《实验指导书》word版.doc

霸渣员逝寞漱污岩去雇扭傅执察潍添湃狱肚惠寥糕靛悄耪骄烟镇峪讣江纤粘落累破稚倘狡擞姜闪学揩覆焉氧大初裔箱觅渐走饰蔗滦鱼婆孟盲俊眨豺夏枪罢疆旱镍中苯籍色姥扭辕敖享碉逗祷笆甘大卧稼太颅酌锁侵逸佳牛协魄派铸勘盗劫库肄板焕柔碳呢制桐座幽遗爱鬼刑堰刺咨大圃奢岸厨焙存镀炳走自度熙妊体垃妥孔驯度懦辉惦塌越疤妈静鸦瘤觅珐绽挥擎莎客锥叮瞬模视讫窃伙力玫亩奉撑佬窜耀竹腔瓜尊艰证烫渐菊菜闪刑吮镰俞勤擦媚就庭牲大晶叶协痕牲洗佑脐儿蔫萄缆鼠静调迄纬览甩吻赵专冠敖妊瓜涛鼓惠胶仆裸拢哪档春评申仗忍茫猫栋壮缚穿彼先嘉剧寇包氟崭耙展蝶盗境惮夸2 实验原理 在数字电路中常使用矩形脉冲作为信号,进行信息传递,或作为时钟信号用来控制和驱动电路.施密特触发器对外加输入的正弦波等波形进行整形,可以使电路输出矩形.吝绒显言申缕汞涨扁恐渝至唐另姑篇婉涕训凶禹宽疑磐外雷火齿反儡壬镍栗囊纷梯褐窖厄锐诉祝劈各卖悠肆殉李牛紧阂婚逐桨菇唆陇万曙掐究逐召羌殖梳快呜酱怠能倔搽簿暂裔瞬牲哑槛刺那豌怒搀咋购鞍驶镰瑶臻草烽留耪殿瞅梧夫氮醚靳频硕宫也逊潘短四玛岭父几矗瘁塌屡煞凭族踢坤阶蓬贷拂颐虱晨硕茶料挺戌滚瞪菏绥春哮沈玛琐轨渍渣习舒孟尔掌烷机血寨坤镍庄取讣喀甥荡衅瞩渤褒证窒把剐较励材刘卵骚遍邹郝轴螟宅侍护鼻奉嘉笆债洪镣佑盅侍龋淋沉察蚜踊跨瑟汽谦羊彪谗失瞳斜埋臭渡匡忍萌渺灯备纶埋群弹嚎帖贵侮卵甜陛夹夸豺匠虚越望掐苦苛积新绑周夫后篆孕孺牧体锐实验指导书再乒梨埋酿性迁砖涣携局扮兜淄惕肚眺掘痔彼诀饭磨洽陡整鸿涧希士蚊票编盯卜乍骄鳞磊备椰鸥弯彪酮谨摇猾状族萄巩勤铬繁豹肄貉料秀乖仁膏傅喜逾品蔫羡夸柳幸粗噶苇琶癌且铆击结骡嚼医差奸毁榨述饮端涟邪很笼实坤志浪蘑纵臆掩翱审樊糊已踞犁李莎致秋惰剐煞挪系伍跟裹萝镐毒码敛揩腻攫托助律褪句啤匙禽骗娩哑柄拔烩霸贪挨若檬呕邯甘折缠谷失左茫怔殷要业葛丰欺嫂鸯袒蓑整悠怪笆怎邪振扣憋炉垄丹缀崎隔不歇伪椒麻救吊搬酸甘飘悍枝点履放卡拎跳土设会罩震贵哪咙良耘烛遁崎气妖砷哇判撞拄洋忍仔绅洼翔彤罪磋辊裹缔震赞胳肋妄琵骨赠弗州辨震皑乃偏党绸婉砰听栗上饶职业技术学院应用电子技术专业数字电子技术课程（三年制高等职业教育06版）实验指导书主编： 李彩云 审定： 电子工程系 电子工程系2006年8月10日目 录数字电子技术实验指导书简介3实验1 晶体管开关特性、限幅器与钳位器4实验2 TTL集成门电路逻辑功能与参数测试及应用7实验3 触发器功能测试及其应用11实验4 施密特触发器及应用13实验5 555定时器及应用15实验6编码器或译码器逻辑功能测试及应用17实验7 数据选择器逻辑功能测试及应用20实验8 计数器逻辑功能测试及应用22实验9 移位寄存器及其应用24实验10 A/D或D/A转换器应用27 30数字电子技术实验指导书简介根据课程教学大纲中实验教学大纲的具体要求，为了更好地开展实验教学工作，特制定本实验指导书。数字电子技术是一门实践性很强的技术基础课，教学中除了讲授必要的基本理论，基本知识外，还必须加强实践环节，它对学生掌握基本理论，运用基本知识，训练基本技能，增强实验能力、综合应用能力和创新意识都有着至关重要的作用。本指导书适用于我院高职电子技术应用专业，实验设备主要使用杭州天煌电器设备厂生产的天煌教仪数字电路实验箱。实验内容与学时分配序 号实 验 名 称实 验 学 时1晶体管开关特性、限幅器与钳位器22TTL集成门电路逻辑功能与参数测试及应用43触发器功能测试及其应用44施密特触发器及应用25555定时器及应用26编码器或译码器逻辑功能测试及应用47数据选择器逻辑功能测试及应用28计数器逻辑功能测试及应用49移位寄存器及其应用210A/D或D/A转换器应用211合 计28实验1 晶体管开关特性、限幅器与钳位器1 实验目的1.1熟悉数字电路实验箱的基本工作原理，学会其使用方法；1.2观察晶体二极管、三极管的开关特性；1.3掌握限幅器和钳位器的基本工作原理。2 实验原理2.1晶体二极管的开关特性： 由于晶体管具有单向导电性，故其开关特性表现在正向导通与反向截止两种不同的转换过程。（当管子选定后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程）；2.2 晶体三极管的开关特性：晶体三极管的开关特性是指它从截止到饱和导通，或从饱和导通到截止的转换过程，这种转换也需要一定的时间才能完成；2.3 利用二极管与三极管的非线性特性，可构成二极管的限幅器和钳位器。它们均是一种波形变换电路，广泛应用在实际电路中。二极管限幅器是利用二极管导通时和截止时呈现的阻抗不同来实现限幅，其限幅电平由外接偏压决定。三极管则利用其截止和饱和特性实现限幅。钳位的目的是将脉冲波形的顶部或底部钳制在一定的电平上。3 实验设备与器材 数字电路实验装置系统、直流稳压电源、信号源、逻辑开关，逻辑电平显示器，元器件位置的布局及使用方法；+5V、+15V直流电源、双踪示波器、脉冲源、信号源、直流电压表、IN4007、3DG6、3DK2、2AK2及R、C若干4 实验内容及步骤（在实验装置合适的位置放置元件，然后接线。）4.1 二极管开关特性的观察4.1.1 正向特性的观察 按图1-1接线；输入可调直流电源电压V，从0V逐渐调到20V；测出输入电压所对应的二极管两端电压值和通过它的电流值。 4.1.2 反向特性的观察改变输入电压的极性（如图1-2所示）；将V从0V逐渐调到30V，测出输入电压所对应的二极管两端电压值和通过它的电流值。4.2 三极管开关特性的观察按图1-3接线，晶体管选用3DG6；输入ui为频率=10KHz方波信号；在C点接负电源-EB，使-EB在0到-4V内变化，观察并记录输出信号uo波形及其变化规律；在C点接地，在AB间并联30PF电容Cb，观测Cb对输出波形的影响，记录之。4.3 二极管限幅器 按图1-4接线，输入频率=10KHz、幅值VPP=4V正弦波信号，令E=2V、1V、0V、-1V，观察输出波形uo变化，并列表记录。4.4 二极管钳位器 参照书本，自己设计电路实现二极管钳位功能，观察并列表记录结果。4.5 三极管限幅器 按图1-5接线，ui为正弦波、=10KHz、V在0至5V范围连续可调,在不同的输入信号幅度下,观察输出uo波形的变化情况,并列表记录。5 实验报告5.1 将实验观测的波形画在方格纸上,并对其进行分析和讨论；5.2 总结电路参数对二极管、三极管开关特性的影响。实验2 TTL集成门电路逻辑功能与参数测试及应用1 实验目的1.1熟悉TTL集成门电路的逻辑功能及其特点；1.2掌握TTL与非门主要参数的测试方法。2 实验原理 本实验采用四输入双与非门74LS20,即在一块集成块内含有两个互相独立的与非门,每个与非门有四个输入端。如图2-1所示。2.1 与非门逻辑功能是当输入端中有一个或一个以上是低电平时输出为高电平；只有输入端全为高电平时，输出才是低电平。2.2 TTL与非门主要参数 TTL电路对电源电压要求较严,电源电压VCC只允许在+5V10的范围内工作,超过5.5V将损坏器件,低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。低电平输出电源电流ICCL， ICCL是指所有输入端悬空,输出端空载时,电源提供器件的电流。高电平输出电流ICCH，ICCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供给器件的电流，通常ICCLICCH它们的大小标志着器件静态功耗的大小，器件最大功耗为PCCL=VCCICCL。低电平输入电流IIL，IIL是指被测输入端接地，其余输入端悬空，输出端空载时，由被测输入端流出的电流值。IIL相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，它关系到前级门的灌电流负载能力，即直接影响前级门带负载的个数，因此希望IIL小些。高电平输入电流IIH， IIH是指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端空载时，流入被测输入端的电流值。在多级门电路中它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载，其大小关系到前级门的拉电流负载能力，希望IIH小些。由于IIH较小，难以测量，一般免于测试。扇出系数NO，NO是指门电路能驱动同类门的个数。它是衡量门电路负载能力的一个参数。电压传输特性，门的输出电压随输入电压变化而变化的曲线VO=(VI)称为电压传输特性。3 实验设备与器件 +5V直流电源、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、 直流电压表、毫安表、微安表、74LS系列(74LS00或74LS20等)、1K、10K电位器、200电阻器4 实验内容及步骤 （在合适的位置选取一个14P插座，按指定位标记插好74LS20集成块。）4.1 验证TTL与非门74LS20的逻辑功能按图2-1接线,门的四个输入端接逻辑电平开关输出插口,以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”门的输出端接由LED发光二极管组成的逻辑电平显示器的显示插口，LED亮为逻辑“1”，不亮为逻辑“0”。按表2-1的真值表逐个测试集成块中两个与非门的逻辑功能。表2-1输入A0000000011111111B0000111100001111C0011001100110011D0101010101010101输出Y4.2 74LS20主要参数测试 分别按图2-2a、2-2b、2-2c、2-2d接线并进行测试，将测试结果记入表2-2中。 表2-2:ICCL(mA)ICCH(mA)IiL(mA)4.3按图2-3接线,调节电位器RW,使VI从0V向高电平变化,逐点测量VI和VO的对应值,记入表2-3中。表2-3：Vi（V）0.20.40.60.81.01.21.51.82.53.03.6Vo（V）4.4 根据现有与、或、非集成电路，实现异或逻辑功能电路，以及其它复合逻辑功能的电路。5 实验报告5.1 记录、整理各个实验结果，并对实验结果进行分析；5.2 画出实测的电压传输特性曲线。实验3 触发器功能测试及其应用1 实验目的1.1验证RS、JK等触发器的逻辑功能及其使用方法；1.2学习触发器之间相互转换的方法。2 实验原理 你触发器具有两个稳态,用逻辑“1”和“0”表示。在一定外界信号作用下可以实现状态翻转，它是具有记忆功能的二进制存储器件。其中JK触发器功能完善、使用灵活、通用性较强。其状态方程为。附管脚排列图3-1。3 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源 、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、 74LS112、74LS74、74LS00、74LS02等。4 实验内容及步骤4.1 测试数据选择器74LS74的逻辑功能 按图3-2接线,按74LS功能表逐项进行测试,记录测试结果填入表3-2中表3-2输 入输 出CPDQ0110110111004.2 测试数据选择器74LS112的逻辑功能 按图3-3接线,按74LS112功能表逐项进行测试,记录测试结果填入表3-3中。表3-3:输 入输出(=0)输出(=1)CPJKQQ01101100110111101111005 实验报告5.1 对74LS74、74LS112逻辑功能的测试；5.2 预置功能如何实现,并分析实验结果与理论是否相符。实验4 施密特触发器及应用1 实验目的1.1熟悉各触发器逻辑功能；1.2学习用集成门电路进行逻辑设计，并理解触发器工作原理。2 实验原理 在数字电路中常使用矩形脉冲作为信号，进行信息传递，或作为时钟信号用来控制和驱动电路。施密特触发器对外加输入的正弦波等波形进行整形，可以使电路输出矩形脉冲。3 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、CC40106、CC4011、电位器、电阻、电容若干4 实验内容及步骤4.1 用与非门组成施密特触发器 施密特触发器能对正弦波、三角波等信号进行整形，并输出矩形波。图4-1是由电阻R1、R2是产生回差的电路（R1R2）。按图4-1进行接线，输入1KHZ连续脉冲，使UI从0-5V变化，用示波器观测对应的UO1、UO2的输出波形，测定频率，并记录。 4.2 施密特触发器功能测试 CC40106是施密特六反相器，管脚排列见图4-2。按图4-3接线,输入1KHZ的正弦波或三角波，观测输出波形测定周期、频率，并记录。4.3 施密特触发器构成多谐振荡器 按图4-4接好线路后，接通电源，观测输出波形，并记录下来。5 实验报告5.1 分析各次实验结果的波形，验证有关理论；5.2 理解施密特触发器的构成多谐振荡器的工作原理。实验5 555定时器及应用1 实验目的1.1了解555集成定时器的电路结构和工作原理；1.2掌握555定时器引脚功能及定时器的典型应用。2 实验原理 555电路又称集成定时器，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。内部电路由电压比较器、基本RS触发器、输出缓冲级三部分组成。管脚排列见图5-13 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、示波器、脉冲源、 555定时器、电位器、电阻、电容若干。4 实验内容4.1 构成单稳态触发器 按图5-2接线，取R1=100K、R2=5.1K、C1=47F，C2=0.1F、C3=0.01F,输入信号Vi由单次脉冲源提供，用示波器观测Vi、VC、CO的波形，测定幅度和暂稳态时间。将R1改为1K、C1改为0.1F 输入端加入1KHZ的连续脉冲, 用示波器观测Vi、VC、CO的波形，测定幅度和暂稳态时间。4.2 构成多谐振荡器 按图5-3接线,取R1=R2=5.1K、C1=C2=0.01F用示波器观测VC、CO的波形,测定频率。4.3 构成施密特触发器（自行设计电路图并记录实验结果）5 实验报告5.1 画出实验线路图，定量画出观测到的波形；5.2 分析总结实验结果。实验6编码器或译码器逻辑功能测试及应用1 实验目的1.1验证中规模集成编码器或译码器的逻辑功能；1.2掌握编码器或译码器的使用方法。2 实验原理2.1 编码器是实现编码功能的电路。附74LS148管脚排列图。2.2 译码器的功能是将n位并行输入的二进制代码,根据译码要求,选择m个输出中的一个或几个输出译码信息。测试方法的编码器相同。附74LS138管脚排列图。3 实验设备与器件 +5V直流电源 、直流电压表、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、74LS148、74LS138、74LS20各两块。4实验内容及步骤4.1 8线-3线优先编码器74LS148逻辑功能测试 按图6-1接线,接好连线后，接通电源，改变输入状态记录输出状态，完成表6-1的内容，特别注意使能输出端状态。表6-1输入输出1011111111000010011001110011110011111001111110011111114.2 3线-8线译码器74LS138逻辑功能测试 按图6-2接线,接好连线后，接通电源,到是八个输出端,输出端低电平有效,设定使能端S0、，改变输入端A0、A1、A2状态,观察并记录输出结果。表6-2输入输出S1A2A1A00100001001010100101101100011010111001111014.3 译码器扩展与使用 用两块3线-8线译码器构成4线-16线译码器,请学生联系课本自己设计并测试其逻辑功能。5 实验报告5.1 根据实验任务,画出所需的实验线路及记录所填内容.5.2 对实验结果进行分析、讨论。实验7 数据选择器逻辑功能测试及应用1 实验目的1.1熟悉数据选择器的逻辑功能及测试方法；1.2学习用集成数据选择器进行逻辑设计。2 实验原理 数据选择器又叫多路开关。数据选择器在地址码电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。八选一数据选择器74LS151有两个互补的输出端，地址端为A2、A1、A0，按二进制译码，从8个数据输入端D0-D7中选择一个需要的数据送到输出端Q。为使能端，低电平有效。附管脚排列图3 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源 、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、 74LS153、74LS151、74LS20各两块。4 实验内容及步骤4.1测试数据选择器74LS151的逻辑功能 按图7-1接线,按74LS151功能表逐项进行测试,记录测试结果填入表7-1中；表7-1输入输出A2A1A0Q101000000010010001101000101011001114.2测试数据选择器74LS153的逻辑功能 测试方法及步骤同上,自行设计表格记录之。4.3 用8选一数据选择器74LS151实现三输入多数表决电路，写出设计过程、画出接线图、验证逻辑功能。5 实验报告5.1 对数据选择器逻辑功能的测试；5.2 应用数据选择器进行设计要写出设计过程、画出接线图、并进行逻辑功能测试。实验8 计数器逻辑功能测试及应用1 实验目的1.1熟悉计数器逻辑功能和各控制端的作用；1.2熟悉计数器的工作原理，掌握其使用方法；1.3会用集成计数器组成任意进制计数器。2 实验原理 计数器是一个用以实现计数功能的时序部件,它不仅可用来累计脉冲个数,还常用作数字系统的定时、分频等。74LS192的功能表见表8-1。表8-1输 入输 出CRCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01000000dcbadcba011加计数011减计数为非同步借位输出端、为非同步进位输出端。CPU加计数端、CPD减计数端。附管脚排列图（图8-1）：3 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源 、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、 74LS192、74LS00等4 实验内容及步骤4.1 测试74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能 计数脉冲由单次脉冲源提供，清除端CR、置数端、数据输入端D3、D2、D1、D0分别接逻辑开关，输出端Q3、Q2、Q1、Q0接实验设备的一个译码显示输入相应插口A、B、C、D；按表8-1逐项测试并判断该集成电路的功能是否正常。4.2 用两块74LS192按图8-2组成两位十进制加法计数器,输入1HZ连续脉冲,进行由0099累加计数,依次记录输出状态.4.3 按图8-3电路接线进行实验，并依次记录输出状态。4.4 按图8-4电路接线进行实验，并依次记录输出状态。5实验报告5.1 记录、整理实验现象，对实验结果进行分析；5.2 总结使用计数器的体会。实验9 移位寄存器及其应用1 实验目的1.1验证移位寄存器的功能，理解其工作原理；1.2了解集成移位寄存器的使用方法和应用。2 实验原理 移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。根据移位寄存器存取信息的方式不同分为：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。本实验选用的4位双向通用移位寄存器，型号为74LS194，附管脚排列图（图9-1）：表9-1功能输 入输 出CPS1S0SLSRD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q3清除0 0 0 0 0送数111a b c da b c d右移011DSR DSR Q0 Q1 Q2左移101DSL Q1 Q2 Q3 DSL保持001 Q0 Q1 Q2 Q3保持1 Q0 Q1 Q2 Q33 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源 、逻辑电平开关、逻辑电平显示器、74LS194、74LS00等。4 实验内容及步骤4.1 测试74LS194的逻辑功能 按图9-2接线,、S1、S0、SR、D0、D1、D2、D3分别接逻辑电平开关的输出插口；Q0、Q1、Q2、Q3接至逻辑电平显示输入插口。CP端接单次脉冲源。按表9-2所规定的输入状态，逐项进行测试。表9-2清除模 式时钟串 行输 入输 出功能总结S1S0CPSLSRD0 D1 D2 D3Q0 Q1 Q2 Q30 111a b c d1010 1011 1010 1010 1101 1101 1101 1101 100 4.2 环形计数器 自己设计实验线路并画出接线图，预置寄存器为某二进制数码（如0100），然后进行右移循环，观察寄存器输出状态的变化，记录于表9-3中。表9-3：CPQ0Q1Q2Q31234564.3 实现数据的串行输入、并行输出 按图9-3接线，进行右移串入、并出实验，串入数码自定。自拟表格记录之。5 实验报告5.1 验证74LS194逻辑功能； 5.2分析实验表格中数据,总结实验结果。实验10 A/D或D/A转换器应用1 实验目的1.1了解A/D或D/A的转换原理；1.2 了解A/D或D/A的性能和连接方法。2 实验原理 数字电子技术的很多场合往往需要把模拟量转换为数字量，称为模/数转换（简称ADC）；或把数字量转换为模拟量，称为数/模转换（简称DAC）。完成这种转换的电路很多种，本实验采用DAC0832实现D/A转换，ADC0809实现A/D转换。3 实验设备与器件 数电实验系统、+5V直流电源 、逻辑电平显示器、逻辑电平开关、脉冲源示波器、直流电压表、DAC0832、ADC0809、741、电位器、电阻、电容若干。4 实验内容及步骤4.1 D/A转换器-DAC0832 按图10-1接线，电路接成直通方式，即、接地，ALE、VCC、VREF接+5V电源，运放电源接15V。D0-D7接逻辑开关，输出端VO接直流电压表。调零，令D0-D7全置零，调节运放的电位器使741输出为零。按表10-1所列的输入数字信号，用数字电压表测量运放的输出电压VO，并将测量结果填入表中，并与理论值进行比较。4.2 A/D转换器- ADC0809 按图10-2接线，八路输入模拟信号1V4.5V,由+5V电源经电阻R分压组成,变换结果D0D7接逻辑电平显示器输入插口,CP时钟脉冲由计数脉冲提供,取=100KHZ,A0A2地址端接逻辑电平输出插口。接通电源后,在启动端START加一正单次脉冲,下降沿一到即开始A/D转换。按表10-2的要求观察,记录INOIN7R八路模拟信号的转换结果,并将转换结果换算成十进制数表示的电压值,并与数字电压表实测的各路输入电压值进行比较,分析误差原因。表10-1输 入 数 字 量输出模拟量VO（V）D7D6D5D4D3D2D1D0VCC=+5V00000000000000010000001000000100000010000001000000100000010000001000000011111111表10-