数字电路实验指导书(09物理)

1、数字电子技术实 验 指 导 书刘 万 松 编贵州师范大学物理与电子科学学院2007 年12 月实验一 基本门电路实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的（1）熟悉常用门电路的逻辑功能；（2）学会利用门电路构成简单的逻辑电路。二、实验要求：集成逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件，任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。本实验要求熟悉74LS00、74LS02、74LS86的逻辑功能，需要查阅集成块的引角图，并能够利用它们构成简单的组合逻辑电路，写出设计方案。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台；74LS00、74LS02

2、、74LS86各一块四、实验方案1、TTL与非门逻辑功能测试将四2输入与非门74LS00插入数字电路实验箱面板的IC插座上，任选其中一与非门。输入端分别输入不同的逻辑电平（由逻辑开关控制），输出端接至LED“电平显示”输入端。观察LED亮灭，并记录对应的逻辑状态。按图11接线，检查无误方可通电。 图11表11 74LS00逻辑功能表2、TTL或非门、异或门逻辑功能测试分别选取四2输入或非门74LS02、四2输入异或门74LS86中的任一门电路，测试其逻辑功能，功能表自拟。3、若要实现Y=A, 74LS00、74LS02、74LS86将如何连接，分别画出其实验连线图，并验证其逻辑功能。4、用四2

3、输入与非门74LS00实现与或门Y=AB+CD的功能。画出实验连线图，并验证其逻辑功能。五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 如何处理各种门电路的多余输入端？实验二 Multisim初步使用实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的（1）熟悉Multisim2001界面，学习逻辑门电路的测试方法；（2）掌握利用虚拟仪器逻辑转换仪实现组合逻辑电路不同表达方

4、式之间转换的方法。二、实验要求：仿真软件已普遍的应用于电子技术中，要求预习Multisim2001相关知识，初步了解各种虚拟仪器的使用。三、实验仪器设备及材料微机（内装Multisim2001 软件） 一台四、实验方案1、测试二输入与非门的逻辑功能 进入Multisim2001界面，建立电路如图2-1，用逻辑开关信号作输入，用探测器显示输出信号，将实验结果记录于表2-1中。 图2-1 表2-12、测试或非门的时间波形图按图2-2连接或非门和字发生器、逻辑分析仪。双击字发生器展开其面板， 点击pattemUp counter Acept、Frecquency选1KHz;双击逻辑分析仪，Clock

5、setClock Rate 1KHz Acept。启动仿真，显示或非门的时间波形图。 图2-2 或非门的时间波形图测试电路3、 用与非门实现Y=AB+CD的功能 调出逻辑转换仪，双击图标，在打开的仪表窗口下边框内输入AB+CD，然后点击逻辑转换仪右边的 ，可得到图2-3中所示的电路；再点击 ， 可得图中的真值表。 图2-3五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 你认为仿真软件有哪些优点？在数字

6、电路实验中是否有必要引入仿真实验？实验三 集电极开路门及三态门 实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的 （1）掌握集电极开路门的功能及应用 （2）了解集电极开路门负载电阻RC的选择 （3）掌握三态门的逻辑功能及应用。 （4）了解总线结构及工作原理二、实验要求： （1）复习集电极开路门及三态输出门的工作原理。 （2）计算实验中RC的阻值，并从中确定实验所用值（取标称值）。（）了解所用集成块74LS03，74LS125，74LS04的功能。三、实验仪器设备及材料 直流稳压电源，数字试验箱，数字万用表，74LS03，74LS125，74LS04，CD4069

7、。四、实验方案 1. 用OC门实现电路的“线与”特性按图电路接线，负载门为74LS04。值按，（min）.，OL（max）=20mA,I C E O =50A ,I20A ，IiL2mA计算，并取标称值，使RC（min）RC R C (max)。按表进行实验。. 用门实现电平转换 将图31电路中的负载门换成CD4069。RC值按EC10V,VOH(min)=7V ,V O L(max)=3V,I O L (max)=20 ,I C E O =50 ,I iH =IiL 0计算，并取标称值，使（min）R C B时，X1=1;AB时X2=1;A=B时X31。(用74LS04、74LS08和74L

8、S02实现）要求：（1）列出真值表；（2）写出函数逻辑表达式；（3) 画出逻辑电路图，并画出实验连线图；（4）验证电路设计的正确性。2、测量组合电路的逻辑关系：表32（1）图3-2电路用3块74LS00组成。按逻辑图接好实验电路，输入端A、B、C分别接“逻辑电平”，输出端D、J接LED“电平显示”； 图3-2 （2）按表32要求，将测得的输出状态和LED显示分别填入表内；（3）根据测得的逻辑电路真值表，写出电路的逻辑函数式，判断该电路的功能。五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键

9、点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 总结组合逻辑电路分析和设计步骤。实验五 译码器及其应用研究实验类型：设计实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的（1）测试3线8线译码器74LS138的逻辑功能；（2）研究用译码器设计组合电路。二、实验要求：熟悉译码器的逻辑功能，复习用译码器设计组合电路的步骤，了解74LS138、74LS30管脚。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台，74LS138、74LS30各一块四、实验方案1、74LS138逻辑功能测试对照74LS138引脚图连接实验连线图，使能端S1、S2、S3和

10、地址输入端A2、A1、A0分别接“逻辑电平”，输出端接LED“电平显示”；将测试结果填入功能表41。表41 2、用74LS138构成逻辑函数发生器要求用74LS138实现逻辑函数：（1）推导出与译码器输出端相对应的函数式；（2）画出逻辑电路图，并画出实验连线图；（3）将测试结果填入真值表42。表42五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 1.分析74LS138的S1、S2、S3端的作用。2.总

11、结用译码器设计组合电路的方法。实验六 数据选择器及其应用研究实验类型：设计实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的(1)测试双4选1数据选择器74LS153、8选1数据选择器74LS151的逻辑功能；(2)研究用数据选择器设计组合电路的方法。二、实验要求：熟悉数据选择器的逻辑功能，复习用数据选择器设计组合电路的方法，了解74LS153、74LS151、74LS32、74LS04的管脚。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台，74LS153、74LS151、74LS32、74LS04各一块图51四、实验方案1、74LS153逻辑功能测试(1)按实验电路图51连线，地

12、址输入端A1、A0分别接逻辑开关K1、K2，S1接开关K3。(2) K30，当A1A0=00时，数据输入端D10接逻辑开关，观察输出端Y1与D10的关系；依次将其余输入端输入数据观察输出状态。将实验结果填入功能表51。(3) K31，观察输出状态是否改变。(4) 当S2接逻辑开关K3时，重复上述步骤。 表51 图52 2、74LS153扩展成8选1数据选择器。按图52连接，观察A2分别为0和1时，输出与哪一组数据输入相关。3、用74LS151设计一个多数表决电路。该电路有三个输入端A、B、C，分别代表三个人的表决情况。“同意”为1态，“不同意”为0态，当多数同意时，输出为1态，否则输出为0态。

13、(1)根据题意列真值表，写出最小项逻辑表达式；(2)画出逻辑电路图，完成实验连线图，并将测试结果填入表52。 表52五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 说明74LS153扩展成8选1数据选择器时，A2分别为0和1时，输出与哪一组数据输入相关。实验七 触发器及其应用实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的(1)掌握基本SR、JK、D和T触发器的逻辑功能

14、；(2)掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法；(3）熟悉触发器之间相互转换的方法。二、实验要求：熟悉基本SR、JK、D和T触发器的逻辑功能，了解74LS00 、74LS76、 74LS74管脚。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台，74LS00 、74LS76、 74LS74各一块四、实验方案1、测试SR锁存器的逻辑功能按图61，用两个与非门组成SR锁存器，输入端R、S接逻辑开关，输出端Q、Q接逻辑电平显示，按表61要求测试，并记录之。 表61图612、测试双JK触发器74LS76逻辑功能（1）测试 、 的复位、置位功能，任取一个JK触发器，使 、 、J、K接逻辑开关插口，CLK接单次脉冲

15、源，Q、Q端接至逻辑电平，按表62测试 、 功能。 表62(2) 测试JK触发器的逻辑功能和触发方式使 1，按表6-3要求改变J、K、CLK状态，观察Q状态的变化，观察触发器状态更新是否发生在CLK脉冲下降沿。 表63 表64（3）将JK触发器J、K端连在一起，接高电平，构成T触发器。在CLK端输入1Hz连续脉冲，观察Q端的变化。3、测试维持阻塞D触发器74LS74的逻辑功能（1）测试RD、SD的复位、置位功能，内容同实验2之（1），自拟表格。(2) 测试D触发器的逻辑功能：按表64要求进行测试，观察触发器状态更新是否发生在CP脉冲上升沿。（3）将D触发器的Q端与D端相连接，构成T触发器，测试

16、方法同实验内2之(3)。五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 用JK触发器74LS76和用D触发器74LS74构成的T触发器会有什么不同？实验八 时序逻辑电路 实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的(1)了解触发器在计数电路中的应用，熟悉计数器的工作原理。(2)掌握用触发器构成计数器的方法。二、实验要求：熟悉用触发器构成加法计数器和减法计数器的方法，

17、了解74LS76管脚。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台，74LS76两块四、实验内容及步骤1、异步二进制加法计数器 图7-1（1）将两个74LS76按图71接成4位二进制加法计数器，4个触发器的输出端Q分别接至LED显示，RD接逻辑开关，SD接高电平，CLK0接手动单脉冲或1Hz连续方波脉冲。（2）RD接低电平，使各触发器清零后，再将RD接高电平，让单次脉冲逐个送入CLK0 , 观察并记录Q3Q0的状态,填入表71。表71（3）将单次脉冲改为1Hz连续脉冲，观察Q3Q0的状态。2、异步二进制减法计数器将低位触发器的Q端与高一位的CLK端相连构成减法计数器如图72。重复实验1(2)、(

18、3)。自拟表格填入数据。图72五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 下降沿触发的JK触发器构成的异步4位二进制加法、减法计数器是如何串接的？实验九 计数器及其应用 实验类型：设计实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的(1)熟悉计数器的工作原理。(2)掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法。(3)掌握运用集成计数器实现任意进制的计数器的方法。二、实验要求熟悉集成计

19、数器的功能表，集成计数器构成任意进制计数器的方法。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱 1台，74LS161(或74LS160)、74LS20各一块四、实验方案表81 74LS161160功能表1、测试74LS161（或74LS160）的逻辑功能。自拟实验连线图，验证表81的工作状态。 2、用74LS161（或74LS160）和与非门74LS20实现七进制计数器，其有效状态转换图如图81。要求用分别置位法和置零法实现电路，画出原理图，连线并验证之。图81五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败

20、、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 若要构成十三进制计数器用一片74LS161能否实现？一片74LS160能否实现？实验十 555定时器及其应用 实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的1、研究555单稳触发器的功能 ；2、研究由555构成的多谐振荡器的功能。 二、实验要求熟悉555定时器的功能表，了解555定时器构成单稳态触发器、多谐振荡器的方法。三、实验仪器设备及材料微机（内装Multisim2001 软件） 一台四、实验方案1、验证555单稳态触发器的逻辑功能 图9-1中，TRI为下

21、沿触发脉冲输入端，由脉冲源CLOCK提供。逻辑探头Out用来显示单稳电路的输出状态，稳态时Out=0，暂态时Out=1。暂稳态维持时间tw由RC电路的时间常数决定，计算公式为 。按图9.1(a)建立电路，运行仿真,可得图9.1 (b)所示波形，分析实验结果并与计算值比较，得出结论。 (a) (b)图9-1 555单稳态触发器及其仿真波形改变R1的值，观察仿真结果波形的变化，得出结论。改变C2的值，观察仿真结果波形的变化，得出结论。改变R2的值，观察仿真结果波形的变化，得出结论。2、用555构成多谐振荡器图9-2(a)是用555定时器构成的多谐振荡器电路。电路的振荡频率f 和输出矩形波的占空比q

22、由外接元件R1、R2和C1决定，公式为：其中T为输出矩形波周期，t1为输出低电平时间，t2为输出高电平时间。(a) (b) 图9-2 555多谐振荡器电路及其波形建立如图92(a) 多谐振荡器电路，单击仿真开关进行动态分析，可得图92(b)所示输出波形。根据图中参数计算t1、t2和T。测量并记录示波器输出波形的t1、t2和T，分析所得结果，得出结论。改变R1、R2或C1的值，重复以上过程。五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验

23、结论或提出自己的看法等。七、思考题 1、改变单稳电路输入脉冲的频率，输出脉冲宽度会变化吗？为什么？改变R1和C2的值，输出脉冲如何变化？改变R2对输出脉冲有什么影响？ 2、多谐振荡器输出波形占空比的测量值与计算值比较，情况如何？ 实验十一 移位寄存器及其应用实验类型：验证实验类别：专业主干课实验学时：3所属课程：数字电子技术一、实验目的1.掌握中规模4位双向移位寄存器的逻辑功能及使用方法；2.熟悉移位寄存器的应用。二、实验要求熟悉移位寄存器的功能表，以及构成计数器的方法，了解74LS194管脚。三、实验仪器设备及材料数字电路实验箱、74LS194 2片、74LS04 1片、与非门、或非门四、实

24、验方案1.集成移位寄存器基本功能验证将74LS194插入实验箱，Q0、Q1、Q2、Q3分别接四只LED发光二极管，工作方式控制端S1，S0及清零端分别接逻辑开关K1，K2和K3，CLK端接单次脉冲，数据输入端D0，D1，D2，D3分别接四个逻辑开关（或数据开关）。 接线完毕后，接通电源，即可进行74LS194双向移位寄存器的功能验证（对照表11.1输入各有关数据）。 表11.1 1) 清除（零）：拨动K3，使0，这时Q0，Q1，Q2，Q3接的四只LED发光二极管全灭，即Q0Q1Q2Q30000. 2 )保持:使=1,CLK=0状态,拨动逻辑开关K1,K2,输出状态不变;或者使=1,S1=S0=

25、0,按动单次脉冲,这时输出状态应不变. 3) 置数:使=1,S1=S0=1(即K1=K2=K3=1),置数据开关为1010(10),按动单次脉冲,这时数据1010已存入Q0Q3中,LED发光二极管此时为亮,灭,亮,灭(即1010).变换数据D0D30101，输入单次脉冲，则数据0101在CP上升沿时存入Q0Q3中。 4 )右移:把Q3接到DSR，按上述方法先置入数据1000(这时使=1,M0=M1=1,D0D31000）。再置S10，S01为右移方式，输入单次脉冲，移位寄存器这时在CLK上升沿时实现右移操作。按动四次单次脉冲，一次移位循环结束，画出其状态转换图。）左移：将连到的线断开，而把接到

26、左移输入端，其余方法同上述右移。即，（寄存器起始状态仍为1000）则输入四个移位脉冲后，数据左移，最后结果仍为1000，画出其状态转换图。再把接到（与连线断开），输入单次脉冲，观察移位情况，记录并分析。2.用74LS194移位寄存器可构成各种计数器）按图11.1接线，接四只发光二极管，与3相连，D0D接逻辑开关（或数据开关），S，S，分别接逻辑开关和复位开关，LK接单次脉冲，16脚，8脚分别接电源正极，地。 图11.1 接线完毕，预置寄存器为1000状态，并使S01，S10，1，寄存器处于移位（右移）状态，即环形计数状态。输入单次计数脉冲，观察LED发光二极管QQ状态。不难发现QQ3按右移方式

27、状态出现，且一次循环为四个脉冲，即计数器的模4.五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告主要内容包括，对实验步骤，实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。七、思考题 本实验中用74LS194构成的环形计数器是否能自启动。 实验十二 智力竞赛抢答器电路实验类型：综合实验类别：专业主干课实验学时：6所属课程：数字电子技术一、实验目的 （1）了解数字逻辑电路课程在实际中的应用 （2）熟悉、掌握数字系统的构成方法（）练习正确连接数字系统的线路。二、实验要求（）复习组合逻辑电路与

28、时序逻辑电路的分析和设计方法。（）分析实验电路的工作原理及其逻辑功能。三、实验仪器设备及材料根据设计的电路选择集成电路、逻辑部件、逻辑开关、显示器件等有关元器件。四、实验方案（）电路要求分析试设计一个可允许六人参加有限时功能的竞赛抢答器。要求：显示出最先抢答者（可用发光二极管显示，也可用数码管显示）的号码，同时使其他抢答者的抢答失效。当主持人宣布开始（可用一个开关的动作来表示）后，30秒内无人抢答，将进行下一个问题的抢答。用数码管显示时间（从30秒开始，减至0时用一个发光二极管表示时间结束）。 在问题提出后的30秒内如有人抢答，显示时间的数码管则自动归零。图12.1 （2）电路设计 根据电路要

29、求，进行电路分析、设计。图121为竞赛抢答器的方框图。 元器件选择 根据设计的电路选择集成电路、逻辑部件、逻辑开关、显示器件等有关元器件。 电路的仿真 完成逻辑电路的设计后，启动EWB仿真软件，检验、调试电路。 电路的实现 搭接实际电路，运行并调试。五、考核形式 检查预习情况占30，操作占40，实验报告占30。六、实验报告 元器件选择依据；画出实验电路逻辑图，记录实验显示结果。七、思考题 总结数字逻辑电路系统实验的实验体会（包括遇到的问题、如何解决）实验十三 汽车尾灯显示电路实验类型：综合实验类别：专业主干课实验学时：6所属课程：数字电子技术一、实验目的 （1）了解数字逻辑电路课程与实际生活的联系。 （2）熟悉、掌握简单数字系统的构成方法。（3）练习正确连接数字系统的线路。二、实验要求 （1）复习组合逻辑电路与时序逻辑电路的分析和设计方法。 （2）分析实验电路的工作原理及其逻辑功能。三、实验仪器设备及材料 根据设计的电路选择集成电路、逻辑部件、逻辑开关、显示器件等有关元器件。四、实验方案1）电路要求分析 汽车尾灯是用来显示汽车行驶状态的。当汽车左转时，左边尾灯（一排三个灯泡）依次向左逐个点亮并连续循环；当汽车右转时，右边尾灯（一排三个灯泡）依次向右逐个点亮并连续循环；当汽车刹车时，左右两边的尾灯同时点亮。2）电路设计根据电路要求，进行电路分析、设计。图13.1为汽车尾