电子线路数字部分实验

实验七实验七 逻辑门电路的逻辑功能及测试逻辑门电路的逻辑功能及测试 一 实验目的一 实验目的 1 掌握了解 TTL 系列 CMOS 系列外形及逻辑功能 2 熟悉各种门电路参数的测试方法 3 熟悉集成电路的引脚排列 如何在实验箱上接线 接线时应注意什么 二 实验仪器及材料二 实验仪器及材料 a DZX 3 数电实验箱 双踪示波器 数字万用表 b 1 CMOS 器件 CC4011 二输入端四与非门 1 片 CC4071 二输入端四或门 1 片 CC4082 四输入端二与门 1 片 2 TTL 器件 74LS86 二输入端四异或门 1 片 三 实验原理三 实验原理 1 本实验所用到的集成电路的引脚功能如图 1 1 2 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 TTL 集成门电路的工作电压为 5V 10 本实验中使用的 TTL 集成门电路是双列直 插型的集成电路 其管脚识别方法 将 TTL 集成门电路正面 印有集成门电路型号标记 正对自己 有缺口或有圆点的一端置向左方 左下方第一管脚即为管脚 1 按逆时针方 向数 依次为 1 2 3 4 具体的各个管脚的功能可通过查 找相关手册得知 本书实验所使用的器件均已提供其功能 3 3 CC4082 二四输入与门 YA B C D 1234567 891011121314 1A 1B 1C1D1YVSS VDD2Y 2D 2C 2B 2A CC4082 图 1 1 3 图 1 2 为基本门电路各逻辑功能的测试方法 图 五五 实验内容及步骤实验内容及步骤 选择实验用的集成电路 按自己设计的实验接线图接好连线 特别注意 Vcc 及 GND 不 能连接错 线连接好后经检查无误方可通电实验 1 与非门 CC4011 或门 CC4071 异或门 74LS86 电路的功能测试 将 CMOS 与非门 CC4011 或门 CC4071 TTL 异或门 74LS86 分别按图 1 2 连线 门的 两个输入端 接逻辑开关输出插口以提供 0 与 1 电平信号 门的输出入端 接发光二极管 改变输入状态的高低电平 观察二极管的亮灭 并将输出状态填入 表 1 2 中 表 1 2 输 入 A B 输 出 Y1 CC4011 输 出 Y2 CC4071 输 出 Y3 74LS86 0 0 0 1 1 0 1 1 逻辑表达式 逻辑功能 2 双四与门 CC4082 门电路的功能测试 将 CMOS 双四与门 CC4082 与非门 CC4011 或门 CC4071 TTL 异或门 74LS86 分别按 图 1 2 连线 门的四个输入端 C D 接逻辑开关输出插口以提供 0 与 1 电平信号 门的输出入端 接发光二极管 改变输入状态的高低电平 观察二极管的 亮灭 并将输出状态填入表 1 1 中 表 1 1 输 入 A B C D 输 出 Y1 CC4082 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 逻辑表达式 五 实验报告五 实验报告 1 按各步骤要求填表 2 通过实验分析 说明 TTL 门电路和 CMOS 门电路有什么特点 总结他们多多余端的 处理方法 实验八实验八 译码器及应用译码器及应用 一 实验目的一 实验目的 1 掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法 2 掌握译码器的级联方法及测试方法 3 掌握七段译码驱动器 CC 逻辑功能 掌握 LED 七段数码管的判别方法 二 实验仪器及材料二 实验仪器及材料 a DZX 3 数电实验箱 双踪示波器 数字万用表 b 参考元件 译码器 74LS13 CC4511 各一片 共阴数码管一个 三 实验预习要求及思考题三 实验预习要求及思考题 1 预习要求 1 复习有关译码器的原理 2 根据实验任务 画出所需的实验线路及记录表格 2 思考题 1 译码器分哪几类 2 请将 74LS138 扩展成 4 线 16 线译码器 试画出扩展后的电路图 四 实验原理四 实验原理 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 是编码的反过程 是将给定的二进制代码翻译成编码时赋予的原意 译码器 实现译码功能的电路 译码器特点 1 多输入 多输出组合逻辑电路 2 输入是以 n 位二进制代码形式出现 输出是与之对应的电位信息 译码器分类 通用译码器 二进制 二 十进制译码器 显示译码器 TTL 共阴显示译码器 TTL 共阳显示译码器 CMOS 显示译 码器 1 变量译码器 又称二进制译码器 变量译码器 又称二进制译码器 变量译码器用于表示变量的状态 如2 线 4 线 3线 8 线和4 线 16 线译码器 若 有n个输入变量 则有2n个不同的组合状态 就有2n 个输出端供其使用 而每一个输出所 代表的函数对应于n 个输入变量的最小项 以3 线 8 线译码器74LS138 为例进行分析 图4 1 a 及 b 分别为其逻辑图及引脚排列 其中A2 A1 A0为地址输入端 Y0 Y7为译码输出端 S1 S2 S3为使能端 表8 1 为74LS138 功能表 当S1 1 S2 S3 0时 器件使能 地址码所指定的输出端有信号 为0 输出 其 它所有输出端均无信号 全为1 输出 当S1 0 S2 S3 X时 或S1 X S2 S3 1 时 译码器被禁止 所有输出同时为1 表 8 174LS138 功能表 输入输入输出输出 S1S2 S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 1000001111111 1000110111111 1001011011111 1001111101111 1010011110111 1010111111011 1011011111101 1011111111110 0 11111111 1 11111111 二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器 若利用使能端中的一个输入端 输入数据信息 器件就成为一个数据分配器 又称多路分配器 如图4 2 所示 若在S1 输入端输入数据信息 S2 S3 0 地址码所对应的输出是S1 数据信息的反码 若从S2 端输入数据信息 令S1 1 S3 0 地址码所对应的输出就是S2端数据信息的原码 若数 据信息是时钟脉冲 则数据分配器便成为时钟脉冲分配器 根据输入地址的不同组合译出唯一地址 故可用作地址译码器 接成多路分配器 可将一个信号源的数据信息传输到不同的地点 二进制译码器还能方便地实现逻辑函数 如图4 3 所示 实现的逻辑函数是 0247ZABCABCABCABCYYYY 利用使能端能方便地将两个3 8 译码器组合成一个4 16 译码器 如图4 4 所示 本实验主要来学习二进制译码器用以表示输入变量的状态 3 8 线和 4 线 16 线译码器 若有 n 个输入变量 则有2n个不同的组合状态 就有2n 个输出端供其使用 而每一个输 出所代表的函数对应于 n 个输入变量的最小项 2 2 七段发光二极管 七段发光二极管 LED LED 数码管数码管 LED 数码管是目前最常用的数字显示器 图 4 5 a b 为共阴管和共阳管的电路 c 为两种不同出线形式的引出脚功能图 一个 LED 数码管可用来显示一位 0 9 十进制数和一个小数点 小型数码管 0 5 寸和 0 36 寸 每段发光二极管的正向压降 随显示光 通常为红 绿 黄 橙色 的颜色不同 略有差别 通常约为 2 2 5V 每个发光二极管的点亮电流在 5 10mA LED 数码管要显示 BCD 码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器 该译码器不但要完成译码功能 还要有相当的驱动能力 a 共阴连接 1 电平驱动 b 共阳连接 0 电平驱动 c 符号及引脚功能 4 5 LED 数码管 3 3 BCDBCD 码七段译码驱动器码七段译码驱动器 此类译码器型号有74LS47 共阳 74LS48 共 阴 CC4511 共阴 等 本实验系采用CC4511 共阴 七段译码 驱动器 驱动共阴极 LED 数码管 其中 A B C D BCD 码输入端 a b c d e f g 译 码输出端 输出 有效 用来驱动共阴极 LED 数码管 消隐输入端 0 时 译码输出全为 BIBI 测试输入端 0 时 译码输出全为 LTBILT 锁定端 LE 1 时译码器处于锁定 保持 状态 译码输出保持在 LE 0 时的数 值 LE 0 为正常译码 表 8 2 为 CC4511 功能表 CC4511 内接有上拉电阻 故只 需在输出端与数码管笔段之间串入限流电阻即可工作 表 8 2 输 入输 出 LE LTDCBAabcdefg 字形 0 1111111 01 0000000 消隐 01100001111111 01100010110000 01100101101101 01100111111001 01101000110011 01101010011011 01101100011111 01101111110000 01110001111111 01110011110011 01110110000000消隐 01110110000000消隐 01111000000000消隐 01111010000000消隐 01111100000000消隐 01111110000000消隐 111 锁存锁存 当数码管超过 1001 时 输出全为 0 数码管熄灭 五 实验内容五 实验内容 1 1 译码器功能测试译码器功能测试 将 74LS138 3 线 8 线译码器根据图 4 2 所示连接 输入端 S1 S2 S3 A2 A1 A0接逻辑开关 输出 Y0 Y7 接发光 改变逻辑开关的状态 观察输出 写出 Y0 Y7 的数值 完成表 8 3 及其表达式 表 8 3 S1S2 S3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 10000 10001 10010 10011 10100 10101 10110 10111 0 1 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 2 2 译码器的级联应用 译码器的级联应用 用 2 个 3 线 8 线译码器 74LS138 组成的 4 线 16 线译码器电路按图 4 4 所示连接 输 入 A0 A2 接逻辑开关 输出 Y0 Y15 接发光二极管 改变输入信号的状态 观察输出 写出 Y0 Y15 的表达式 并填表 4 2 3 3 集成七段显示译码器的功能测试 集成七段显示译码器的功能测试 A2 A1 A0 15 Y 14 Y 13 Y 12 Y 11 Y 10 Y 9 Y 8 Y 7 Y 6 Y 5 Y 4 Y 3 Y 2 Y 1 Y 0 Y 按照图 4 7 连线 输出端接数码管 对照表 8 2 功能表逐项进行测试 并将实验结果 与功能表进行比较 4 LED4 LED 七段数码管的判别方法七段数码管的判别方法 1 共阳共阴的判别及好坏判别 先确定显示器的两个公共端 两者是相通的 这两端可能是两个地端 共阴极 也可能是两个 c 端 共阳极 然后用万用表象判别普通二极管正 负极那样判断 即可确定出是共阳