数字电子技术实验指导书(学生版).doc

数字电子技术实验指导书一、 实验目的数字逻辑是一门实践性、工程性很强的技术基础课。因此，不仅要重视理论教学，更要注重实践技能的培养和训练。 实验是本课程的重要组成部分，通过实验，使学生学会查阅产品手册、拟定实验方案、选择与配置实验设备、查明与排除故障和分析实验现象等。从而巩固、加深和拓宽学生对课程内容的理解，培养分析、设计和调试数字系统的能力。二、实验程序 通过逻辑设计实验，可验证设计思想，测试和调整电路的输入、输出关系，进一步完善电路的逻辑功能。实验的一般程序是： 1实验准备 实践证明，实验前的准备工作做得越充分，则实验成功的可能性就越大。因此，不可忽视实验前的准备，实验前应做好如下工作。 实验者应根据实验目的、要求及内容，认真复习有关的理论知识，并写出满足实验内容要求的逻辑函数表达式。 根据实验所提供的集成电路组件，将输出函数表达式转换成适当的形式。 写实验预习报告。 实验预习报告是实验操作的依据，要求报告尽可能写得简洁，思路清楚，一目了然。实验预习报告以实验逻辑图为主，附以简要的文字说明，并拟定好实验步骤以及记录实验结果的有关表格。 2布线 实验准备工作完毕后，就要动手将逻辑电路图变为实际电路。在布线前，必须校准集成电路组件两排引脚的距离，使之与实验台的通用逻辑测试板上的插孔行距相等。将集成电路组件插入测试板时，用力要轻、均匀，开始不要插得太紧，待确定集成电路组件的引脚和插孔位置一致后，再用力将其插牢。这样可避免集成电路组件引脚弯曲或折断。布线所用导线最好选用不同颜色，以便区别不同用途。例如，接地导线用黑色，电源线用红色，输入信号线统一用黄色，输出信号线统一用白色等。布线最好有顺序地进行，不要随意接线，以免漏接。布线时应首先将电源、地线及实验过程中始终不改变电平的输入端接好，然后按信号流向顺序依次布线。布线用的导线不宜太长，并且应尽量避免导线相互重叠、跨越集成电路组件的上空及无规则的交错连接在空中搭成网状等现象。正确的方法是，将导线贴近测试板在组件周围走线。这样既可提高电路的可靠性，又便于修正电路和更换实验组件，并且也便于检查和排除故障。3观察、记录和排错尽管在实验前做好了充分准备，但由于各人的实验经验不同，或者实验现场和条件发生了变化，以及人对事物认识的局限性等等，都可能使实验结果与原设计有出入，甚至出错。这就要求我们在进行实验时，应按照事先拟定好的实验步骤进行，边实验，边观察，同时记录实验现象，并将观察记录结果与原设计进行比较，以便分析判断实验是否正常。在实验中，若电路不能完成预期的逻辑功能时，就称电路有故障。产生故障的原因有下面几种： 电路设计错；布线错误；集成电路组件使用不当或功能不正常；实验台不正常。 为使实验顺利进行，或便于排除故障，在完成布线后，应对所有连线复查一遍，检查是否漏接和错接。在实验中，如果出现故障，首先应验证实验本身的正确性，即操作是否正确，组件是否损坏，布线是否有错等。若组件损坏或布线有错，则只要重复操作几次就可断定。如果重复操作时，出错现象也重复出现，则可肯定是布线错，或组件损坏。如果重复操作时，出错现象不重复出现，则多半是由于接触不良、电源不稳或环境干扰所引起的。这种故障较难排除，因此，必须详细记录。除记录实验中出错的现象外，还应记录工作环境，如电源电压、时序波形、设备工作情况等，以便排错时作为分析依据。其次应检查所设计的电路图是否能满足逻辑功能的要求，这一点也是不可忽视的。在排除故障和错误的过程中，应对排错的方法、修改后的设计方案等作详细记录。 4实验报告做完实验后，应对实验结果进行分析处理，从理论上加以总结，从而加深对所学理论知识的认识和理解。写实验报告就是上述过程的书面总结。实验报告一般包括以下几项内容：实验目的；实验所用仪器和器件；实验设计方案及逻辑图；实验步骤，实验记录； 对观察结果的分析、处理及讨论：组合电路用真值表、时序电路用状态图来分析实验的结果。 写实验报告是一个综合运用所学理论去解决实际问题的过程。实验报告应该写得简明扼要，有事实、有分析、有结论。对实验观察的分析和讨论是实验报告中的一个重要内容。它包括对实验中发现的情况与原设计方案的对照分析而得出改进后的方案说明，也可以对重要的实验现象和结论加以讨论。三、实验内容根据教学大纲的要求，共开出8个实验，所有实验均采用自行设计方式。l 实验课：实验仪介绍（2） 目 的：介绍多功能数字逻辑实验仪的结构和使用方法，讲解常用的TTL器件的特点和使用时注意事项，阐明数字逻辑实验的一般步骤和要求。l 实验1：基本门电路的测试（2） 目 的：了解并掌握基本门电路的外部特性及逻辑功能； 组 件：74LS00、74LS10和74LS20（各1片） 内 容：用所给的组件连接成电路，观察不同输入时的各门电路的输出。 思考题：7400、7410、7420有何共同点？l 实验2：多数表决电路和不一致电路（2） 目 的：了解并掌握组合电路的设计和验证方法； 组 件：74LS00和74LS10（各1片）内 容：用7400和7410构成三变量的多数表决电路和不一致电路，测试输入、输出的逻辑关系。 思考题：如何利用1片74系列组合线路芯片实现多数表决电路？用2片7400或7402如何实现多数表决电路？ 用2片其它74系列的组合线路芯片如何实现不一致电路？（2种以上）l 实验3：半加器和全加器（2） 目 的：掌握无反变量输入的组合电路设计和验证方法； 组 件：74LS00和74LS86（各1片）内 容：用7400构成半加器，测试输入、输出的逻辑关系。 问：在此基础上，如何利用7400组成全加器？ 用7486和7400构成全加器，测试输入、输出的逻辑关系。 问：如何用7486和7451构成全加器？ 思考题：半加器和全加器在电路结构上有何联系？ 全加器可以有几种设计方案，试分析它们的优缺点；l 实验4：代码转换器和三八译码器（3） 目 的：熟练掌握组合电路的设计、验证方法以及组合部件的使用方法； 组 件：74LS83、74LS86（各1片）和74LS138（1片）内 容：用7486将二进制码转换成GRAY码，测试输入、输出的逻辑关系； 用7483将BCD码转换成余3码，测试输入、输出的逻辑关系； 用74138组成三八译码器，观测输入、输出的逻辑关系。 思考题：如何利用7400和7486 将BCD码转换成余3码？如何用7483将余3码转换成BCD码？74138的输出端Y5的表达式是什么？何种电平有效？74138在存储器中有何作用？全译码和部分译码有何不同？l 实验5：触发器功能的测试（2） 目 的：熟悉D、JK触发器的逻辑功能和特点，掌握测试方法； 组 件：74LS74和74LS73（各1片） 内 容：用所给的组件连接成电路，观察不同输入时的触发器的次态。 思考题：用7474和7400如何构成JK触发器？ RD、SD、CP和D的关系如何？实验中如何分析判断出它们的优先级？l 实验6：二进制并行可逆计数器（2） 目 的：掌握外部输入控制下的时序电路的设计和验证方法； 组 件：74LS73和74LS86（各1片）内 容：用所给的组件构成可逆模4计数器，外部输入X为0时，表示累加； 思考题：若X输入序列为01101101，其次态如何变化，根据实验结果，画波形图 若输入X为1时表示累加，线路应如何改动？l 实验7：移位寄存器（环形和扭环形计数器：2） 目 的：掌握移位寄存器（环形和扭环形计数器）的设计和验证方法； 组 件：74LS74（2片）内 容：用7474依次构成三位环形和扭环形计数器，观察线路状态的变化； 思考题：对于三位环形和扭环形计数器，如何进入有效循环？ 用74377构成移位寄存器行吗？为什么？ 利用7473如何构成移位寄存器？ 如何利用修正网络使扭环形计数器成为自主型的？l 实验8：同步自主型四位GRAY码计数器（2） 目 的：熟练掌握时序电路的设计和验证方法； 组 件：74LS377和74LS02（各1片）内 容：用所给的组件构成四位GRAY码计数器，观察在CP的作用下，线路状态的变化； 思考题：74377中，CLK信号的作用是什么？ 试用2片其它74系列的芯片实现该线路？四、注意事项 1.不要用手摸集成电路，以免由于静电感应损坏集成电路，或把集成电路标号涂掉。 2.不要在实验仪的线路板上放导电物体（如导线、钢笔帽、硬币、打头针等）,以免 造成短路，损坏实验装置。