簡要原理、實驗結(jié)果，實驗總結(jié)。電路、簡要原理、實驗結(jié)果，實驗總結(jié)。3 3課程結(jié)束時，學(xué)生需寫出一份課程小結(jié)，內(nèi)容包課程結(jié)束時，學(xué)生需寫出一份課程小結(jié)，內(nèi)容包括對課程的評價、建議和要求，自己的收獲和體會。括對課程的評價、建議和要求，自

6、己的收獲和體會。 五、實驗安排五、實驗安排（1616學(xué)時）學(xué)時）序號序號實實 驗驗 內(nèi)內(nèi) 容容學(xué)時學(xué)時備注備注11.1. 集成門電路參數(shù)測試集成門電路參數(shù)測試 2.2.組合邏輯電路設(shè)計組合邏輯電路設(shè)計：用與非門用與非門設(shè)計設(shè)計數(shù)字密碼鎖數(shù)字密碼鎖電路電路2硬件硬件2數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器的應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器、譯碼器的應(yīng)用- 三種方法設(shè)計全減器（全加器選做）三種方法設(shè)計全減器（全加器選做）2仿真仿真3集成觸發(fā)器及其應(yīng)用集成觸發(fā)器及其應(yīng)用：用用D D觸發(fā)器設(shè)計觸發(fā)器設(shè)計三人智力搶答器三人智力搶答器 （JKJK觸發(fā)器設(shè)計選做觸發(fā)器設(shè)計選做）2硬件硬件4移位寄存器及其應(yīng)用：移位寄存器及其應(yīng)用：八位彩燈雙向移動

7、控制電路設(shè)計八位彩燈雙向移動控制電路設(shè)計2仿真仿真5計數(shù)、譯碼及顯示電路：用計數(shù)、譯碼及顯示電路：用290290計數(shù)器設(shè)計計數(shù)器設(shè)計6060、2424進制進制 （160160設(shè)計選做設(shè)計選做）2仿真仿真6實驗考試開放實驗考試開放4仿真仿真7實驗考試實驗考試2合計合計16六、評價方式六、評價方式 本課程采用平時考核、期末考試來綜合評定學(xué)本課程采用平時考核、期末考試來綜合評定學(xué)生成績。生成績。 1.1.基礎(chǔ)實驗占基礎(chǔ)實驗占50%50% 2. 2.期末考試占期末考試占50%50%七、主要參考書七、主要參考書數(shù)字電路與邏輯設(shè)計數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 曹國清曹國清 中國礦業(yè)大學(xué)出版社中國礦業(yè)大學(xué)出版社數(shù)字電

8、子技術(shù)實驗指導(dǎo)書數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書 電工電子教學(xué)實驗中心電工電子教學(xué)實驗中心電子線路設(shè)計電子線路設(shè)計實驗實驗測試測試謝自美主編謝自美主編 華中科技大學(xué)華中科技大學(xué)出版社出版社電子電路實驗與仿真電子電路實驗與仿真路勇主編路勇主編 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社TTLTTL、COMSCOMS集成電路手冊集成電路手冊八、實驗注意事項八、實驗注意事項 遵守遵守學(xué)生實驗守則學(xué)生實驗守則。 服從指導(dǎo)老師的管理和安排。服從指導(dǎo)老師的管理和安排。 注意用電安全，確保人身、設(shè)備不出意外。注意用電安全，確保人身、設(shè)備不出意外。 愛護實驗設(shè)施及實驗器件，人為損壞按價賠償。愛護實驗設(shè)施及實驗器件，人為損壞按價賠償。

9、 保持實驗環(huán)境的整潔，每次實驗完成后整理現(xiàn)場。保持實驗環(huán)境的整潔，每次實驗完成后整理現(xiàn)場。第一次實驗第一次實驗1.1.數(shù)字實驗邏輯箱的使用數(shù)字實驗邏輯箱的使用2.2.TTLTTL集成門電路參數(shù)測試及功能檢測集成門電路參數(shù)測試及功能檢測3.3.數(shù)字密碼鎖的設(shè)計數(shù)字密碼鎖的設(shè)計總電源開關(guān)總電源開關(guān)5V電源插孔電源插孔連續(xù)脈沖源連續(xù)脈沖源數(shù)據(jù)燈：高電平點亮數(shù)據(jù)燈：高電平點亮數(shù)據(jù)開關(guān)數(shù)據(jù)開關(guān): : 上：上：1 1 下：下：0 0 2. TTL2. TTL集成門電路參數(shù)測試及功能檢測集成門電路參數(shù)測試及功能檢測標志標志GNDGNDVCC(5VVCC(5V) )7474系列集成電路系列集成電路使用注意：使

10、用注意：了解各引腳的邏輯功能。了解各引腳的邏輯功能。 正確施加電源（正確施加電源（5V5V、GNDGND）。 雙列直插式封裝雙列直插式封裝28 DIP28 DIP1 1 2 23 3141415152828 74LS00（2輸入輸入4與非門）與非門） 74LS20（4輸入輸入2與非門）與非門） （地）（地）（地）（地）5V5V注意：注意： 74LS86（2輸入輸入4異或門異或門） 輸入、輸出引腳的排列與輸入、輸出引腳的排列與 74LS00相同相同（空腳）（空腳） 2.2.參參具體電路參考實驗講義具體電路參考實驗講義 內(nèi)容：內(nèi)容： 與非邏輯功能測試與非邏輯功能測試 測輸出高電平測輸出高電平 V

11、VOH(OH(帶燈帶燈) ) V VOH(OH(空載空載) ) 測輸出低電平測輸出低電平 V VOLOLABF 0 0 0 1 1 0 1 12.參數(shù)測試及功能檢測參數(shù)測試及功能檢測與非門真值表：與非門真值表：F = ( )3.組合邏輯電路分析組合邏輯電路分析 A B F 0 0 0 1 1 0 1 1(3).功能表功能表：(2).表達式表達式：F = ( )(4).電路功能：電路功能：異或電路異或電路(1).電路電路：DCABEK 設(shè)輸入密碼設(shè)輸入密碼ABCD1101時：時：例：例：使能使能E1時：時： 密碼正確，開鎖密碼正確，開鎖 K1 。 密碼錯誤，報警密碼錯誤，報警 Z1 。EA B

12、C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 11011 1 1 00 111 1 1 101（3）簡化真值表：）簡化真值表：DCABEZ 使能使能E0時：不開鎖，不報警時：不開鎖，不報警 。4. 數(shù)字密碼鎖的設(shè)計數(shù)字密碼鎖的設(shè)計DCEABEZ（4）表達式：）表達式：（2）狀態(tài)賦值：）狀態(tài)賦值：DCABEK （1）.電路模型：電路模型：表達式化簡與變換表達式化簡與變換密碼：密碼：1101方法方法1：6個門個門（Z與與K1有有1個公用門）個公用門）方法方法2：5個門個門（Z與與K2有有2個公用門）個公用門）（配項）（配項）密碼：密碼：1101電路電路全部原變量輸入（全部原變量輸入（6

13、個門）個門）允許反變量輸入（允許反變量輸入（5個門）個門）實驗要求：設(shè)計密碼=1111接邏輯開關(guān)接燈接燈電路邏輯功能接燈檢驗表：電路邏輯功能接燈檢驗表：P8K KZ ZABF 0 0 0 1 1 0 1 11.與非門邏輯功能測試與非門邏輯功能測試與非門真值表：與非門真值表：測輸出高電平測輸出高電平 ：VOH帶燈帶燈=( )、VOH空載空載=( ) 測輸出低電平測輸出低電平 ：VOL =( ) 2.與非門參數(shù)測試與非門參數(shù)測試(需有電路需有電路)實驗報告要求：實驗報告要求：一、實驗題目一、實驗題目 二、實驗?zāi)康亩?、實驗?zāi)康?三、實驗器件三、實驗器件 三、實驗內(nèi)容三、實驗內(nèi)容F = ( )3.組合

14、邏輯電路分析組合邏輯電路分析 A B F 0 0 0 1 1 0 1 1（3）列功能表：）列功能表：表達式：表達式：F = (與非與非.與非式與非式)-異或電路異或電路（1）電路）電路（2）寫表達式）寫表達式（4）說明功能）說明功能設(shè)輸入密碼設(shè)輸入密碼ABCD1111時：時：使能使能E1時：時： 密碼正確，開鎖密碼正確，開鎖 K1 。 密碼錯誤，報警密碼錯誤，報警 Z1 。EA B C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 10111 1 1 00 111 1 1 110（3）列真值表）列真值表?KE ABCD?ZE ABCD使能使能E0時：不開鎖，不報警時：不開鎖，不報警 。

15、4. 組合電路設(shè)計組合電路設(shè)計-數(shù)字密碼鎖、數(shù)字密碼鎖、DCEABEZ（2）狀態(tài)賦值：）狀態(tài)賦值：（1）電路模型：）電路模型：（4）表達式及變換）表達式及變換（5）電路圖（注意圖形符號）電路圖（注意圖形符號）6.電路功能驗證電路功能驗證 7.回答問題回答問題8.實驗小結(jié)實驗小結(jié) P5(簡述組合電路分析方法、設(shè)計步驟簡述組合電路分析方法、設(shè)計步驟)第二次第二次 實驗預(yù)習(xí)要求實驗預(yù)習(xí)要求任務(wù)：用三種方法實現(xiàn)全減器任務(wù)：用三種方法實現(xiàn)全減器 異或門（異或門（74LS8674LS86） 譯碼器（譯碼器（74LS13874LS138） 數(shù)據(jù)選擇器（數(shù)據(jù)選擇器（74LS15374LS153） 可用輔助門：

16、可用輔助門：74LS0074LS00、 74LS2074LS20預(yù)習(xí)要求：預(yù)習(xí)要求：有完整的電路設(shè)計步驟：有完整的電路設(shè)計步驟： 變量設(shè)定、真值表、變量設(shè)定、真值表、降維卡諾圖降維卡諾圖、 表達式、電路圖（表達式和電路一致）。表達式、電路圖（表達式和電路一致）。 簡述工作原理。簡述工作原理。AiAiBiBiCi-1Ci-1SiSiCiCi0 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01 11 10 01 10 00 01 10 01 11 11 10 00 00 01 11.變量設(shè)定變量設(shè)定2.真值表真值表 3. 表達式表達式 4.電路圖電路圖 （表達式和電路一致）（表達式和電路一致） 74LS138功能表功能表:Si = m (1、2、4、7 ) Ci = m (1、2、3、7 ) AiAiBiBiCi-1Ci-1SiSiCiCi0 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1