数字电子技术实验指导书

1、数 字 电 子 技 术实验指导书 实验一门电路实验一、实验目的：1、掌握与非门的逻辑功能。2、熟悉集成块管脚排列特点和使用方法。二、实验仪器和设备：、THD-1型数字电路实验箱2、数字万用表 1块3、集成四2输入与非门7400 1块4、集成二4输入与非门7420 1块三、实验原理 集成与非门是数字电路中广泛使用的一种基本逻辑门，使用时必须对它的逻辑功能、主要参数进行测试，以确定其性能好坏。本实验采用TTL集成元件74LS00、74LS20与非门进行测试。74LS00是一个2输入端4与非门，形状为双列直插式，逻辑表达式为。其引脚排列图如图1.1所示。74LS00的真值表如表1.1所示。输入输出A

2、BF001011101110图1.1 74LS00引脚排列 表1.1 74LS00真值表74LS20是一个双4输入端与非门，形状为双列直插式，逻辑表达式为。其引脚排列图如图1.2所示。 图1.2 7420引脚排列图四、实验步骤实验前的准备：在未接任何器件的情况下，先合上电源开关，检查V电源是否正常，正常后断开电源。随后选择好实验用集成片，查清集成片的引腿及功能，然后根据实验图接线，特别注意VCC及地的接线不能接错。1、 验证74LS00的逻辑功能 选与非门74LS00集成芯片一只，按图接好线。输入端接电平开关输出插口，输出端接发光二极管显示插口，拨动电平开关，按表中情况分别测出输出端电平，测得

3、数值填入表1.2中。表1.2 74LS00逻辑功能表输入端输出端21311电压(V)逻辑状态000110112、验证74LS20的逻辑功能 选双输入正与非门74LS20集成芯片一只，按图接好线。输入端接电平开关输出插口，输出端接发光二极管显示插口。拨动电平开关，按表中情况分别测出输出端电平，测得数值填入表1.3中。表1.3 74LS20逻辑功能表输入端输出端电压(V)逻辑状态3、根据真值表1.5，自己设计电路，用一片74LS00完成设计要求。表1.5 真值表输入输出ABF000011101110根据设计的电路图，在逻辑电路实验板上连接线路，进行设计验证。逻辑开关A、B可直接用实验箱上的逻辑开关

4、K0K15中的任意两个，指示灯用逻辑电路实验板上的发光二极管。五、 报告要求与非门在什么情况下输出高电平？什么情况下输出低电平？六、 预习要求1、 熟悉进行实验过程中，所用门电路的引脚位置，各引脚的用途。2、 根据实验内容所给定的设计命题要求，写出输出函数表达式、卡诺图化简过程，并画出芯片连线图。实验二 组合逻辑电路实验一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析、设计方法。2、掌握中规模集成电路译码74LS138和数据选择器74LS151的工作原理及其逻辑功能。 3、掌握实现组合逻辑电路的连接和调试方法。4、通过功能验证锻炼解决实际问题的能力。二、实验仪器及设备1、THD-1型数字电路实验箱2、数

5、字万用表3、74LS00（1片）、74LS20（1片）、74LS138（1片）、74LS151（1片）三、实验原理组合逻辑电路是数字系统中逻辑电路形式的一种，它的特点是：电路任何时刻的输出状态只取决于该时刻输入信号（变量）的组合，而与电路的历史状态无关。组合逻辑电路的设计是在给定问题（逻辑命题）情况下，通过逻辑设计过程，选择合适的标准器件，搭接成实验给定问题（逻辑命题）功能的逻辑电路。通常，设计组合逻辑电路按下述步骤进行：（1）列真值表；（2）由真值表写出逻辑函数表达式；（3）对逻辑函数进行化简。若由真值表写出的逻辑函数表达式不最简，应利用公式法或卡诺图法进行逻辑函数化简，得出最简式。如果对所

6、用器件有要求，还需将最简式转换成相应的形式；（4）按最简式画出逻辑电路图。组合逻辑电路设计的最佳方案，应是在级数允许的条件下，使用器件少，电路简单，而且随着科学技术的发展，各种规模的集成电路不断出现，给逻辑设计提供了多种可能的条件，所以在设计中应在条件许可和满足经济效益的前提下尽可能采用性能好的器件。译码器是一个多输入、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配，存贮器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。译码器可分为通用译码器和

7、显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器，如3线8线译码器74LS138。数据选择器又称多路转换器或多路开关，其功能是在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如74LS151为互补输出的8选1数据选择器。四、实验内容及步骤1、用与非门设计火灾报警信号产生电路，具体要求如下：一个火灾报警系统，设有烟感、温感和红外光感三种不同类型的火灾探测器。为了防止误报警，要求只有当其中两种或两种类型以上的探测器发出火灾探测信号时，报警系统才发出报警信号。2、分别用3线-8线译码器74LS138和八选一数据选择器74

8、LS151设计一位全加器电路。 3、用8选1数据选择器74LS151实现函数 。五、实验报告要求1、列写实验任务的设计过程，画出设计的逻辑电路图，并注明所用集成电路的引脚号。2、总结用中规模数字集成电路设计组合电路的方法。六、预习要求1、熟悉本实验所用各种集成电路的型号及引脚号。2、根据实验内容所给定的设计命题要求，按设计步骤写出真值表、输出函数表达式、卡诺图化简过程，并按指定逻辑写出表达式。3、根据实验要求画出标有集成电路的型号及引脚号的逻辑电路图。实验三 触发器一、实验目的、学习触发器逻辑功能的测试方法；、熟悉基本触发器逻辑功能及触发方式；、熟悉触发器和触发器的逻辑功能及触发方式；二、实验

9、仪器及设备1、THD-1型数字电路实验箱2、数字万用表三、实验内容及步骤（一）基本触发器的逻辑功能的测试 选用双与非门接成如下基本触发器。和端接入插孔，平时为高电平，利用输入电平的改变实现置0和置1。(V)(V)触发器状态0101101011利用万用表测及端的电位，借助发光二极管测触发器的状态，并计入下表：&&QQRS（二）JK触发器逻辑功能测试借助发光二极管测量74LS76在下表情况下Q端的逻辑状态，填入表中，观察其触发方式是什么。J0011K0101Qn+1（三）D触发器（74LS74）逻辑功能的测试1、异步置位及复位功能的测试。D、CP端开路，用万用表测试表中所示情况下Q

10、端的电位，并将其转为逻辑状态填入下表CPDQ端逻辑状态01102、借助发光二极管测量74LS74在下表情况下Q端的逻辑状态，填入表中，观察其触发方式是什么。D01Qn+1四、实验报告要求1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论2、实验收获五、预习要求1、预习触发器工作原理；2、熟悉集成芯片引脚、功能。实验四 计数器一、实验目的：1、学习计数器逻辑功能的测试方法，熟悉计数器的工作原理。2、掌握集成二进制计数器74LS161的逻辑功能、工作原理及使用方法；二、实验仪器和设备：1、THD-1型数字电路实验箱2、数字万用表3、实验器件：74LS161， 74LS00，74LS20三、实验原理计数

11、是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成，这些触发器有RS触发器、T触发器、D触发器及JK触发器等。计数器在数字系统中应用广泛，如在电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。计数器按计数进制不同，可分为二进制计数器、十进制计数器、其他进制计数器和可变进制计数器，若按计数单元中各触发器所接收

12、计数脉冲和翻转顺序或计数功能来划分，则有异步计数器和同步计数器两大类，以及加法计数器、减法计数器、加/减计数器等，如按预置和清除方式来分，则有并行预置、直接预置、异步清除和同步清除等差别，按权码来分，则有“8421”码，“5421”码、余“3”码等计数器，按集成度来分，有单、双位计数器等等，其最基本的分类如下：中规模4位同步二进制加法计数器（74LS161）是一个具有异步清零，同步置数、保持和计数功能的4位二进制加法计算器，其共有16个状态（Q3Q2Q1Q0由00001111），即其N16。应用N进制中规模集成器件，实现M进制的计数器。当MN时，应从N进制计数器状态转换表中跳跃（NM）个状态，

13、通常利用清除端（）和并行置入端（）来实现。当M>N时，应用2片或2片以上的74LS161芯片。如60进制的计数器应用2片74LS161芯片。三、实验内容与步骤测试74LS161的逻辑功能74LS161是四位二进制可预置同步计数器，由于它采用4个主从JK触发器作为记忆单元，故又称为四位二进制同步计数器，其集成芯片管脚如图所示。 1、在CP端加入连续脉冲信号，用发光二极管观察输出波形，并将QA、QB、QC、QD的波形图绘在下图中。QA QB QC QD 2、在熟悉74LS161逻辑功能的基础上，采用清零法、置数法两种方法设计12进制计数器。（用点脉冲CP，观察计数状态，画出状态转换图）四、实

14、验报告要求1、画出实验线路图及状态转换图，记录、整理实验现象及实验所观察到的有关波形，并对实验结果进行分析 2、总结使用集成计数器的体会。五、预习要求1、 复习计数器的工作原理。2、阅读实验原理，对照功能表熟悉74LS161各管脚及其功能。3、预习实验内容，画好实验电路。六、注意事项 1、计数器的输出端QD为高位，QA为低位。 2、74LS161所用电源电压不得超过+5V或接反，其输出端不得接地或直接接+5V电压，以免损坏。 实验五 555 定时器的应用一、实验目的： 1、熟悉集成电路定时器555的基本工作原理及功能，学会对此芯片的正确使用。2、了解由555定时器构成的占空比可调的多谐振荡器的

15、电路组成。3、了解由555定时器构成的施密特触发器的电路组成。二、实验器材1、XK-2005型电气智能技术应用专家系统实验台 1台2、555、光耦实验板 1块3、双踪示波器 1台4、连接导线 1套三、实验原理 集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引

16、脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压VCC+5V+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3+18V。 555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。555的功能表如下：主要参数： 电源电压为 4.5V 18V, 定时精度为 1 ，温度系数为 50 × / ，最大输出电流为± 200mA ，电源电流

17、为 15mA ，消耗功率为 600mW ，工作温度范围为 0 70 。 （ 4 脚） （ 6 脚） （ 2 脚） OUT( ) （ 3 脚） 放电端 D （ 7 脚） 四、实验步骤（一）用555定时器构成的施密特触发器将555定时器的两个输入端连在一起作为信号输入端，即可构成施密特触发器，施密特触发器可方便地把正弦波、三角波变成方波。实验原理图和传输特性分别如图1和2所示。由于比较器C1和C2的参考电压不同，因而基本RS触发器的置0信号和置1信号必然发生在输入信号的不同电平。因此，输出电压Vo由高电平变为低电平和由低电平变为高电平所对应的Vi值也不同，这样就形成了施密特触发器。图 1 555定时器构成的施密特触发器图2 施密特触发器电压传输特性1、根据实验电路组装施密特触发器，输入端VIN接实验台上的三角波形发生器的输出端。UCO端接实验台可调直流稳压电源。2、用示波器Y1和Y2通道分别观察UI和Uo端信号波形，改变UCO端外加电压值，观察UO端波形如何变化。3、作好实验记录，根据实验结果，分析施密特触发器的工作过程。（二）占空比可调的多谐振荡器1、电路原理图如图所示，仔细分析其工作原理。电容C充