数字电子实验指导书

1、33广 东 水 利 电 力 职 业 技 术 学 院 实 验 一集 成 门 电 路一、 实验目的1、熟悉“与非”门的逻辑功能。2、练习利用“与非”门组成“与门”“或门”“异或门”并熟悉它们的逻辑功能。二、实验器材(见附录一)1、直流电源一台2、元件一批三、实验内容及步骤本实验使用的是TTL集成块。74LS20，74LS00集成片的外引线排列见图1-1所示。图1-1“与非”门电路的输入与输出端之间的逻辑关系是：“全1出0，有0出1”，本实验采用正逻辑，+5伏为“1”0伏为“0”，输出端为“1”时，输出电压应大于 2.4伏。1、“与非”门的逻辑功能测试选用74LS20型集成块，按图1-2接线。经检查

2、无误后，接通电源，把它的四个输入端分别按表一的要求输入不同的电平，将相应的输出端电平记于表一内，并写出逻辑表示式，观察发光二极管情况，灯亮为高电平，灯灭为低电平。图1-2表一 输 入 端输 出 端 逻 辑 表 示 式A(1)B(2)C(4)D(5)L(6)L=0000100011001001110111112、“非”门的逻辑功能测试选用74LS20型集成块，按图1-3接线，经检查无误后，接通电源,将”与非”门的任一输入端（如输入端4），接输入电平，其余各输入端悬空（相当于输入高电平）按表二的要求输入不同电平，测输出端电平记于表二，并写出逻辑表达式。表二输入端输出端逻辑表达式 A(4)L(6)L

3、=013、“与”门的逻辑功能测试。 图1-3选用74LS20型集成块，按图1-4接线，经检验无误后，接通电源，根据表三的要求输入不同电平，测输出端电平记于表三，并写出逻辑表达式。 图1-4表三 输 入 端输出端逻辑表达式A （1） B（2）C（4）D（5）L（8） L=000010001100111011114、“或”门的逻辑功能测试图1-5选用74LS00型集成块，按图1-5接线，经检查无误后，接通电源，根据表四的要求输入不同电平，测输出端电平记于表四，并写出逻辑表达式。表四 输 入 端 输 出 端 逻 辑 表 达 式A (4)B(9) L (3)L= 00 10 01 115、选用74LS

4、00和74LS20 集成块，按图1-6接线，经检查无误后，接通电源，根据表五的要求输入不同电平，测输出端电平记于表五，并写出逻辑表达式。 图1-6表五：输入端输出端逻辑表示式A（1）B（4）L（6）L=00011011四、实验报告1、根据实验结果说明“与非”门“与”门“非”门“或”门“异或”门的功能。2、在使用有几个输入端的“与非”门电路时，为什么要把不用的输入端悬空（或接高电平）？实验二 集成触发器一、 实验目的1、练习用集成“与非”门组成基本R-S触发器2、熟悉集成触发器的逻辑功能二、 实验器材1、直流电源一台2、元件一批三、 实验内容及步骤1、利用“与非”门组成基本R-S触发器，并测试其

5、逻辑功能选74LS00中的两个“与非”门组成基本R-S触发器，它的外引线排列图和逻辑图，见图2-1（a）和（b），把A门的一个输入端当端，B门的一个输入端当端，按表一给定的和端电平，用指示灯显示触发器的输出端状态，（发光二极管亮为高电平，灭为低电平）把输出状态记于表一。 图2-1表一01101100表二 QnD Qn+1 001 1012、D触发器逻辑功能的测试74LS74型集成块的外引线的排列图和D触发器的逻辑图，见图2-2（a）和(b) （a） 图22 (b)按表二给定的D端电平，用指示灯显示触发器的输出状态D触发器在CP的前沿翻转，后沿不翻转，要求DD接高电位），把输出状态记于表二。3、

6、J K触发器逻辑功能的测试74LS73型集成块的外引线的排列图和JK触发器的逻辑图，见图2-3（a）和（b）。 (a) 图23 (b)按表三给定的JK端电平，用指示灯显示触发器的输出状态。（JK触发器在CP的后沿翻转，前沿不翻转，要求接高电位），把输出状态记于表三。表三JKQnQn+10001110101011001四、 实验报告1.根据实验结果说明D触发器，J - K触发器的逻辑功能。2.通过实验观察，说明D触发器和J - K触发器的状态是在时钟脉冲的上升沿还是下降沿翻转的。实验三 计数器、译码、显示电路一、实验目的1、练习用J - K触发器组成8421码+进制计数器。2、了解7段字形译码器

7、及发光数码管的接线和使用。二、实验器材1、直流电源一台、元件一批三、实验内容及步骤(一)、利用四个J-K触发器构成十六进制计数器（1）J - K触发器74LS112的外引线排列图，见图3-1。（2）利用四个J - K触发器构成十六进制计数器的逻辑图，见图-2。（3）所有的J、K（2、3、11、12）接在一起后，接逻辑开关K1，置高电位。（4）所有的（4、10）接在一起后，接逻辑开关，置高电位。（5）所有的（14、15）接在一起，接逻辑开关，开始置“0”，然后置“1”。（6）将计数器输出的结果填于表一中。注：发光二极管亮为“1”，暗为“0”。 74LS112 图3-1 图3-2 表一：CPQ4Q

8、3Q2Q1字形12345678910111213141516（二）、译码显示电路74LS48集成块外引线排列图，见图3-3(a)。七段数字显示器的管脚排列图，见图3-3(b)。将计数器的输出接译码管，即将1、Q2、Q3、Q4分别接A、B、C、D端，接线图见图3-4，并观察显示管的变化，把显示器的字形填于表一。 （a） 图3-3 (b)图3-4四、实验报告1、整理实验数据，分析实验结果。2、写出实验过程中遇到的问题和解决的方法。 五、思考题：1、为什么J、K都接高电平“1”？2、为什么d要接高电平“1”？3、当Q4、Q3、Q2、Q11010 1111,数码管输出如何显示？实验四 中规模集成计数器

9、的应用一、实验目的1、熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。2、进一步熟悉数字逻辑实验箱中的译码显示功能。二、实验原理计数器是一种中规模集成电路，其种类有很多。如果按照触发器翻转的次序分类，可分为同步计数器和异步计数器两种；如果按照计数数字的增减可分为加法计数器、减法计数器和可逆计数器三种；如果按照计数器进位规律又可分为二进制计数器、十进制计数器、可编程N 进制计数器等多种。常用计数器均有典型产品，不须自己设计，只要合理选用即可。本实验选用四位二进制同步计数器74LS161 做计数器，该计数器外加适当的反馈电路可以构成十六进制以内的任意进制计数器。图4-1是它的逻辑符号和管脚排列图，它除了具有

10、二进制加法计数功能外，还具有预置数、清零、保持的功能。图中 是预置数控制端，D0 D1 D2 D3 是预置数据输入端，是清零端， T CT 、P CT是计数器使能控制端， C 是进位信号输出端，它的主要功能有：（1）异步清零功能若 =0，则输出Q0 Q1 Q2 Q3 0000，与其它输入信号无关，也不需要CP 脉冲的配合，所以称为“异步清零”。（2）同步并行置数功能在 1，且 0 的条件下，当CP 上升沿到来后，触发器Q0 Q1 Q2 Q3 同时接收D0 D1 D2 D3 输入端的并行数据。由于数据进入计数器需要CP 脉冲的作用，所以称为“同步置数”，由于4 个触发器同时置入，又称为“并行”。

11、（3）保持功能在 1 的条件下， T CT 、P CT 两个使能端只要有一个低电平，计数器将处于数据保持状态，与CP 及D0 D1 D2 D3 输入无关。（4）计数功能当 T CT P CT 1 时，电路为四位二进制加法计数器。在CP 脉冲作用下，电路按自然二进制递加，状态变化在00001111 间循环。（5）进位输出C当计数控制端T1，且触发器全为1时，进位输出为1，否则为零。 74LS161的功能表详见表一所示图4-1    74LS161管脚排列图和逻辑符号表 一74LS161 的功能表本实验所需计数器是十进制计数器，必须对74LS161 外加适当的反馈电路

12、构成十进制计数器，状态变化在00001001 间循环。用反馈的方法构成十进制计数器一般有两种形式，即反馈置零法和反馈置数法。反馈置零法是利用清除端 构成，即：当Q0 Q1 Q2 Q31010（十进制数10）时，通过反馈线强制计数器清零，如图4-2(a)所示。由于该电路会出现瞬间1010状态，会引起译码电路的误动作，因此很少被采用。反馈置数法是利用预置数端 构成，把计数器输入端D0 D1 D2 D3全部接地，当计数器计到1001（十进制数9）时，利用Q3 Q0 反馈线使预置端 =0，则当第十个CP 到来时，计数器将D0 D1 D2 D3 0 置入计数器，这样迫使计数器重新从零计数，克服反馈置零法

13、的缺点。利用预置端 构成的计数器电路如图4-2(b)所示。（a）反馈置零法 (b)反馈置数法图4-2 用74LS161 构成十进制计数器以上介绍的是一片计数器工作的情况。在实际应用中，往往需要用多片计数器构成多位计数器。下面介绍计数器的级联方法，级联可分串行进位和并行进位两种。二位十进制串行进位计数器的级联电路如图4-3 所示，其缺点是速度较慢。二位十进制并行进位（也称超前进位）计数器的级联电路如图4-4 所示，后者的进位速度比前者大大提高。图4-3 串行进位式二位十进制计数器图4-4 并行进位式二位十进制计数器三、实验仪器及设备1数字逻辑实验箱1 台2元器件：计数器：74LS161×

14、;2，74LS00×1，导线若干四、实验内容1测试74LS161 的逻辑功能（计数、清除、置数、使能及进位等）。CP 选用手动单次脉冲或1Hz 正方波。输出接发光二极管LED 显示。2用74LS161 及辅助门电路实现十进制计数器，设计相应电路，自行拟出实验步骤。分别安装并观察计数器的功能（用实验箱上的LED 译码显示电路显示）。（1）利用74LS161 的异步清零端实现十进制计数器；（2）利用74LS161 的同步置数端实现从0000 开始的十进制计数器；（3）利用74LS161 的同步置数端实现到1111 结束的十进制计数器；（4）利用74LS161 的同步置数端实现0001 到

15、1010 的十进制计数器。3设计并组装六十进制计数器。要求当十位计数器数字为6 时，显示器无显示。五、预习要求1预习中规模集成计数器74LS161 逻辑功能及使用方法。2画出用74LS161 及辅助门电路实现十进制计数器的实验电路图。六、实验报告1整理实验测试结果，以N=10 为例，分别画出实验电路图，列出计数状态顺序表，画出工作波形。2总结74LS161 的置零端和置数端的工作情况有何不同。实验五 寄存器与全加器一、实验目的1、了解数码寄存器的工作方式。2、验证全加器电路的逻辑功能。二、实验器材、直流电源一台2、元件一批（视电路图定）三、实验内容与步骤（一）、数码寄存器1、数码寄存器有接收、

16、存放、发送和清除数码的逻辑功能。图-1是由触发器作为寄存单元构成的四位数码寄存器。它由四个触发器4和四个与门构成，四个数码输入端、 输入的是准备存放的数码，它们分别接于每个触发器的输入端。当接收脉冲加入后，寄存器根据触发器的功能显然有、，这样，寄存器就将输入数码存贮起来。如果要将这些存放的数码输送出去，只要加入发送脉冲，在发送脉冲作用期间内，与门被打开，便可从相应的与门送出。(要求 接高电位)2、按图-1接线注：（）74LS08与门集成块“脚”接高电位（）“”接地。（）74LS74 D型触发器集成块“脚”接高电位（）“”接地。3、将实验结果填于表一中图表一: 数码输入 数码输出L1L2L3L4

17、注：“”表示任意电平（二）全加器1、包括由低一位进位在内的，完成一位二进制数完整相加的电路称全加器。 全加器的输入为本位被加数、本位加数和低位进位数，输出为本位和数及高位进位数。2、接线见图-2注：（）74LS04非门集成块“脚 ”接高电位（），“脚 ”接地。 （）74LS86异或门集成块“脚 ” 接高电位（），“脚 ” 接地。 （3）74LS51与或非门集成块“14脚”接高电位（），“7脚”接地。3、将实验结果填于表二中 图 表二被加数i11加数i11低位进位数Ci-110和i高位进位数i四、实验报告1、整理实验数据、分析实验结果。2、想想半加器的构成方法，画出逻辑电路图。实验六 定时器的功

18、能测试及应用一、实验目的、熟悉定时器逻辑功能的测试方法。、了解定时器的简单应用。二、实验器材、万用表 一台、直流电源 一台、元件一批（各元件参数视电路图定）三、实验内容及步骤555 定时器的内部框图及引脚排列如图-所示，实验电路如图-所示。图中、作分压用，调节、可改变触发端R和阈值端H的输入电压。和为发光二极管，当发亮时，表示“”脚所接的放电管导通；反之，截止。当发亮时，表示输出端（脚）为高电平；反之，为低电平。本实验测试时基电路的逻辑功能，就是测试阈输入端和触发输入端电压变化时输出的逻辑状态的变化关系。触发电压和阈值电压通过调整、改变；输出逻辑电平和放电管的状态由发光二极管、亮暗来确定。复位

19、端（脚 ）接地（扳向“”）作为低电平输入；复位端接作高电平输入。图图、按图-接线2、接通电源开关并将扳向“”，使复位端接。调整、使触发电压UR和阈值电压从至变化，观察、的亮暗，确定输出端的逻辑状态和放电管的工作状态，将结果填于表一中。3、将开关扳向“”，使复位端接高电平，按表一所列的输入条件，调整阈值电压和触发电压依次测定输出状态和放电管工作状态，并将结果填于表一中。表一输 入输 出阈值电压()触发电压()复位（）输出（）放电管（）VD1VD2××0>2UCC/3 >Ucc/31<2Ucc/3<Ucc/31<2Ucc/3>Ucc/31注：

20、“”表示任意电平四、应用通常门铃没有照明指示灯，夜晚客人来访时，常因不熟悉而找不到门铃按钮开关，甚是不便。下面介绍的简单门铃，有一个LED通常在门铃按钮开关位置附近闪烁发光指示。电路如图132所示。AN是门铃按钮开关，LED是指示灯。555构成方波振荡形式，只是它有两种振荡模式。平时AN为开路状态，555振荡频率低达1HZ左右，LED每秒钟约闪亮一次。客人按下开关后AN后，10M电阻器被短路。于是555振荡频率升到音频2KHZ以上，扬声器发声通告主人。LED仍然发光，只是看上去是连续发光。图五、实验报告、 整理实验数据（表中的输出应是逻辑状态，放电管是工作状态）、 从表一的结果中，你发现输出与

21、输入之间有什么规律？附录一 数字逻辑实验仪结构及功能介绍实验仪分为四个部分；即多孔实验插座版部分，操作部分，时钟、时序，稳压电源部分。一、多孔实验插座板多孔插座板共有六块，每块由两排64列弹性接触簧片组成，每个簧片有5个插孔，这5个插孔在电气上是相互连通的。上下各两排双行的插孔是供接入电源线及地线用的，每行的插孔是相互连通的。如下图二、 操作部分1、二十进制七段译码显示器二十进制七段译码显示器供六位。分Da、Db、Dc、Dd、De、Df 6位。译码采用74LS248，显示器采用0.5英寸共阴七段显示器。译码器的输入端对应于每一位的8、4、2、1插孔。2、十六位二进制“0”“1”电平显示器电平显

22、示由L1L16十六只发光二极管组成。灯亮为高电平（“1”态），灯灭为低电平（“0”态）；信号连接口的L1L16对应于每一个发光二极管的接口。3、十六位逻辑电平开关 逻辑电平开关由K116十六个开关组成。开关往上拨为高电位（“1”态），开关往下拨为低电位（“0”态）；信号连接口的K116对应于每一位开关接口。4、两个单脉冲电路CP脉冲开关有两只，分别是P1、P2。每按一下开关P，在相应的输出端输出正负脉冲一个；信号连接口的P1、P2与CP脉冲开关P1、P2相对应。向下按为正脉冲，反之为负脉冲。三、 时钟、时序发生器部分包括时钟电路、时序电路、单脉冲电路、同步分频、异步分频、干扰脉冲。四、稳压电源

23、稳压电源主要提供5V直流电源。附录二 万用电表的使用一、 简述万用电表（简称万用表）是一种多功能、多量程、便于携带的电子仪表。它可以用来测量直流电流、电压，交流电流、电压，电阻，音频电平和晶体管直流放大倍数等物理量。万用表由表头、测量线路、转换开关以及测试表笔等组成。表头用来指示被测量的数值；测量线路用来把各种被测量转换为适合表头测量的直流微小电流或者电压；转换开关用来实现对不同测量线路、不同量程的选择，以适合各种被测量的要求。万用表可以分为模拟式和数字式万用表。模拟式万用表是由磁电式测量机构作为核心，用指针来显示被测量数值；数字式万用表是由数字电压表作为核心，配以不同转换器，用液晶显示器显示

24、被测量数值。二、模拟式万用表各种模拟式万用表的面板布置不完全相同，模拟式万用表面板结构一般包括刻度尺、量程选择开关、机械零位调节旋钮、欧姆档零位调节旋钮、供接线用的插孔或者接线柱等。模拟式万用表的面板结构由五部分组成，各部分的功能如下：（1）刻度尺:显示各种被测量的数值及范围。（2）量程选择开关：根据具体情况转换不同的量程、不同的物理量。（3）机械零位调节旋钮：用于校准指针的机械零位。（4）欧姆档零位调节旋钮：用来进行电气零位调节。（5）插孔或者接线柱：用来外接测试表笔。模拟式万用表的使用方法（以MF500型为例）（1）插孔的选择：红色测试表笔的连线应接到标有"+"符号的插

25、孔内，黑色测试表笔应接到标有"-"或"*"符号的插孔内。2500V电压和音频电平设有专用插孔，在测量时，应把红色测试表笔改接到相应的专用插孔内，而黑色测试表笔的位置不变。（2）使用前先检查指针是否指零，否则需调机械零位。（3）先选择种类，再选择量程，根据测量的对象，将转换开关旋至所需要的位置上(量程不明时应从高量程试测,指针指于1/32/3滿量程精度最高)。（4）测电阻前应先短接表笔进行欧姆调零;测电路中的电阻应断开电路电源;测电阻看第一条刻度线。（5）测直流电压、直流电流、交流电压(10V除外)均看第二条刻度线;测10V以内交流电压看第三条刻度线。（6

26、）最下边的刻度线专用于测音频电平;(B型表还有测交流电流的红色专用刻度线)。（7）万用表不用时应置空档(无空档的置高量程交流电压档)。三、数字式万用表数字式万用表，是把连续的被测模拟电参量自动地变成断续的，用数字编码方式并以十进制数字自动显示测量结果的一种电测量仪表，它把电子技术。计算机技术，自动化技术的成果与精密电测量技术密切地结合在一起，成为仪器仪表领域中的一种新型仪表。数字式万用表具有输入阻抗高、误差小、读数直观的优点，但显示较慢也是其不足之处，一般用于测量不变的电流、电压值。数字式万用表由于有蜂鸣器，因而测量电路的通断比较方便。本实验室使用UT39A型3 1/2手持式数字万用表，它可以

27、用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、频率、二极管正向压降及电路通断，具有数据保持和睡眠功能。 1、插孔和转换开关的使用 首先要根据测试项目选择插孔或转换开关的位置，由于使用时测量电压、电压和电阻等交替地进行，一定不要忘记换档。切不可用测电阻、电流档测电压，如果用直流电流或电阻档去误量交流220V电源，则万用表会立刻烧毁。 2、测试表笔的使用 万用表有红、黑两根表笔，位置不能接反、接错，否则，会带来测试错误或判断失误。一般万用表的将黑表笔插入COM插孔，红表笔插人V插孔。 3、如何读数 数字万用表采用数字直接显示，因此，读数十分方便。 4、常用操作说明 (1)电压测量 将黑表笔插人COM插孔，

28、红表笔插入V插孔，按下POWER键。测直流电压时，将功能开关置于DCV量程范围，测交流电压时则应置于ACV量程范围，并将测试表笔连接到被测负载或信号源上，在显示电压读数时，同时会指示出红表笔所接电源的极性。如果不知被测电压范围，则首先将功能开关置于最大量程后，视情况降至合适量程。如果值显“1”表示过量程，功能开关应置于更高量程。 (2)电阻的测量 将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入V插孔(注意红表笔极性为“十”)，按下POWER键。将功能开关置于所需量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。当输入开路时，会显示过量程状态“1”。如果被测电阻超过所用量程，则会指示出过量程“1”须用高挡量程。当被测电阻在

29、1M以上时，该表需数秒后方能稳定读数，对于高电阻测量，这是正常的。检测在线电阻时，须确认被测电路已关掉电源，同时已放完电，方能进行测量。当200M欧量程进行测量时须注意，在此量程，两表笔短接时读数为1.0，这是正常现象，此读数是一个固定的偏移值。如被测电阻100M欧时，读数为101.0，正确的阻值是显示减去1.0，即101.0-1.0=100。 (3)二极管测量 测量二极管时，把转换开关拨到有二极管图形符号所指示的档位上。红表笔接正极，黑表笔接负极。对硅二极管来说，应有500-800mV的数字显示。若把红表笔接负极，黑表笔接正极，表的读数应为“1”。若正反测量都不符合要求，则说明二极管已损坏。

30、 (4)短路线的检查 将功能开关拨到短路测量的档位上，将红黑表笔放在要检查的线路两端。如电阻小于50欧，则万用表发出声音。 5、注意事项 测量电压时，请勿输入超过直流1000V或交流750V有效值的极限电压。36V以下的电压为安全电压，在测高于36V直流、25V交流时，要检查表笔是否可靠接触，是否正确连接，是否绝缘良好等，以避免电击。在测量电路时，不要接触表笔笔尖。转换功能和量程时，表笔应离开测试点。选择正确的功能和量程，谨防误操作。测量电流时，请勿输入超过该仪表功能面板上所标识的极限电流。测电容时，必须先将电容放电。在电流、电阻、二极管量程，不要将仪表连接电压源。附录三 常用TTL集成电路引

31、脚排列及说明引 脚 排 列说 明74LS 00 四2输入与非门是通用的门电路，当两个与非门交叉耦合时，可以形成双稳态触发器。74LS 74 双D型触发器具有时钟预置清除以及互补 Q 和 的输出。脉冲幅值要求为0.82.0。上升沿时间要小于输出的延迟时间。74LS 20 双输入与非门当两个与非门交叉耦合时，可以形成双稳态触发器。74LS 73 双J-K触发器有清除主从、下降沿触发，负脉冲触发，当时钟脉冲为高电平时，J-K信号传到主触发器，当时钟脉冲为低电平时，J-K信号传到从触发器。74LS 48 四线-七段译码器/驱动器(BCD输入，开路输出)输出段为集电极开路输出，所以直接接LED。4输入ABCD为BCD码，相应输出到7个段ag输出，对应的数字09。具有LED等测试功能和消隐功能。74LS 248 四线-七段译码/驱动器A,B,C,D 译码地址输入端； 消隐输入（低电平有效），脉冲消隐输出（低电平有效）； 试灯测试输入端（低电平有效）； 脉冲消隐输入端（低电平有效）；ag 段输出(高电平效)。 74LS 47 四线-七段译码/驱动器 A,B,C,D 译码地址输入端； 消隐输入（低电平有效）脉冲消隐输出（低电平有效）； 试灯测试输入端（低电平有效）； 脉冲消隐输入端，低电平有效；段