数字逻辑实验指导书(1)

实验一 实验箱及小规模集成电路的使用 一 实验目的 1 掌握实验箱的功能及使用方法 2 学会测试芯片的逻辑功能 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS00 二输入端四与非门 1 片 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS04 六非门 1 片 三 实验内容 1 测试芯片 74LS00 和 74LS86 的逻辑功能并完成下列表格 1 74LS00 的 14 脚接 5V 电源 7 脚接地 1 2 4 5 9 10 12 13 脚接逻辑开 关 3 6 8 11 接发光二极管 可以将 1 4 9 12 接到一个逻辑开关上 2 5 10 13 接到一个逻辑开关上 改变输入的状态 观察发光二极管 74LS86 的接法 74LS00 基本一样 表 1 1 74LS00 的功能测试 输入输入输出 1 4 9 122 5 10 1 3 36811 00 01 10 11 表 1 2 74LS86 的功能测试 2 分析74LS00 和 74LS86 的四个门是否都是完好的 2 用 74LS00 和 74LS04 组成异或门 要求画出逻辑图 列出异或关系的真值表 输入输入输出 1 4 9 122 5 10 1 3 36811 00 01 10 11 123 456 GND 7 1098 13121114 Vcc 74LS00 1 123 1 456 GND 7 1 1098 1 13121114 Vcc 74LS86 GND 7 Vcc 14 74LS04 43 1 65 1 21 1 1213 1 1011 1 89 1 3 利用 74LS00 和 74LS04 设计一个异或门 画出设计电路图 实验二 译码器和数据选择器 一 实验目的 1 继续熟悉实验箱的功能及使用方法 2 掌握译码器和数据选择器的逻辑功能 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS138 3 线 8 线译码器 1 片 74LS151 八选一数据选择器 1 片 74LS20 四输入与非门 1 片 三 实验内容 1 译码器功能测试 74LS138 芯片管脚图如图 2 1 所示 按照表 2 1 连接电路 并完成表格 其中 16 脚接 5V 8 脚接地 1 6 脚都接逻辑开关 7 9 10 11 12 13 14 15 接发光二极管 表 2 1 输入输出 使能端选择端 1 S 2S3S A2A1A0 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 Y 11 11111111 0 11111111 100000 100001 100010 100011 100100 100101 100110 100111 2 数据选择器的测试 74LS151 按照表 2 2 连接电路 并完成表格 其中 16 脚接 5V 8 脚接地 9 10 11 为地 址输入端 接逻辑开关 4 3 2 1 12 13 14 15 为 8 个数据输入端 接逻辑开关 为选通输入端 Y 为输出端 接发光二极管 G 表 2 2 选通端地址输入端数据输入端输出 G A2A1A0D0D1D2D3D4D5D6D7Y 1 000000011111 000111100000 001011110000 001110101111 010001010000 010111001100 011011001110 011111110000 3 分别用 74LS138 配合 74LS20 和 74LS151 实现逻辑函数 要 7421 mmmmF 求画出逻辑图 GND 8 16 Vcc 74LS138 1 A0 2 A1 3 A2 4 S2 5 S3 7 Y7 15 Y0 14 Y1 13 Y2 6 12 Y3 11 Y4 6 S1 10 Y5 9 Y6 GND 8 16 Vcc 74LS151 1 D3 2 D2 3 D2 4 D0 5 Y 7 G 15 D4 14 D5 13 D6 12 D7 11 A0 6 Y 10 A1 9 A2 实验三 加法器和中规模集成电路的改造 一 实验目的 1 掌握半加器和全加器的功能测试 2 掌握中规模集成电路的功能改造 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS00 二输入端四与非门 1 片 74LS151 八选一的数据选择器 1 片 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS54 四组输入与或非门 1 片 三 实验内容 1 测试用异或门 74LS86 和与非门 74LS00 组成的半加器的逻辑功能 1 按照图 3 1 进行连线 其中 A B 接电平开关 Y Z 接发光二极管 2 按表的要求改变 A B 状态 填表 表 3 1 A0011输入 端B0101 Y输出 端Z 2 测试全加器的逻辑功能 1 用异或门 74LS86 与或非门 74LS54 与非门 74LS00 组成全加器 按图 3 2 接线 其中 A B CI 接电平开关 S CO 接发光二极管 74LS54 的 3 4 5 9 10 11 均接 地 2 按表要求改变 A B CI 的状态 并填表 1 3 2 1 1 6 5 4 1 13 2 1 2 12 13 A B CI S CO 图 3 2 3 2 1 1 3 2 1 6 5 4 A B Y Z 图 3 1 表 3 2 ABCICOS 000 001 010 011 100 101 110 111 3 测试以下电路的逻辑功能 要求写出真值表 得出逻辑表达式并化为最简与或式 74LS54 逻辑表达式 JIHGFEDCBAF 123 456 GND 7 1098 13121114 Vcc 74LS00 GND 7 14 Vcc 74LS54 1 A 2 B 3 C 4 D 5 E 6 Y 13 J 12 I 11 H 10 G 9 F 8 1 123 1 456 GND 7 1 1098 1 13121114 Vcc 74LS86 GND 8 16 Vcc 74LS151 1 D3 2 D2 3 D2 4 D0 5 Y 7 G 15 D4 14 D5 13 D6 12 D7 11 A0 6 Y 10 A1 9 A2 实验四 中规模集成电路的改造 一 实验目的 掌握中规模集成电路的功能改造 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS151 八选一的数据选择器 1 片 74LS04 六非门 1 片 三 实验内容 1 用 74LS151 和 74LS04 实现逻辑函数 并画出逻辑图 mmmmDCBAF GND 8 16 Vcc 74LS151 1 D3 2 D2 3 D2 4 D0 5 Y 7 G 15 D4 14 D5 13 D6 12 D7 11 A0 6 Y 10 A1 9 A2 GND 7 14 Vcc 74LS04 1 1312 1 12 1 34 1 56 1 11 1 10 1 98 实验五 触发器及示波器的使用 一 实验目的 1 熟悉并掌握 D J K 触发器的构成工作原理和功能测试方法 2 学会正确使用触发器集成芯片 二 实验仪器及芯片 1 双踪示波器 2 器件 74LS74 双 D 触发器 一片 74LS76 双 JK 触发器 一片 三 实验内容 边沿触发器的测试 1 在实验箱上将 D 触发器连接成 T 触发器 2 用示波器 CH1 通道显示时钟 CP 信号 用 CH1 通道显示触发器输出信号 Q 观察 Q 的 变化发生在 CP 的什么状态 3 把 D 触发器换成 JK 触发器 并连接成 T 触发器 利用示波器观察 Q 与 CP 的关系 4 绘制时序图 5 要求画出 D 和 JK 触发器改造成 T 触发器的连接图 74LS74 2 1D 3 1CP 5 1QGND 7 14 Vcc 12 2D 11 2CP 9 2Q 8 2Q 13 2RD 10 2SD 6 1Q 1 1RD 4 1SD 74LS76 1 1CP 4 1J 5 Vcc 15 1Q 16 1K 13 GND 12 2K 11 2Q 9 2J 2 1SD 6 2CP 3 1RD 7 2SD 8 2RD 10 2Q 14 1Q Rd Sd Q Q D CP 图 5 1 D 触发器的逻辑符号 CP Rd Sd Q Q J K 图 5 2 JK 触发器的逻辑符 号 实验六 集成移位寄存器 一 实验目的 掌握集成双向移位寄存器 74LS194 的逻辑功能 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS194 双向移位寄存器 1 片 三 实验内容 1 并行输入 并行输出寄存器逻辑功能的测试 接逻辑电平开关 接发光二极管 CP 接按键脉冲 74LS194 的状态功能 0 D 3 D 0 Q 3 Q 如表 6 1 按照表 6 2 的要求进行输入 观察输出 并在表中记录结果 0 Q 3 Q 表 6 1 2 右移逻辑功能的测试 按照表 6 2 的要求进行输入 观察输出 并在表中记录结果 0 Q 3 Q 3 左移逻辑功能的测试 按照表 6 3 的要求进行输入 观察输出 并在表中记录结果 0 Q 3 Q 表 6 2 并行输入 输出功能测试 输 入输 出 CPS1S0D0D1D2D3Q0Q1Q2Q3 111111 110000 110011 111100 CR S1S0工作状态 0 置零 100保持 101右移 110左移 111并行输入 74LS194 1 CR 4 D1 5 D2 15 Q0 16 Vcc 13 Q2 12 Q3 11 CP 9 S0 2 SR 6 D3 3 D0 7 SL 8 GND 10 S1 14 Q1 图 6 1 74LS194 的管脚图 表 6 3 右移功能测试 表 6 4 左移功能测试 4 用 74LS194 和 74LS04 实现扭环形计数器 画出逻辑图和状态转换图 输 入输 出 CPS1S0SRD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3 0111111 0110000 0100011 0101100 输 入输 出 CPS1S0D0D1D2D3SLQ0Q1Q2Q3 0111111 0100001 0100110 0111000 GND 7 14 Vcc 74LS04 1 1312 1 12 1 34 1 56 1 11 1 10 1 98 实验七 集成计数器 一 实验目的 1 掌握集成计数器 74LS161 的逻辑功能 2 熟悉 74LS161 的管脚排列 二 实验仪器及芯片 1 实验箱 2 芯片 74LS161 四位二进制计数器 一片 三 实验内容 1 并行预置输入 芯片管脚如图 7 1 所示 接逻辑电平开关 接发光二极管 CP 接按键脉冲 0 D 3 D 0 Q 3 Q 接地 接高电平 5V P 和 T 一起接高电平 5V 按照表 7 2 的要求进行LDCR 输入 观察输出 并在表中记录结果 0 Q 3 Q 表 7 1 74LS161 的功能表 CP CRLD PT工作状态 0 置零 10 预置数 1111计数 表 7 2 计数器预置输入逻辑功能测试 输 入输 出 CP LD D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0 01111 00000 00011 01100 2 计数功能的测试 接逻辑电平开关 接发光二极管 CP 接按键脉冲 要求计数器从 0 D 3 D 0 Q 3 Q 74LS161 4 D1 5 D2 15 CO 16 Vcc 13 Q1 12 Q2 11 Q3 2 CP 6 D3 3 D0 7 P 8 GND 10 T 14 Q0 1 CR 9 LD 图 7 1 74LS161 的管脚图 1000 开始计数 一直到 1111 按照表的要求进行输入 观察输出 并在表 7 3 中 0 Q 3 Q 记录结果 表 7 3 计数器计数逻辑功能测试 3 用预置法实现七进制计数器 要求分别用发光二极管和七段数码管显示 使用 74LS00 和 74LS161 各一片 画出连线图 只需要画出原理图即可 输 入输 出 CP LD D3D2D1D0Q3Q2Q1Q0 01000 1 1 1 1 1 1 实验八 用 555 定时器构成多谐振荡器 一 实验目的 1 掌握