《数字电子技术》实验指导书

1、数字电子技术实验指导书 电子教研室 编写漯河职业技术学院机电工程系2005年1月 使用说明本指导书供本学期学习数字电子技术基础使用。完成实验一、二、三、四、五和EDA实验。本学期实验总学时为30学时（包括两学时考试），本实验指导书中的每个实验并未限定时间，但应在规定的总学时内完成所有的实验内容才允许考试。提倡和鼓励学有余力的同学多做实验。实验强调课前应充分预习，完成设计和实验电路的连接，否则指导教师将拒绝你做实验，对这一点本学期将严格执行。另外，请注意本学期的实验内容前后具有一定的连续性，对指导书中注明要保存的单元请同学们将它放置在面包板上合适的位置，并一定要连接可靠。书中不妥之处，请指正，作

2、者不胜感谢。实 验 项 目实验一 TTL与非门的参数和特性测试实验二 组合数字电路实验三、触发器实验四、中规模计数器实验五 555应用实验六 开关稳压电源控制器SG3524及其应用组合数字集成电路器件清单序号器件名称型号数量1四-2输入与非门74LS0022双四选一数据选择器74LS25313显示译码器74LS4714共阳极数码管SBS510115电阻300/0.25W86定时器55527D触发器74LS7418JK触发器74LS11219同步计数器74LS161110异步计数器 74LS901时序集成电路器件清单序号器件名称型号数量1显示译码器74LS4712共阳极数码管SBS510113电

3、阻300/0.25W84定时器55525D触发器74LS7416JK触发器74LS11217同步计数器74LS16118异步计数器 74LS9019开关电源控制器SG3524110快恢复二极管FRxx2实验一 TTL与非门的参数和特性测试一、实验目的 1.熟悉TTL与非门74LS00的管脚。2.掌握TTL与非门的主要参数和静态特性的测试方法，并加深对各参数意义的理解。二、所用器件四2输入与非门74LS00，其管脚如图1-1所示。第一位数字表示不同的门，A、B为输入，Q为输出。图1-1 74LS00的管脚图 三、实验内容及步骤 1.输入短路电流Iis输入短路电流Iis是指当某输入端接地，而其它输

4、入端开路或接高电平时，流过该接地输入端的电流。输入短路电流Iis与输入低电平电流IiL相差不多，一般不加以区分。按图1-2所示方法，在输出端空载时，依次将输入端经毫安表接地，测得各输入端的输入短路电流，并填入表1-1中 图1-2表1-1输入端12459101213Iis 2.静态功耗按图1-3(a)接好电路，分别测量输出低电平和高电平时的电源电流ICCH及ICCL。于是有 注意：74LS00为四与非门，测ICCH、ICCL时，四个门的状态应相同，图1-3(a)所示测得的为ICCL，测ICCH时，为使每一个门都输出高电平，可按图1-3(b)接线。Po应除以4得出一个门的功耗。 图1-3(a) 图

5、1-3(b) 3.电压传输特性的测试电压传输特性描述的是与非门的输出电压uo随输入ui的变化情况。即uo=f(ui)。图1-4 图1-5 按图1-4接好电路、调节电位器，使输入电压、输出电压分别按表1-2中给定的各值变化时，测出对应的输出电压或输入电压的值填入表1-2中。根据测试的数值，画出电压传输特性曲线。表1-2ui（V）00.40.82.02.4uo（V）2.40.44. 最大灌电流IOLmax的测量按图1-5接好电路，调整Rw，用电压表监测输出电压uo，当Uo=0.4V时，停止改变Rw，将A、B两点从电路中断开，用万用表的电阻挡测量Rw，利用公式计算IOLmax，然后计算扇出系数。实验

6、二 组合数字电路一、实验目的 1.掌握组合数字电路的设计和实现方法 2.掌握数据选择器的功能和应用方法3.掌握显示译码器的功能和使用方法。二、所用器件本实验用器件除了实验一用到的74LS00外，还有双四选一数据选择器74LS253和显示译码器74LS47，它们的管脚排列如图2-1所示。图2-1三、设计要求1. 用两输入与非门74LS00实现半加器，并通过发光二极管显示输出高低电平，高电平点亮。2. 用双四选一数据选择器74LS253实现全加器。3. 设计测试显示译码器74LS47的方法。 四、实验内容及步骤 1.检查与非门将74LS00电源VCC（14脚）接通5V电源；将集成片中GND端（7脚

7、）接地、然后用万用表测每片中的14脚与7脚之间应有5V电压。其他管脚均悬空，用万用表的电压挡测量各管脚的对地电压，输入端对地应有1.01.4V的电压，而输出的读数大约为0.2V左右。2. 按自行设计的半加器连好电路，也可参考图2-2，然后按表2-1验证其逻辑功能，如实测结果与半加器的功能不符，请自行检查线路排除故障。测试过程中，输入高电平可直接接VCC，低电平直接接地即可。测试完成后电平指示部分电路不要拆，留待以后实验使用（请将这部分电路连接可靠，并放置在合适的位置）图2-2表2-1ABSC000110113. 测试由数据选择器构成的全加器，参考电路如图2-3，图中控制端A1、A0为两个四选一

8、数据选择器所共用，前面冠以“1”的为一个数据选择器的输入和输出端，冠以“2”的为另一个数据选择器。A、B为被加数和加数，C0为低位来的进位，S为和，C1为向上一位的进位。请按表2-2测试其功能（用图2-2中的电平指示电路来显示输出）。图2-3表2-2输 入输出ABC0SC1000001010011100101110111 4. 集成显示译码器功能的测试，74LS47的外引线排列图如图2-1所示。说明：（1） ：试灯输入，时各笔划段全亮，显示字型“8”；（2） ：作输入时为灭灯输入，=0时各笔划段全灭；（3） A、B、C、D（D为最高位）输入二进制码；（4） ：作为输出端使用时为动态灭灯输出，当

9、动态灭灯输入=0，且DCBA=0000时，=0，使所有笔划段全部熄灭。（5） a、b、c、d、e、f、g为各笔划段控制端，低电平输出有效，需配共阳极数码管，数码管外形图、管脚图及与74LS47的连接方法如图2-4所示。测试：按图2-4将数码管与译码器相连，注意一定要接限流电阻，且要布局紧凑，放在面包板的合适位置，在后面的实验中还要用到。按照表2-3对其功能进行测试。图2-4 表2-3控制端BCD8421码显示字型DCBA01/xxxxx10/xxxxx1/0000001/1100001/1x00011/1x00101/1x01001/1x01011/1x01101/1x01111/1x1000

10、1/1x10011/1x10101/1x10111/1x11001/1x11011/1x11101/1x11111/1x注：1.表中的状态在“/”上为输入，在“/”下为输出。2.”x”为任意态。实验三、555定时器应用一、实验目的 1.熟悉555定时器的工作原理。2.掌握利用555定时器组成脉冲电路的方法。 3.掌握D触发器和JK触发器的逻辑功能及其测试方法。二、所用器件555集成定时器、双D触发器74LS74、双J-K触发器74LS112的管脚排列如图 3-1所示图3-1 555、74LS74和74LS112的管脚图三、设计要求1 用555定时器设计一多谐振荡器，输出频率为1kHz的方波。2

11、 用555定时器设计一单稳电路，暂稳态维持时间约为0.7ms，并考虑如何将该时间变为100ms。3 设计测试D触发器特性表的实验步骤。4 利用J-K触发器构成时钟脉冲的二分频和四分频电路。四、实验内容及步骤1 用555电路组成的多谐振荡器图3-2（a）为用555电路组成的多谐振荡器的参考电路，用示波器观察振荡器输出uo和uc的波形，测量出输出脉冲的幅度、周期T、频率f、占空比D，并与理论计算值比较，测量uc的最小值最大值，注意使用示波器的直流耦合方式。该电路应保留，为后边实验提供连续时钟脉冲，所以请连接整齐，并放在面包板的合适位置。图 3-2 2.用555定时器构成的单稳电路如图3-2（b）所

12、示,ui为触发输入信号，可由多谐振荡器(图3-2(a)的输出引来。用示波器同时观察ui和uc及ui和uo的波形，测出暂稳态的维持时间tw，并与理论计算值比较。改变tw，使之等于100ms，并改用轻触开关S来为单稳电路提供输入，电路如图3-3，此电路已成为具有去抖动功能的单脉冲产生电路，测试其tw，确认正确后，也请保留，以备后边实验使用。图 3-33D触发器逻辑功能测试将D触发器的VCC端接+5V电源上，将GND（地端）接到电源的地端，用万用表检查集成片上的5V电压。按表3-1测试D触发器的逻辑功能 观察D触发器的置“0”和置“1”功能（表3-1中1、2两项）用接电源和接地的方法来改变和的状态，

13、D端和CP端任意（此时悬空即可）。用图2-2中的电平指示电路来指示Q的高低。把检测结果填入表3-1。表3-1序号D101xx210xx31100411015111061111D触发器端的控制功能（表3-1中3、4、5、6项）。将和都置为1态，用接电源和接地的方法来改变控制端的状态，将CP端接图3-3中电路的输出，每按一下轻触开关得到一个脉冲。原状态用直接置0和置1端来改变，但务必注意，在置完原状态后，应将强迫置“0”和强迫置“1”端均置为“1”态，例如在做第3项测试时，因为在第二项作完时Q=1，须将端置为“0”，立即使Q=0，即将初态置为“0”，然后应将置为“1”，否则，D和CP端都将无法起作

14、用。当D、按表3-1中每种状态组合时，来一个手动单脉冲（作CP脉冲）后，即得到新状态，把检测结果填入表3-1。3. J-K触发器构成触发器根据J-K触发器的特性方程Qn+1=J，将它转换为触发器的最简单方法就是令J=K=1，测试电路可参考图3-4，连续脉冲取自图3-2(a)的输出，用示波器同时观察CP和Q的波形，注意Q在CP的哪个沿翻转，测量它们的频率关系。在此基础上，用两个J-K触发器构成对时钟脉冲的四分频电路并加以测试。 图3-4 实验四、中规模计数器一、实验目的 1.掌握中规模计数器74LS161和74LS90的功能。 2.熟悉中规模计数器的使用方法。 3.学会中规模计数器的变通应用方法

15、。二、所用器件.可预置的同步中规模2/16进制加法计数器74LS161和2-5分频异步2/10进制计数器74LS90，它们的管脚排列如图8-1所示。图4-1 74LS90和74LS161的管脚图三、设计要求1. 设计74LS90和74LS161功能的测试方法。2. 利用74LS161的预置数功能实现余三编码十进制计数器。四、实验内容及步骤1. 74LS161的功能测试按照表4-1测试74LS161的各项功能,并将结果填入表中。表4-1功能输入输出CPEPETDCBAQDQCQBQA清零0xxxxxxxx预置10xxDCBA保持11xxxx计数1111xxxx测试时，用实验二中接好的显示电路来指

16、示计数器的输出，用电平指示电路指示进位信号RCO的有无，然后参考下列步骤进行测试： (1) 清“0”功能：将置为0态（直接接地即可），其他端任意（可暂时悬空），观察LED是否显示“0”。 （2）预置数功能：令=1（接Vcc）=0时，在将A、B、C、D置为几种不同的状态时，观察显示的数据是否与预置的数相同。(3) 计数和保持功能：令=EP=ET=1时，将图3-3中手动单脉冲电路的输出接至CP，按动轻触开关，观察计数过程，在实验报告中画出状态转换图；同时注意观察何时出现进位信号；在计数器的输出为某一状态时将EP或ET改接低电平，然后加手动脉冲，观察所发生的现象。274LS161接成余三码十进制计数

17、器，可参考图4-2所示电路，CP接手动单脉冲，观察电路的状态变化过程。可以让电路从“0”态开始计数（利用端先清零），加入手动单脉冲，直至计数器的状态出现循环为止。图4-2374LS90功能测试按照表4-2测试74LS90的各项功能,并将结果填入表中。表4-2功能输入输出R01R02S91S92CPACPBQDQCQB QA清零R01+R02=1xxxx置900S91+S92=1xx二分频0000x五分频0000x十进制计数器0000QA测试时，用实验二中接好的显示电路来指示计数器的输出，然后参考下列步骤进行测试： (1) 清“0”功能：将R01或R02置为“1”（直接接+5V即可），其他端任意

18、（可暂时悬空），观察数码管是否显示“0”。 （2）置“9”功能：令R01=R02=0，将S91或S92置为“1”（直接接+5V即可），观察显示的数据是否为“9”。（3） 二分频：令R01=R02=S91=S92=0时，将图3-3中手动单脉冲电路的输出接至CPA，按动轻触开关，观察计数过程（4）五分频：令R01=R02=S91=S92=0时，将图3-3中手动单脉冲电路的输出接至CPB，按动轻触开关，观察计数过程（5）十进制计数器：令R01=R02=S91=S92=0时，将实验三中手动单脉冲电路的输出接至CPA，CPB接QA，按动轻触开关，观察计数过程。然后CPA接连续脉冲（用实验三中提供的或从信

19、号发生器获得），用示波器分别观察QA、QB、QC、QD对应CPA的波形，并用示波器的存储功能将五个波形全部显示在屏幕上。实验五 波形发生电路一、实验目的1. 掌握各种波形发生电路的工作原理；2. 掌握信号波形参数的测量和调整方法二、所用器件本实验将使用三种集成运放：、LM324和TL084，它们的管脚如图5-1所示，LM324和TL084的管脚排列完全相同。图5-1 、LM324和TL084的管脚图三、设计要求1. RC桥式正弦波振荡电路如图5-2所示，要求分析其工作原理，明确各器件的作用，合理选择电阻R、电容C的值，使电路输出正弦波的频率为1kHz。图5-2 RC桥式振荡电路2. 方波、三角

20、波发生电路如图5-3所示，说明电路的组成，分析电路的工作原理，计算输出频率。最后选定电路中相关参数，使三角波的幅值是方波幅值的，它们的频率均为1kHz。图5-3 方波、三角波发生电路四、实验内容及测试要求1. RC桥式正弦波振荡电路按自行设计的实验电路接好电路（集成运放使用），准备进行实验。振荡电路的调整：接通直流稳压电源，用示波器观察振荡电路输出端U o的波形。若无输出，可调节电位器RW，使电路产生正弦振荡，并得到基本不失真的正弦波，然后再进行测量。1） 正反馈系数Fu的测定：用万用表的交流挡测量电压Uo和Uf，算出 2）振荡频率fo的测量：用两种方法测量频率： 用示波器直接读出； 李沙育图

21、形法，将uo送入示波器CH2通道（Y通道），再从信号发生器引出正弦信号（幅度与uo相同或相近）送入CH1通道（X通道），按示波器的main/delayed键，选择XY方式，调整信号发生器输出频率，使之接近输出信号频率，仔细调整，使屏幕上显示一个稳定的椭圆（或圆），此时信号源指示的频率即为振荡器的输出频率。2. 方波、三角波发生器按自行设计的电路接好（集成运放使用LM324），用示波器同时观察Uo和Uo1的波形，如没有波形或波形不正确，请检查电路，排除故障。测量并记录方波和三角波的频率和幅值，并与设计值比较。将电容C减小十倍，重新测量，同时注意观察方波的上升沿和下降沿，测量并记录上升和下降时间（可用示波器的自动时间测量功能直接读取）。然后把集成运放换为TL084，测量结果有何变化，并说明原因。实验