《数字电路实验》PPT课件

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=A1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=AB用2输入与非门组成同或门Y=AB2选1用2输入与非门组成异或门Y=AB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，1k10kHz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)