数字电路实验课程

数字电路实验课程电工电子实验中心黑龙江大学实验要求当堂交实验交实验报告（第一个下一次课交）不允许迟到，不早退爱护仪器，损坏仪器要赔偿！2实验简介验证性实验---要求自己能验证(预习报告)一共八个实验，第一个实验报告和第二个的一起交，前七个每个10分，最后一个30分，一共100分三部分：输入---逻辑电平；数字电路核心---TTL芯片；输出---电平指示，示波器，数码显示3474LS20二4输入与非门574LS86四2输入异或门674LS00四2输入与非门实验一门电路逻辑功能及测试实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意及地线不能接错。实验中改动接线需断开电源，接好线后再通电实验。图1.1&V12457Vcc146Y71、测试门电路逻辑功能选用双四输入与非门74LS20一只，插入面包板，按图1.1接线、输入端接S1－S4（电平开关输出插口），输出端D1

－D8接显示发光二极管（任意一个）将电平开关按表1.1置位，分别测输出电压及逻辑状态。输入输出1245Y电压(V)HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL表1.182、异或门逻辑功能测试选二输入端四异或门电路74LS86，如图1.2接线，输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。

表1.2输入输出XZYY(V)00001000110011011110101图1.29=1=1=1ABCDZXY&&A311198211B&Y132&Z13121&54612图1.3103、测试逻辑电路的逻辑函数关系10填表1.3，写出逻辑表达式AB表1.311输入AB输出YZLLLHHLHH4、利用与与非门控控制输出出用一片74LS00按图1.4接线。S接任一电电平开关关，用示示波器观观察S对输出脉脉冲的控控制作用用。图1.412&S2311Y4、利用与与非门控控制输出出用一片74LS00按图1.5接线。S接任一电电平开关关，用示示波器观观察S对输出脉脉冲的控控制作用用。图1.513&S465Y&2315.与与非门测测试平均均延迟时时间采用环路路振荡法法测量tpd，输入端端A接入100kHz的固定脉脉冲，用用双踪示示波器观观察输入入端A和输出端端Y的波形，，并测量量它们之之间的相相位差，，计算每每个门电电路的平平均延迟迟时间tpd。图1.6&&&&&&12354161091281131123546111226.用用与非门门组成其其它门电电路用二输入入端四与与非门74LS00组成同或或门（1）写出同同或门表表达式转转化为与与非门逻逻辑表达达式（2）画出逻逻辑电路路图将与与非门转转化成同同或门的的逻辑电电路图（3）自拟实实验步骤骤，将测测试结果果填入表表1.4中表1.4输入AB输出Y000100116.回回答问题题怎样判断断门逻辑辑功能是是否正常常？与非门一一个接连连续脉冲冲，其余余状态什什么时候候允许脉脉冲通过过？什么么时候禁禁止脉冲冲通过？？异或门又又叫可控控反相门门，为什什么？17实验二组组合合逻辑电电路的设设计及功能测测试预习要求求：组合逻辑辑电路的的分析方方法用与非门门和异或或门构成成的半加加器、全全加器的的工作原原理二进制的的运算熟悉组合合逻辑电电路的分分析方法法181.组组合逻辑辑电路功功能测试试用两片74LS00芯片组成成如图电电路，为为便于接接线与检查查，已经经给出芯芯片的编编号与引引脚。（1）A、B、C接S0-S9逻辑电平平中任意意三个。。（2）改变输输入端A、B和C的逻辑状状态，测测试输出出Y1和Y2的值，完完成表2.1。（3）写出输输出端Y1和Y2的逻辑表表达式。。19&&Y&A3110982213121BC&Y1461&Y210982&Y5462&12131115图2.120输入输出ABCY1Y2000001011111110100101010表2.1212、测试用用异或门门（74LS86）和与非非门组成成的半加加器的逻逻辑功能能图2.2根据半加加器的逻逻辑表达达式可知知：半加加器Y是A、B的异或，，而进位Z是A、B相与，故故半加器器可用一一个集成成异或门门和两个个与非门门组成如图2.2。在学习习机上用用异或门门和与门门接成以以上电路路。A、B接电平开关关S，Y、Z接电平显显示，按按表2.2要求改变变A、B状态，填填表。输入A0101B0011输出YZ表2.222&A31102213=12B&C5462S&&&Ai111BiCi-1&2&X32&2&1图2.3&Si2&Ci3X1X2AiBiAiBiAiAiBiBiAiBi+AiBiAiBi+AiBiCi-1&&&Ai111BiCi-1&2&X32&2&1图2.3&Si2&Ci3X1X23、测试全全加器的的逻辑功功能ABCi-1CiSi000010100110001011101111写出图2.3电路的逻辑表达达式2.填写表2.3表2.325设计四人人表决电电路多数赞成成决议通通过，反反之决议议未通过过，表决决结果用用二极管管电平指指示灯显显示若用A、、B、C、D表表示表决决的四人人，用Y表示表表决的结结果，写写出四人人表决电电路的逻逻辑表达达式画出逻辑辑电路图图。在实验箱箱上按设设计的电电路图进进行接线线自拟步骤骤，测试试结果填填到表格格中。2627四人表决决电路的的卡诺图图课后习题题总结组合合逻辑电电路的分分析方法法和设计计方法。。28实验三译译码器器和数据据选择器器29实验目的的熟悉译码码器的逻逻辑功能能。掌握数据据选择器器的逻辑辑功能掌握集成成译码器器和数据据选择器器的应用用3074LS139译码器芯芯片引脚脚图3174LS153数据选择择器芯片片引脚图图将74LS139译码器按按图2.4接线，按按表3.1输入电平平分别置置位，填填输出状状态表。。1、译码器器功能测测试表3.1输入输出使能选择GBAY1Y2Y3Y4HXXLLLLLHLHLLHH图2.4322、译码器器应用将双2-4线译码器器转换为为3-8线译码器器画出转换换电路图图。在学习机机上接线线并验证证设计是是否正确确。设计并填填写该3-8译码器功功能表，，画出输输入、输输出波形形。333、数据选选择器的的测试将双4选1数据选择择器74LS153参照图3.3接线，测测试其功功能并填填写功能能表将学习机机脉冲信信号源中中固定脉脉冲4个不同频频率号接接到数据据选择器器4个输入端端，选择端置置位，使使输出端端可分别别观察到到4种不同频频率脉冲冲信号，，分析上上述实验验结果并并总结数数据选择择器作用用选择端数据输出端输出控制输出BAC0C1C2C3GXXXXXXHLLLXXXLLLHXXXLLHXLXXLLHXXHXLHLXXLXLHLXXHXLHHXXXLLHHXXXHL354.数数据选择择器的应应用将实验箱箱上的四四个固定定连续脉脉冲按图图3.4接到数数据选择择器的四四个输入入端C0、C1、C2和C3，输出出控制端端G以及及选择输输入端B、A的的不同逻逻辑状态态下，分分别观察察输出端端的波形形，将测测试结果果填入表表3.4中。分析输出出端4种种不同频频率脉冲冲信号波波形与选选择输入入端B、、A的关关系，并并总结数数据选择择器作用用。输出控制选择端数据输出端输出GBAC0C1C2C3HXX2550100200LLL2550100200LLL2550100200LLH2550100200LHH2550100200表3.4课后习题题总结译码码器和数数据选择择器的使使用体会会实验四触触发器器R-S，D，J-K39实验目的的熟悉并掌掌握基本本RS触发器的的构成，，工作原理理和功能能测试方方法，熟熟悉并理理解不定的含含义。2.熟悉并掌掌握D-FF和JKFF的逻辑功功能和功功能测试试方法。。3.学会正确确使用触触发器的的集成芯芯片。1、基本R-SFF功能测试试两个TTL与非门首首尾相接接构成的的基本本R-SFF的电路如如图3.1所示试按下面面的顺序序在端端加信信号：图4.1基本R-SFF电路40QG1Rd&&SdQG21Sd，Rd23456基本R-S触发器测测试1.观察并记记录FF的，、、端端的状状态，将将结果填填入下表表4.1中，并说说明在上上述各种种输入状状态下，，FF执行的是是什么功功能？逻辑功能011110115.当、、都都接低电电平时，，观察，，端端的的状态，，当、同同时由由低电平跳为高高电平时时，注意意观察，，端的状状态，重重复3-5次看，端端的状态是是否相同同，以正正确理解解“不定定”状态态的含义义。表4.14142（2）Sd端接低电电平，Rd端加脉冲冲。（3）Sd端接高电电平，Rd端加脉冲冲。（4）连接Sd、Rd，并加脉脉冲。记录并观观察(2)(3)(4)三种情况况下Q，Q端状态。。从中总总结出基基本R-SFF的Q或Q端的状态态改变和和输入端端Sd、Rd的关系。。例子43RDSDQQ000110001111101101002、维持-阻塞型D触发器功功能测试试图4.2DFF逻辑符号号4474LS74双D触发器（（正沿触触发）RdCPDSdQQGNDVcc136214745维持-阻塞型D触发器功功能测试试的实验验步骤(1)分别在Sd、Rd端加低电电平，观察察并记录录Q，Q端的状态。(2)令Sd、Rd端为高电电平，D端分别接接高，低低电平，，用点动脉冲作作为CP，观察并并记录当CP为0、↑、1、↓时Q端的状态变化化。(3)当Sd=Rd=1、CP=0（或CP=1），改变变D端信号，，观察Q端的状态态是否变变化？整理上述述实验数数据，将将结果填入表3.2中。CPD01xx0110xx0111↑00111↑101表4.245令Sd=Rd=1，将D和端相连连，CP加连续脉脉冲，用用双踪示示波器观观察并记记录Q相对与CP的波形。。46473、负边沿沿J-K触发器功功能测试试74LS112双J-K触发器（（负沿触触发）双J-K负边沿触触发器74LS112的逻辑符符号如4.3所示。自拟实验验步骤，，测试其其功能，，并将结结果填入表3.3中。若令令J=K=1时，CP端加连脉脉冲，用用双踪示示波器观观察Q-CP端波形，和和DFF的D和端相连连接时观观察到的的Q端的波形形比较，，有和异异同点？？CPJK

01XXXX10XXXX11↓0X011↓1X011↓X0111↓X11图4.3表3.348RdCPJSdQQGNDVcc156316845K214.触触发发器器功功能能转转换换（1）将将D触发发器器和和J-K触发发器器转转换换成成T’’触发发器器，，列列出出表表达达式式，，画画出出实实验验电电路路图图。。（2）接接入入连连续续脉脉冲冲，，观观察察各各触触发发器器CP及Q端波波形形，，比比较较两两者者关关系系。。（3）自自拟拟实实验验数数据据并并填填写写之之。。496、触触发发器器功功能能转转换换将D触发发器器和和J-K触发发器器转转换换成成触触发发器器，，列列出出表表达达式式，，画画出出实实验验电电路路图图。。接入入连连续续脉脉冲冲，，观观察察各各触触发发器器CP及Q端波波形形，，比比较较两两者者关关系系。。自拟拟实实验验数数据据并并填填写写之之。。50实验验五五时时序序电电路路测测试试及及研研究究51实验验芯芯片片：：74LS00二输输入入端端四四与与非非门门74LS10三输输入入端端三三与与非非门门74LS1944位双双向向移移位位存存储储器器74LS175四D触发发器器52VCCQDQD4DQC3DQCCPRQAQA1D2DQBQBGND74LS175四D触发发器器531DC12DC23DC3CP4DC4“1”74LS175RRRRABCD接LED电平平指指示示灯灯1、自自循循环环移移位位寄寄存存器器—环行行计计数数器器断开开1D和QD，将将A、B、C、D置为为1000，用用单单脉脉冲计计数数，，用用状状态态转转换换图图表表示示各各触触发发器器状状态态。。断开开1D和QD，将将A、B、C、D置为为1100，用用单单脉脉冲计计数数，，用用状状态态转转换换图图表表示示各各触触发发器器状状态态。。541DC12DC23DC3CP4DC4“1”74LS175RRRRABCD接LED电平平指指示示灯灯&&5574LS10三输输入入端端三三与与非非门门562、、测测试试40194的的逻逻辑辑功功能能5774LS194（CD40194）的的引引脚脚图图2153456781413121110958CD40194芯片片功功能能表表59清除模式时钟串行输入输出功能总结CRS1S0CPSLSRD0D1D2D30XX↑XXXXXX111↑XXabcd101↑X0XXXX101↑X1XXXX101↑X0XXXX101↑X0XXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX110↑1XXXXX100↑XXXXXX表5.1寄存存器器功功能能表表3、用用CD40194实现现环环形形计计数数器器自拟拟实实验验电电路路，，用用并并行行送送数数法法输输入入二二进进制制代代码码（（0100），，然然后后实实现现右右移移循循环环，，观观察察寄寄存存器器输输出出状状态态的的变变换换，，填填表表5.260CPQ0Q1Q2Q300100123454、实实现现数数据据的的串串行行、、并并行行转转换换串行行输输入入，，并并行行输输出出61课后后问问题题总结结时时序序电电路路的的特特点点62实验验六六集集成成计计数数器器实验验芯芯片片74LS00二输输入入端端四四与与非非门门1片74LS90二-五-十混混合合进进制制计计数数器器2片实验验内内容容90芯片片的的功功能能测测试试任意意进进制制计计数数器器(1)复位位法法(2)置位位法法(3)45进制制计计数数636474LS00四2输入入与与非非门门6574LS90(二—五—十进进制制异异步步计计数数器器)9(1)9(2)0(2)0(1)66模二二模五五A(CP1)B(CP2)74LS90(二—五—十进进制制异异步步计计数数器器)R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)直接接置置9直接接置置零零6767二进进制制计计数数：：CP1输入入QA输出出五进进制制计计数数：：CP2输入入QDQCQB输出出模二二模五五A(CP1)B(CP2)74LS90(二—五—十进进制制异异步步计计数数器器)R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)68（A）十十进进制制计计数数R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)BA单脉脉冲冲计数数C计数输出QDQCQBQA00000123456789表6.3十进制70（B）二二-五混混合合进进制制计计数数R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)BA单脉脉冲冲计数数C计数输出QAQDQCQB00000123456789表6.2二五进制72七进制计数数-复位法(置零法)R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)B单脉冲计数数C&A74LS90&12543673七进制计数数-置位法(置数法)R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)B单脉冲计数数CA74LS90画出七进制制的

有效效状态状态态转换图注注意进位位！75R0(1)R0(2)S9(1)S9(2)BAR’0(1)R’0(2)S’9(1)S’9(2)B’A’CPC74LS90(1)74LS90(2)&&单脉冲计数45进制计数器器123456课后习题整理实验数数据(45进制的写写前四个状状态和后四四个状态)总结计数器器的使用特特点76实验七555定时器实验仪器实验箱，数数字万用表表，双踪示示波器，实实验箱附件实验芯片NE556双定时器1片电阻、电容容77实验内容555时基电路基基本功能测测试555定时器构成成多谐振荡荡器555定时器构成成单稳态触触发器7879NE5561467891011121314352VCCTR2OUT2R2VC2TH2DIS2TR1GNDDIS1R1VC1OUT1TH1QQ++--A1A2T5K&&RVccTHVC5K5KTRDISGNDOUTNPNTH高电平触发发端TR低电平触发发端R复位端VC电压控制端端DIS放电端OUT输出端VCC电源GND地分压器比较器RS触发器输出缓冲晶体管开关1810UOL饱和>2VCC/3111UOL>VCC/3饱和<2VCC/3>VCC/3不变不变<2VCC/3<VCC/3UOH截止UTHuoTD的状态URQQ++--A1A2T5K&&RVccTHVC5K5KTRDISGNDOUTNPN182RTHTRVCCDISOUTGNDVC+5V+5V2K22K1KLED图7.3基本功能测测试83THTRROUTDISXX00导通>2/3VCC>1/3VCC10导通<2/3VCC>1/3VCC1原状态原状态<2/3VCC<1/3VCC11关断基本功能表表84RTHTRVCCDISOUTGNDVC+5VR2多谐振荡器器R1C2C1R1=15KΩR2=5KΩC1=0.033μFC2=0.1μF1、用示波器器观察并测测量OUT端波形的频频率，和理论估算值值，算出频频率的相对误差值值2、将电阻值值R1改为R1=15KΩ，R2=10KΩ，电容C不变，测量量误差变化。85在电容充电电时，暂稳稳态的持续续时间在电容放电电时，暂稳稳态的持续续时间电路输出的的矩形脉冲冲的周期86RTHTRVCCDISOUTGNDVC+5V单稳态触发发器RC2C1R=10KΩC1=0.01μFC2=0.1μF1、Vi是频率为25KHz左右的方波时，，用双踪示示波器观察并测量量输出脉冲冲的宽度Tw2、调节Vi的频率，分分析并观察输出出端波形的的变化。3、若想使Tw=30μS，怎样调整电路，，测出有关关的参数。。Vi87暂稳态的持持续时间电路输出的的矩形脉冲冲的周期课后习题总结555芯片构成成的基本电电路的使用用方法88实验七555时基电路实验目的的：掌握555定时器的的结构、、工作原原理和应应用电路路掌握NE556芯片的正正确使用用方法学会分析析和测试试555定时器构构成的多多谐振荡荡器和单单稳态触触发器实验器材材：双踪示波波器、数数字万用用表实验器件件：NE556双时定时时器、二二极管、、电阻和和电容891、555时基电路路功能测测试本实验所所用的555时基电路路芯片为为NE556，同一芯芯片上集集成了二二个各自自独立的的555时基电路路，图中中各管脚脚的功能能简述如如下：TH高电平触触发端：：当TH端电平大大于2/3输出端OUT呈低电平平，DIS端导通。。低电平平触发端端：当电电平小于于1/3时，OUT端呈现高高电平，，DIS关断。复复位端：：=0，OUT端输出低低电平，，DIS端导通。。VC控制电压压端：VC接不同的的电压值值可以改改变TH。的触发发电平值值。DIS放电端：：其导通通或关断断为RC回路提供供了放电电或充电电的通路路。图8.1时基电路路556管脚图90功能简图图如图7.2所示，芯芯片的功功能如表表7.1所示图7.2时基电路路功能简简图THOUTDISXXLL导通>2/3Vcc>1/3VccHL导通<2/3Vcc>1/3VccH原状态原状态<2/3Vcc<1/3VccHH关断表7.191按图7.3接线，可可调电压取自自电位器器分压器。按按表8.1逻辑测试其功功能并记记录。图7.3测试接线线图922、555时基电路路构成的的多谐振振荡器电路如图图7.4所示按图接线线。图中中元件参参数如下下：R1=15KΩR2=5KΩC1=0.033μμFC2=0.1μF用示波器器观察并并测量OUT端波形的频率率。和理理论估算算值比较较，算出频率率的相对对误差值值。若将将电阻值改为为R1=15KΩ、R2=10KΩΩ。电容C不变，上上述的数数据有何何变化？？图7.4多谐振荡荡器93根据上述述的实验验原理，，充电回回路的支支路是R1R2C1，放电回回路的支支路是R2C1，将电路路略加修修改，增增加一个个电位器器Rw和两个引引导二极极管，构构成图8.5所示的占占空比可可调的多多谐振荡荡器。其占空比比q为改变变Rw的位置，，可调节节q值。合理选择择元件参参数（电电位器选选用22KΩ），使电电路的占占空比q=0.2，调试正正脉冲宽宽度为0.2ms.调试电路路，测出出所用元元件的数数值，估估算电路路的误差差。图7.5占空比可可调的多多谐振荡荡器943、555构成的单单稳态触触发器实验如图图7.5所示。按图7.5接线，图图中R=10KΩ，=0.01μF，是频率率约为10KHZ左右的方方波时，，用双踪踪示波器器观察OUT端相对于于Vi的波形，，并测出出输出脉脉冲的宽宽度Tw。调节Vi的频率，，分析并并记录观观察的图图7.5单稳态触触发器电电路OUT端波形的的变化。。若想使Tw=10μμs，怎样调调整电路路？测出出此时有有关的参参数值。。图7.5单稳态态触发发器电电路9