徐海一数字逻辑实验(数字锁)

1、 数字电路与逻辑设计实验毕文艳信息与电气工程系电工电子实验中心一、课程的性质、目的及任务一、课程的性质、目的及任务通过实验通过实验: :1.1.巩固和加深对数字电子技术理论知识的理解；巩固和加深对数字电子技术理论知识的理解；2.2.能综合运用所学知识进行数字电路的综合设计和实践；能综合运用所学知识进行数字电路的综合设计和实践；3.3.进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力、创新研进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力、创新研究能力和严谨的科学作风；究能力和严谨的科学作风；4.4.为毕业设计及工程实践打下良好的基础。为毕业设计及工程实践打下良好的基础。 数字电路与逻辑设计实验数字电路与逻

2、辑设计实验是继是继数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计课课程之后而开设的程之后而开设的独立实验课程独立实验课程，是理论教学的深化和补充，是一门，是理论教学的深化和补充，是一门重要的专业基础课，具有较强的实践性。重要的专业基础课，具有较强的实践性。二、本课程的基本要求二、本课程的基本要求通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：通过本课程的学习，学生应达到下列基本要求：1.1.正确使用电子仪器及设备。正确使用电子仪器及设备。2.2.能独立设计电路、操作及完成实验。能独立设计电路、操作及完成实验。3.3.能准确的读取实验数据，测绘波形曲线，分析实验结果，编写能准确的读取实验数据，测绘波形曲线，分析

3、实验结果，编写完整的实验报告。完整的实验报告。4.4.能独立分析问题和解决问题，具有严谨的科学作风。能独立分析问题和解决问题，具有严谨的科学作风。三、实验方式三、实验方式 本课程是以实验为主的独立课程，实验采用三种方式：本课程是以实验为主的独立课程，实验采用三种方式：第一种方式：第一种方式：在实验室利用实验箱进行在实验室利用实验箱进行硬件电路实验硬件电路实验，重点，重点培养学生掌握实验仪器设备的使用，设计电路并付诸实践的方培养学生掌握实验仪器设备的使用，设计电路并付诸实践的方法、步骤；法、步骤；第二种方式：第二种方式：在机房利用在机房利用EWBEWB软件进行软件进行仿真实验仿真实验，使学生了，

4、使学生了解、熟悉数字电子技术先进的设计手段和方法；解、熟悉数字电子技术先进的设计手段和方法；第三种方式：第三种方式：实验考试前机房实验考试前机房开放实验开放实验，实验考试前为同学，实验考试前为同学提供复习内容，学生按班级与实验室联系确定机房开放时间。提供复习内容，学生按班级与实验室联系确定机房开放时间。在指定时间内，进行实验考试预习。在指定时间内，进行实验考试预习。说明：说明： 1 1本课程以设计性实验为主，实验前学生必须本课程以设计性实验为主，实验前学生必须进行预习，进行预习，无预习报告者无法进行实验。无预习报告者无法进行实验。 2 2实验实验1 1人人1 1组组，在规定的时间内，由学生独立

5、，在规定的时间内，由学生独立完成。完成。 3. 3. 本次实验交上次实验报告。本次实验交上次实验报告。四、实验报告要求四、实验报告要求1 1每个实验完毕后，学生应认真写出一份简洁、规每个实验完毕后，学生应认真写出一份简洁、规范、有见解的实验报告范、有见解的实验报告. .2.2.实验报告内容包括：实验报告内容包括：实验名称、实验目的、设计实验名称、实验目的、设计电路、简要原理、实验结果，实验总结。电路、简要原理、实验结果，实验总结。3 3课程结束时，学生需写出一份课程小结，内容包课程结束时，学生需写出一份课程小结，内容包括对课程的评价、建议和要求，自己的收获和体会。括对课程的评价、建议和要求，自

6、己的收获和体会。 五、实验安排五、实验安排（1616学时）学时）序号序号实实 验验 内内 容容学时学时备注备注11.1. 集成门电路参数测试集成门电路参数测试 2.2.组合逻辑电路设计组合逻辑电路设计：用与非门用与非门设计设计数字密码锁数字密码锁电路电路2硬件硬件2数据选择器、译码器的应用数据选择器、译码器的应用- 三种方法设计全减器（全加器选做）三种方法设计全减器（全加器选做）2仿真仿真3集成触发器及其应用集成触发器及其应用：用用D D触发器设计触发器设计三人智力抢答器三人智力抢答器 （JKJK触发器设计选做触发器设计选做）2硬件硬件4移位寄存器及其应用：移位寄存器及其应用：八位彩灯双向移动

7、控制电路设计八位彩灯双向移动控制电路设计2仿真仿真5计数、译码及显示电路：用计数、译码及显示电路：用290290计数器设计计数器设计6060、2424进制进制 （160160设计选做设计选做）2仿真仿真6实验考试开放实验考试开放4仿真仿真7实验考试实验考试2合计合计16六、评价方式六、评价方式 本课程采用平时考核、期末考试来综合评定学本课程采用平时考核、期末考试来综合评定学生成绩。生成绩。 1.1.基础实验占基础实验占50%50% 2. 2.期末考试占期末考试占50%50%七、主要参考书七、主要参考书数字电路与逻辑设计数字电路与逻辑设计 曹国清曹国清 中国矿业大学出版社中国矿业大学出版社数字电

8、子技术实验指导书数字电子技术实验指导书 电工电子教学实验中心电工电子教学实验中心电子线路设计电子线路设计实验实验测试测试谢自美主编谢自美主编 华中科技大学华中科技大学出版社出版社电子电路实验与仿真电子电路实验与仿真路勇主编路勇主编 清华大学出版社清华大学出版社TTLTTL、COMSCOMS集成电路手册集成电路手册八、实验注意事项八、实验注意事项 遵守遵守学生实验守则学生实验守则。 服从指导老师的管理和安排。服从指导老师的管理和安排。 注意用电安全，确保人身、设备不出意外。注意用电安全，确保人身、设备不出意外。 爱护实验设施及实验器件，人为损坏按价赔偿。爱护实验设施及实验器件，人为损坏按价赔偿。

9、 保持实验环境的整洁，每次实验完成后整理现场。保持实验环境的整洁，每次实验完成后整理现场。第一次实验第一次实验1.1.数字实验逻辑箱的使用数字实验逻辑箱的使用2.2.TTLTTL集成门电路参数测试及功能检测集成门电路参数测试及功能检测3.3.数字密码锁的设计数字密码锁的设计总电源开关总电源开关5V电源插孔电源插孔连续脉冲源连续脉冲源数据灯：高电平点亮数据灯：高电平点亮数据开关数据开关: : 上：上：1 1 下：下：0 0 2. TTL2. TTL集成门电路参数测试及功能检测集成门电路参数测试及功能检测标志标志GNDGNDVCC(5VVCC(5V) )7474系列集成电路系列集成电路使用注意：使

10、用注意：了解各引脚的逻辑功能。了解各引脚的逻辑功能。 正确施加电源（正确施加电源（5V5V、GNDGND）。 双列直插式封装双列直插式封装28 DIP28 DIP1 1 2 23 3141415152828 74LS00（2输入输入4与非门）与非门） 74LS20（4输入输入2与非门）与非门） （地）（地）（地）（地）5V5V注意：注意： 74LS86（2输入输入4异或门异或门） 输入、输出引脚的排列与输入、输出引脚的排列与 74LS00相同相同（空脚）（空脚） 2.2.参参具体电路参考实验讲义具体电路参考实验讲义 内容：内容： 与非逻辑功能测试与非逻辑功能测试 测输出高电平测输出高电平 V

11、VOH(OH(带灯带灯) ) V VOH(OH(空载空载) ) 测输出低电平测输出低电平 V VOLOLABF 0 0 0 1 1 0 1 12.参数测试及功能检测参数测试及功能检测与非门真值表：与非门真值表：F = ( )3.组合逻辑电路分析组合逻辑电路分析 A B F 0 0 0 1 1 0 1 1(3).功能表功能表：(2).表达式表达式：F = ( )(4).电路功能：电路功能：异或电路异或电路(1).电路电路：DCABEK 设输入密码设输入密码ABCD1101时：时：例：例：使能使能E1时：时： 密码正确，开锁密码正确，开锁 K1 。 密码错误，报警密码错误，报警 Z1 。EA B

12、C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 11011 1 1 00 111 1 1 101（3）简化真值表：）简化真值表：DCABEZ 使能使能E0时：不开锁，不报警时：不开锁，不报警 。4. 数字密码锁的设计数字密码锁的设计DCEABEZ（4）表达式：）表达式：（2）状态赋值：）状态赋值：DCABEK （1）.电路模型：电路模型：表达式化简与变换表达式化简与变换密码：密码：1101方法方法1：6个门个门（Z与与K1有有1个公用门）个公用门）方法方法2：5个门个门（Z与与K2有有2个公用门）个公用门）（配项）（配项）密码：密码：1101电路电路全部原变量输入（全部原变量输入（6

13、个门）个门）允许反变量输入（允许反变量输入（5个门）个门）实验要求：设计密码=1111接逻辑开关接灯接灯电路逻辑功能接灯检验表：电路逻辑功能接灯检验表：P8K KZ ZABF 0 0 0 1 1 0 1 11.与非门逻辑功能测试与非门逻辑功能测试与非门真值表：与非门真值表：测输出高电平测输出高电平 ：VOH带灯带灯=( )、VOH空载空载=( ) 测输出低电平测输出低电平 ：VOL =( ) 2.与非门参数测试与非门参数测试(需有电路需有电路)实验报告要求：实验报告要求：一、实验题目一、实验题目 二、实验目的二、实验目的 三、实验器件三、实验器件 三、实验内容三、实验内容F = ( )3.组合

14、逻辑电路分析组合逻辑电路分析 A B F 0 0 0 1 1 0 1 1（3）列功能表：）列功能表：表达式：表达式：F = (与非与非.与非式与非式)-异或电路异或电路（1）电路）电路（2）写表达式）写表达式（4）说明功能）说明功能设输入密码设输入密码ABCD1111时：时：使能使能E1时：时： 密码正确，开锁密码正确，开锁 K1 。 密码错误，报警密码错误，报警 Z1 。EA B C DKZ00010 0 0 0011 0111 1 0 10111 1 1 00 111 1 1 110（3）列真值表）列真值表?KE ABCD?ZE ABCD使能使能E0时：不开锁，不报警时：不开锁，不报警 。

15、4. 组合电路设计组合电路设计-数字密码锁、数字密码锁、DCEABEZ（2）状态赋值：）状态赋值：（1）电路模型：）电路模型：（4）表达式及变换）表达式及变换（5）电路图（注意图形符号）电路图（注意图形符号）6.电路功能验证电路功能验证 7.回答问题回答问题8.实验小结实验小结 P5(简述组合电路分析方法、设计步骤简述组合电路分析方法、设计步骤)第二次第二次 实验预习要求实验预习要求任务：用三种方法实现全减器任务：用三种方法实现全减器 异或门（异或门（74LS8674LS86） 译码器（译码器（74LS13874LS138） 数据选择器（数据选择器（74LS15374LS153） 可用辅助门：

16、可用辅助门：74LS0074LS00、 74LS2074LS20预习要求：预习要求：有完整的电路设计步骤：有完整的电路设计步骤： 变量设定、真值表、变量设定、真值表、降维卡诺图降维卡诺图、 表达式、电路图（表达式和电路一致）。表达式、电路图（表达式和电路一致）。 简述工作原理。简述工作原理。AiAiBiBiCi-1Ci-1SiSiCiCi0 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 01 10 01 11 10 01 10 00 01 10 01 11 11 10 00 00 01 11.变量设定变量设定2.真值表真值表 3. 表达式表达式 4.电路图电路图 （表达式和电路一致）（表达式和电路一致） 74LS138功能表功能表:Si = m (1、2、4、7 ) Ci = m (1、2、3、7 ) AiAiBiBiCi-1Ci-1SiSiCiCi0 00 00 00 01 11 11 11 10 00 01 11 1