《数字电路实验》PPT课件.ppt

胡俊杰2005 3 数字电路实验 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验目的熟悉电子实验箱的功能及使用方法 认识集成电路的型号 外形和引脚排列学习在实验箱上实现数字电路的方法 掌握逻辑门电路逻辑功能的测试 使用的基本方法 掌握逻辑门电路的替换方法 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验原理逻辑门电路是最基本的逻辑元件 它能实现最基本的逻辑功能 即其输入与输出之间存在一定的逻辑关系 实验中提供的集成块为74LS系列的低功耗肖特基TTL电路和74HC系列高速CMOS电路 它们在逻辑上兼容 但具体物理参数不同 在实验中采用统一电源 5V 经实际测定可以直接互接 但有些条件下要通过接口互接 在74LS门电路驱动74HC门电路时 要测量输出高电平电压是否够高 实际测量值要 3 5V 而74HC门电路驱动74LS门电路时 扇出系数较小 小于10 本次实验是在门电路的输入端输入不同的电压时 表示输入不同的逻辑电平 输出端输出不同电压 表示输出不同逻辑电平 测量输入 输出电压变化与逻辑电平的对应关系 根据输出电平与输入电平关系 以确定门电路的逻辑功能 实验一门电路逻辑功能测试与组合 表1 2双极型与CMOS一般特性比较 74LS芯片在负载少时 实际输出高电平的电压是3 6V 可以直接驱动74HC芯片 但负载高和频率高时会出错 实验一门电路逻辑功能测试与组合 注意事项在实验箱上会遇到各种实际问题 比原理上复杂 操作不当会引起实验结果不正确 还会损坏仪器设备和元器件 要注意以下事项 实验开始前 清理实验箱上引线后 打开电源 如电源指示有问题 向教师报告 电源指示 电源指示 电源线接法 实验一门电路逻辑功能测试与组合 注意事项接线时仔细检查是否有电源短路 正确接地 检查接线正确后才可开启电源 如发现电源指示灯灭掉 立即关掉电源 检查是否电源短路 禁止带电接线 新接电路和对线路进行重新接线时 应关掉实验箱的电源 以防损坏元件和实验箱 插 拔连线时 要抓住导线的插头 不可以拉线 以免损坏导线 开始接线前 需要先测量导线内部是否导通 实验一门电路逻辑功能测试与组合 注意事项门电路的输出端的处理 由于门电路输出阻抗很小 负载过小时会被烧坏 输出端不可以直接并联 短接 使用 需经过门电路并联 但可以悬空 OC门和三态门除外 不能直接接地或接电源 须加几百 以上的电阻作为负载 具体数值需根据实际电路计算 接指示灯时 最好经1k 电阻由三极管放大后驱动指示灯 实验一门电路逻辑功能测试与组合 注意事项闲置输入端的处理 不要悬空 不然会产生干扰 影响实验结果 对CMOS电路输入引脚悬空时容易损坏 对于与门 与非门 应接高电平 也可并联 不可超出前一级门的扇出能力 不可以接低电平 A A 1对于或门 或非门 应接低电平 也可并联 不可超出前一级门的扇出能力 不可以接高电平 A A 0对于其他类型电路 以不影响逻辑关系为原则接不同电平 建议少用并联法 以防止前级电路驱动能力不够 在实验箱上接线时 先画出原理图 标上接线的引脚号 按图接线 做完实验 需经老师检查实验结果 最后关闭电源 将实验箱整理好 才可离开 上实验课前 必须预习并写好预习报告 实验时记录好原始数据 实验完成后认真写好实验报告 做下次实验前交上 一份也不能少 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验内容与非门逻辑功能测试 用与非门控制信号输出 组合电路逻辑功能测试 利用与非门组成其它逻辑门电路 2输入与非门组成或门 用2输入与非门组成与门Y A B用2输入与非门组成同或门Y A B 2选1用2输入与非门组成异或门Y A B设计一个4位二进制数为密码的数字密码锁 实验箱介绍 电源输出 单脉冲源 电平指示 电平输入 各种引脚数的集成块插座 数码显示 连续脉冲源 电源输入 插分立元件 插分立元件 接地输出 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验箱使用 各档固定连续脉冲 1k 10kHz频率可调连续脉冲 电平 数据 开关 电平指示 单脉冲源分正 负单脉冲 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线准备 找到集成块74HC20或74LS20 其引脚图如左图 缺口或标志第一脚的小点朝左 则左下方是第1脚 引脚号逆时针数 第1脚 第7脚 第8脚 第14脚 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验箱使用 导线插孔和集成块座集成块插座与导线插座号码一致则相通 1号脚 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验箱使用 导线插孔和集成块引脚集成块引脚数与集成块插座一致时 引脚号导线插座号码一致则相通 1号脚 7号脚 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验箱使用 导线插孔和集成块引脚集成块引脚数与集成块插座一致时 引脚号导线插座号码不一致 1号脚 7号脚 8号脚 插座的8 9号脚未使用 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第一步找到74LS20或74HC20集成块 实验一门电路逻辑功能测试与组合 实验内容一 与非门逻辑功能测试目的 通过对四输入与非门的逻辑功能测试 学习实验箱使用 利用集成块在实验箱上实现电路的方法 注意事项 实验步骤选用元器件74LS20或74HC20集成块一片 按图1 3门电路测试原理图接线 测试并将结果记录到4输入与非门测试表 表1 1 中 体会电平与电压关系 对比其它同学的测试数据 了解COMS与TTL区别 操作提示逻辑输入接电平开关 接通 5V电源为高电平 指示灯亮 接通 地 为低电平 逻辑输出接发光二极管 指示灯亮时输出高电平 灭时输出低电平 测量输出不同电平的电压 记录到表1 1 电压值在输出引脚处测量 原理图中发光二极管上接的电阻和 地 在实验箱内部已接好 不需要接 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第二步接上集成块的电源 如用到多个集成块 每块集成块都要接上电源 注意 电源包括 5V和 地 缺一不可 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第三步接输入A 引脚1连线到电平开关A 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第四步接输入B 引脚2连线到电平开关B 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第五步接输入C D 引脚4连线到电平开关C 引脚5连线到电平开关D 引脚3为空脚 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第六步接输出Y 引脚6连线到电平指示 在实验箱内部已接好相关电路 我们只要接到电平指示的输入即可 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第七步1 打开电源2 根据表1 1的输入值 拨动电平开关 观察电平指示灯 并记录 3 在输出端测量不同输出电平的电压 并记录 实验一门电路逻辑功能测试与组合 与非门逻辑功能测试接线过程演示 第七步4 根据表1 1的输入值 拨动电平开关 观察电平指示灯 并记录 5 在输出端测量不同输出电平的电压 并记录 第八步分析测试数据 得出结论 实验一门电路逻辑功能测试与组合 2 用与非门控制信号输出 数字开关 操作步骤找到7400集成块 接好电源 接S输入空闲输入引脚接1 第1门电路输出接第2门电路的输入 接 5V得到逻辑1 通过串接减少引线长度 输出引脚直接接通到输入引脚 实验一门电路逻辑功能测试与组合 2 用与非门控制信号输出 数字开关 操作步骤接1Hz脉冲输入 接输出到电平指示 检查电路 打开电源 S开关置0时观察输出 S开关置1时观察输出 实验一门电路逻辑功能测试与组合 2 用与非门控制信号输出 数字开关 操作步骤S开关置1时观察输出 实验一门电路逻辑功能测试与组合 2 用与非门控制信号输出 数字开关 操作步骤为了便于观察脉冲输入和输出之间的同步关系 可以将原来接脉冲输入的导线接到开关 用开关手动产生脉冲 体会S开关所起的作用 根据指导书的问题 改变电路 验证自己设计的电路 3 组合电路逻辑功能测试 4 2脚接 5V 找到内有2输入与非门的7400集成块 每块集成块内部有4个与非门 共需2片 原理图中的门电路与集成块内的门电路建立对应关系 根据原理图和集成块引脚图画出接线图 可以在原理图上标上引脚号作为简易接线图 先接每块集成块的电源 按图从输入到输出 从左到右接线 根据输入的不同组合测试电路的逻辑功能 3 2 4 2 1 1 5V 4 Z Y B A 4 利用与非门组成其它门电路 4 用2输入与非门74LS00 或74HC00 集成块组成非门 写出转换公式 Y 画出如下原理图 用2输入与非门组成或门转换公式如下 Y A B 画出原理图 接线验证 填写真值表 分析结果 实验一门电路逻辑功能测试与组合 表1 3用与非门组成门 5 设计一个4位二进制数为密码的密码锁 4 实验一门电路逻辑功能测试与组合 两个输入是否相同 00或11 直接使用异或门 多个电平输入中只要有一个电平有效时就输出一个指示的方法 1 多个输入正常为高电平 只要有一个是低电平时就输出一个指示 使用与门 2 多个输入正常为低电平 只要有一个是高电平时就输出一个指示 使用或门 0 0 X X X 1 1 1 X X X 7486中有4个异或门 异或门的非是通或门 7404中有6个非门 7432中有4个或门 二输入或门扩展 Y A B