数字电子技术实验与实训教程

数字电子技术实验与实训教程梁薇主编内容提要本书是《数字电子技术》的配套教材。书中实验与实训内容丰富，包含原理性、验证性、综合设计性实验与实训。全书分五个部分：第一部分为实验基础知识，介绍了实验基本过程、操作规范、故障检查方法，以及数字集成电路概述、特点、使用与测试方法和数字电路实验箱简介；第二部分为基本实验，安排了门电路逻辑功能与参数测试、组合逻辑电路分析与设计及其应用、触发器及其应用、时序逻辑电路分析与应用、555定时器的应用、D/A与A/D转换器等9个实验内容；第三、四部分为综合设计性实训，安排了智力竞赛抢答器、电子秒表、拔河游戏机、31/2位直流数字电压表等8个综合设计性实训内容；第五部分为EWB及数字电路实验仿真，介绍了用EWB软件对数字电路实验进行仿真测试和设计。本书可作为高职高专院校电子、电气、机电、计算机、通信等专业的教材，也可作为其他专业学习数字电子技术的参考书。前言数字电子技术实验与实训是高职高专工科院校实践教学环节中一门重要课程。这门课程将电子技术基础理论与实际操作有机地联系起来，加深学生对所学理论课程的理解，逐步培养和提高学生的实验能力、实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力，以及创新思维能力和理论联系实际的能力。本书根据《数字电子技术》各章节的内容，同时总结了以往的实验教学经验，并按照当前教学改革的要求编写。本书由实验基本知识、基本实验、综合性实训、设计性实训、EWB及数字电路实验仿真和附录六部分组成。第一部分及后面附录部分，编集了实验的基本过程、实验操作规范、故障检查方法、有关的实验器件和设备的使用方法以及常用数字集成电路引脚图，对如何正确进行实验操作和如何使用实验设备及元器件提供参考和帮助。第二部分数字电路基本实验是本书的重点，实验内容基本覆盖整个课程的教学内容，并且遵从循序渐进的原则，使学生掌握典型数字电路的分析与设计、安装与测试的方法，以及数字集成芯片和常用电子仪器设备的使用方法，培养学生的基本技能和动手实践。第三、四部分是综合设计性的实验，以突出应用性，体现一定的趣味性，培养学生的综合能力和创新能力。第五部分为数字电路的计算机仿真，介绍了用EWB软件对数字电路实验进行仿真设计。本书由芜湖职业技术学院梁薇老师主编、杨勇老师参编。第一、二、三、四部分和附录由梁薇编写，第五部分由杨勇编写。全书由芜湖职业技术学院张学亮副教授主审。由于时间仓促和编者水平有限，书中难免有不妥和错误之处，敬请读者批评指正。编者2004年8月目录第一部分实验基础知识一.实验的基本过程-----------------------------------------1二.实验操作规范和故障检查方法-----------------------------2三.数字集成电路概述、特点及使用须知-----------------------4四.数字逻辑电路的测试方法---------------------------------6五.数字电路实验箱（Dais—2B型）简介----------------------6第二部分基本实验实验一门电路逻辑功能测试及逻辑变换---------------------9实验二TTL与非门的静态参数测试-------------------------13实验三组合逻辑电路的分析与设计-------------------------17实验四组合逻辑电路的应用-------------------------------20实验五触发器及其应用-----------------------------------22实验六时序逻辑电路的分析与应用-------------------------25实验七计数器及其应用-----------------------------------28实验八555定时器的应用----------------------------------32实验九D/A、A/D转换器----------------------------------37第三部分综合性实训实训一智力竞赛抢答器-----------------------------------41实训二电子秒表-----------------------------------------43实训三拔河游戏机---------------------------------------47实训四31/2位直流数字电压表-----------------------------51第四部分设计性实训实训一简易数字控制电路-----------------------------------56实训二简易数字计时电路-----------------------------------57实训三电梯楼层显示电路-----------------------------------58实训四循环灯电路-----------------------------------------59第四部分EWB及数字电路实验仿真-----------------------------61一.EWB的使用方法------------------------------------------61二.EWB软件与数字电路实验仿真测试和设计--------------------68实验一半加器设计------------------------------------------68实验二四选一数据选择器的设计------------------------------71实验三触发器设计------------------------------------------74实验四计数器设计------------------------------------------78实验五计时电路设计----------------------------------------81实验六电子抢答器设计--------------------------------------82附录常用数字集成电路汇编-----------------------------------84参考文献------------------------------------------------90第一部分实验基础知识随着科学技术的发展，数字电子技术在各个科学领域中都得到了广泛的应用，它是一门实践性很强的技术基础课，在学习中不仅要掌握基本原理和基本方法，更重要的是学会灵活应用。因此，需要配有一定数量的实验，才能掌握这门课程的基本内容，熟悉各单元电路的工作原理，各集成器件的逻辑功能和使用方法，从而有效地培养学生理论联系实际和解决实际问题的能力，树立科学的工作作风。一.实验的基本过程实验的基本过程，应包括：确定实验内容、选定最佳的实验方法和实验线路、拟出较好的实验步骤、合理选择仪器设备和元器件、进行连接安装和调试、最后写出完整的实验报告。在进行数字电路实验时，充分掌握和正确利用集成器件及其构成的数字电路独有的特点和规律，可以收到事半功倍的效果，对于完成每一个实验，应做好实验预习、实验记录和实验报告等环节。实验预习认真预习是做好实验的关键。预习好坏，不仅关系到实验能否顺利进行，而且直接影响实验效果。预习应按本教材的实验预习要求进行，在每次实验前首先要认真复习有关实验的基本原理，掌握有关器件使用方法，对如何着手实验做到心中有数，通过预习还应做好实验前的准备，写出一份预习报告，其内容包括：1.绘出设计好的实验电路图，该图应该是逻辑图和连线图的混合，既便于连接线，又反映电路原理，并在图上标出器件型号、使用的引脚号及元件数值，必要时还须用文字说明。2.拟定实验方法和步骤。3.拟好记录实验数据的表格和波形座标。4.列出元器件单。实验记录实验记录是实验过程中获得的第一手资料。测试过程中所测试的数据和波形必须和理论基本一致，所以记录必须清楚、合理、正确，若不正确，则要现场及时重复测试，找出原因。实验记录应包括如下内容：1.实验任务、名称及内容。2.实验数据和波形以及实验中出现的现象，从记录中应能初步判断实验的正确性。3.记录波形时，应注意输入、输出波形的时间相位关系，在座标中上下对齐。4.实验中实际使用的仪器型号和编号以及元器件使用情况。实验报告实验报告是培养学生科学实验的总结能力和分析思维能力的有效手段，也是一项重要的基本功训练，它能很好地巩固实验成果，加深对基本理论的认识和理解，从而进一步扩大知识面。实验报告是一份技术总结，要求文字简洁，内容清楚，图表工整。报告内容应包括实验目的、实验内容和结果、实验使用仪器和元器件以及分析讨论等，其中实验内容和结果是报告的主要部分，它应包括实际完成的全部实验，并且要按实验任务逐个书写，每个实验任务应有如下内容：1.实验课题的方框图、逻辑图（或测试电路）、状态图，真值表以及文字说明等，对于设计性课题，还应有整个设计过程和关键的设计技巧说明。2.实验记录和经过整理的数据、表格、曲线和波形图，其中表格、曲线和波形图应充分利用专用实验报告简易座标格，并且三角板、曲线板等工具描绘，力求画得准确，不得随手示意画出。3.实验结果分析、讨论及结论，对讨论的范围，没有严格要求，一般应对重要的实验现象、结论加以讨论，以便进一步加深理解，此外，对实验中的异常现象，可作一些简要说明，实验中有何收获，可谈一些心得体会。二.实验中操作规范和常见故障检查方法实验中操作的正确与否对实验结果影响甚大。因此，实验者需要注意按以下规程进行。1.搭接实验电路前，应对仪器设备进行必要的检查校准，对所用集成电路进行功能测试。2.搭接电路时，应遵循正确的布线原则和操作步骤（即要按照先接线后通电，做完后，先断电再拆线的步骤）。3.掌握科学的调试方法，有效地分析并检查故障，以确保电路工作稳定可靠。4.仔细观察实验现象，完整准确地记录实验数据并与理论值进行比较分析。5.实验完毕，经指导教师同意后，可关断电源拆除连线，整理好放在实验箱内，并将实验台清理干净、摆放整洁。布线原则和故障检查时实验操作的重要问题。(一)布线原则：应便于检查、排除故障和更换器件。在数字电路实验中，有错误布线引起的故障，常占很大比例。布线错误不仅会引起电路故障，严重时甚至会损坏器件，因此，注意布线的合理性和科学性是十分必要的，正确的布线原则大致有以下几点：1.接插集成电路芯片时，先校准两排引脚，使之与实验底板上的插孔对应，轻轻用力将芯片插上，然后在确定引脚与插孔完全吻合后，再稍用力将其插紧，以免集成电路的引脚弯曲，折断或者接触不良。2.不允许将集成电路芯片方向插反，一般IC的方向是缺口（或标记）朝左，引脚序号从左下方的第一个引脚开始，按逆时钟方向依次递增至左上方的第一个引脚。3.导线应粗细适当，一般选取直径为0.6～0.8mm的单股导线，最好采用各种色线以区别不同用途，如电源线用红色，地线用黑色。4.布线应有秩序地进行，随意乱接容易造成漏接错接，较好的方法是接好固定电平点，如电源线、地线、门电路闲置输入端、触发器异步置位复位端等，其次，在按信号源的顺序从输入到输出依次布线。5.连线应避免过长，避免从集成器件上方跨接，避免过多的重叠交错，以利于布线、更换元器件以及故障检查和排除。6.当实验电路的规模较大时，应注意集成元器件的合理布局，以便得到最佳布线，布线时，顺便对单个集成器件进行功能测试。这是一种良好的习惯，实际上这样做不会增加布线工作量。7.应当指出，布线和调试工作是不能截然分开的，往往需要交替进行，对大型实验元器件很多的，可将总电路按其功能划分为若干相对独立的部分，逐个布线、调试（分调），然后将各部分连接起来（联调）。(二)故障检查实验中，如果电路不能完成预定的逻辑功能时，就称电路有故障，产生故障的原因大致可以归纳以下四个方面：1.操作不当（如布线错误等）2.设计不当（如电路出现险象等）3.元器件使用不当或功能不正常4.仪器（主要指数字电路实验箱）和集成器件本身出现故障。因此，上述四点应作为检查故障的主要线索，以下介绍几种常见的故障检查方法：1.查线法：由于在实验中大部分故障都是由于布线错误引起的，因此，在故障发生时，复查电路连线为排除故障的有效方法。应着重注意：有无漏线、错线，导线与插孔接触是否可靠，集成电路是否插牢、集成电路是否插反等。2.观察法：用万用表直接测量各集成块的Vcc端是否加上电源电压；输入信号、时钟脉冲等是否加到实验电路上，观察输出端有无反应。重复测试观察故障现象，然后对某一故障状态，用万用表测试各输入/输出端的直流电平，从而判断出是否是插座板、集成块引脚连接线等原因造成的故障。3.信号注入法在电路的每一级输入端加上特定信号，观察该级输出响应，从而确定该级是否有故障，必要时可以切断周围连线，避免相互影响。4.信号寻迹法在电路的输入端加上特定信号，按照信号流向逐级检查是否有响应和是否正确，必要时可多次输入不同信号。5.替换法对于多输入端器件，如有多余端则可调换另一输入端试用。必要时可更换器件，以检查器件功能不正常所引起的故障。6.动态逐线跟踪检查法对于时序电路，可输入时钟信号按信号流向依次检查各级波形，直到找出故障点为止。7.断开反馈线检查法对于含有反馈线的闭合电路，应该设法断开反馈线进行检查，或进行状态预置后再进行检查。以上检查故障的方法，是指在仪器工作正常的前提下进行的，如果实验时电路功能测不出来，则应首先检查供电情况，若电源电压已加上，便可把有关输出端直接接到0—1显示器上检查，若逻辑开关无输出，或单次CP无输出，则是开关接触不好或是内部电路坏了，一般就是集成器件坏了。需要强调指出，实验经验对于故障检查是大有帮助的，但只要充分预习，掌握基本理论和实验原理，就不难用逻辑思维的方法较好地判断和排除故障。三、数字集成电路概述、特点及使用须知(一)概述当今，数字电子电路几乎已完全集成化了。因此，充分掌握和正确使用数字集成电路，用以构成数字逻辑系统，就成为数字电子技术的核心内容之一。集成电路按集成度可分为小规模、中规模、大规模和超大规模等。小规模集成电路（SSI）是在一块硅片上制成约1～10个门，通常为逻辑单元电路，如逻辑门、触发器等。中规模集成电路（MSI）的集成度约为10～100门/片，通常是逻辑功能电路，如译码器、数据选择器、计数器、寄存器等。大规模集成电路（LSI）的集成度约为100门/片以上，超大规模（VLSI）约为1000门/片以上，通常是一个小的数字逻辑系统。现已制成规模更大的极大规模集成电路。数字集成电路还可分为双极型电路和单极型电路两种。双极型电路中有代表性的是TTL电路；单极型电路中有代表性的是CMOS电路。国产TTL集成电路的标准系列为CT54/74系列或CT0000系列，其功能和外引线排列与国际54/74系列相同。国产CMOS集成电路主要为CC（CH）4000系列，其功能和外引线排列与国际CD4000系列相对应。高速CMOS系列中，74HC和74HCT系列与TTL74系列相对应，74HC4000系列与CC4000系列相对应。部分数字集成电路的逻辑表达式、外引线排列图列于附录中。逻辑表达式或功能表描述了集成电路的功能以及输出与输入之间的逻辑关系。为了正确使用集成电路，应该对它们进行认真研究，深入理解，充分掌握。另外，还应对使能端的功能和连接方法给以充分的注意。必须正确了解集成电路参数的意义和数值，并按规定使用。特别是必须严格遵守极限参数的限定，因为即使瞬间超出，也会使器件遭受损坏。下面具体说明集成电路的特点和使用须知。(二)TTL器件的特点1．输入端一般有钳位二极管，减少了反射干扰的影响；2．输出电阻低，增强了带容性负载的能力；3．有较大的噪声容限；4．采用+5V的电源供电。为了正常发挥器件的功能，应使器件在推荐的条件下工作，对CT0000系列（74LS系列）器件，主要有：（1）电源电压应4.75～5.25V的范围内。（2）环境温度在00C～700C之间。（3）高电平输入电压VIH>（5）工作频率不能高，一般的门和触发器的最高工作频率约30MHZ左右。TTL器件使用须知：1．电源电压应严格保持在5V±10%的范围内，过高易损坏器件，过低则不能正常工作，实验中一般采用稳定性好、内阻小的直流稳压电源。使用时，应特别注意电源与地线不能错接，否则会因过大电流而造成器件损坏。2．多余输入端最好不要悬空，虽然悬空相当于高电平，并不能影响与门（与非门）的逻辑功能，但悬空时易受干扰，为此，与门、与非门多余输入端可直接接到Vcc上，或通过一个公用电阻（几千欧）连到Vcc上。若前级驱动能力强，则可将多余输入端与使用端并接；不用的或门、或非门输入端直接接地，与或非门不用的与门输入端至少有一个要直接接地，带有扩展端的门电路，其扩展端不允许直接接电源。3．输出端不允许直接接电源或接地（但可以通过电阻与电源相连）；不允许直接并联使用（集电极开路门和三态门除外）。4．应考虑电路的负载能力（即扇出系数），要留有余地，以免影响电路的正常工作。扇出系数可通过查阅器件手册或计算获得。5．在高频工作时，应通过缩短引线、屏蔽干扰源等措施，抑制电流的尖峰干扰。（三）CMOS数字集成电路的特点1．静态功耗低：电源电压VDD=5V的中规模电路的静态功耗小于100μW，从而有利于提高集成度和封装密度，降低成本，减小电源功耗。2．电源电压范围宽：4000系列CMOS电路的电源电压范围为3～18V，从而使选择电源的余地大，电源设计要求低。3．输入阻抗高：正常工作的CMOS集成电路，其输入端保护二极管处于反偏状态，直流输入阻抗可大于100MΩ，在工作频率较高时，应考虑输入电容的影响。4．扇出能力强：在低频工作时，一个输出端可驱动50个以上的CMOS器件的输入端，这主要因为CMOS器件的输入电阻高的缘故。5．抗干扰能力强：CMOS集成电路的电压噪声容限可达电源电压的45%，而且高电平和低电平的噪声容限值基本相等。6．逻辑摆幅大：空载时，输出高电平VOH＞（VDD-0.05V）,输出低电平VOL＜（VSS+0.05V）。CMOS集成电路还有较好的温度稳定性和较强的抗辐射能力。不足之处是，一般CMOS器件的工作速度比TTL集成电路低，功耗随工作频率的升高而显著增大。CMOS器件的输入端和VSS之间接有保护二极管，除了电平变换器等一些接口电路外，输入端和正电源VDD之间也接有保护二极管，因此，在正常运转和焊接CMOS器件时，一般不会因感应电荷而损坏器件。但是，在使用CMOS数字集成电路时，输入信号的低电平不能低于（VSS-0.5V），除某些接口电路外，输入信号的高电平不得高于（VDD+0.5V），否则可能引起保护二极管导通，甚至损坏进而可能使输入级损坏。CMOS器件使用须知：1．电源连接和选择：VDD端接电源正极，VSS端接电源负极（地）。绝对不许接错，否则器件因电流过大而损坏。对于电源电压范围为3V～18V系列器件。如CC4000系列，实验中VDD通常接+5V电源。VDD电压选在电源变化范围的中间值，例如电源电压在8～12V之间变化，则选择VDD=10V较恰当。CMOS器件在不同的VDD值下工作时，其输出阻抗、工作速度和功耗等参数都有所变化，设计中须考虑。2．输入端处理：多余输入端不能悬空。应按逻辑要求接VDD或接VSS，以免受干扰造成逻辑混乱，甚至还会损坏器件。对于工作速度要求不高，，而要求增加带负载能力时，可把输入端并联使用。对于安装在印刷电路板上的CMOS器件，为了避免输入端悬空，在电路板的输入端应接入限流电阻RP和保护电阻R，当VDD=+5V时，RP取5.1KΩ，R一般取100KΩ～1MΩ。3．输出端处理：输出端不允许直接接VDD或VSS，否则将导致器件损坏，除三态（TS）器件外，不允许两个不同芯片输出端并联使用，但有时为了增加驱动能力，同一芯片上的输出端可以并联。4．对输入信号VI的要求：VI的高电平VIH＜VDD，VIL的低电平VIL小于电路系统允许的低电压；当器件VDD端未接通电源时，不允许信号输入，否则将使输入端保护电路中的二极管损坏。四、数字逻辑电路的测试方法(一)组合逻辑电路的测试组合逻辑电路测试的目的是验证其逻辑功能是否符合设计要求，也就是验证其输出与输入的关系是否与真值表相符。1．静态测试静态测试是在电路静止状态下测试输出与输入的关系。将输入端分别接到逻辑电平开关上，用电平显示灯分别显示各输入和输出端的状态。按真值表将输入信号一组一组地依次送入被测电路，测出相应的输出状态，与真值表相比较，借以判断此组合逻辑电路静态工作是否正常。2．动态测试动态测试是测量组合逻辑电路的频率响应。在输入端加上周期性信号，用示波器观察输入、输出波形。测出与真值表相符的最高输入脉冲频率。(二)时序逻辑电路的测试时序逻辑电路测试的目的是验证其状态的转换是否与状态图或时序图相符合。可用电平显示灯、数码管或示波器等观察输出状态的变化。常用的测试方法有两种，一种是单拍工作方式：以单脉冲源作为时钟脉冲，逐拍进行观测，来判断输出状态的转换是否与状态图相符。另一种是连续工作方式：以连续脉冲源作为时钟脉冲，用示波器观察波形，来判断输出波形是否与时序图相符。五、数字电路实验箱（Dais-2B型）简介数字电路实验箱广泛用于以集成电路为主要器件的数字电子电路实验中，也用于数字电路的设计中。(一)组成1．箱内设有8P、14P、16P、20P、24P、28P、40P共24个IC插座，装有两只可调电位器1KΩ和10KΩ，还有一些大、小圆孔插座，供插电阻、电容及实验接线等使用，实验接线时，只要拿锁紧插头线相互连接即可。2．箱内配有直流电源：+5V/2.5A、±12V/O.5A；信号源：提供三组方波信号，一组单脉冲P1～P3;一组频率可选1HZ、10HZ、100HZ、1KHZ、10KHZ、1MHZ的连续方波;一组T1～T43．提供一组6位LED显示器、16位逻辑电平输入开关、16位二进制电平显示灯。(二)面板图Dais-2B型数字电路实验箱由Dais-A和Dais-B两部分组成。Dais-A为通用电路区，Dais-B为实验区。Dais-A通用电路区(箱座)Dais-B实验区(箱盖)IC插座（8P-40P）24个直流电源IC插座（8P-40P）24个直流电源模拟电路设定区插孔六位LED显示器电源十六位电平显示灯3...个–12V.+5V十六位逻辑电平开关IC插面电位器座◎◎时序发生器实包1K10K验区板单脉冲源连续脉冲源（（三）通用电路区简介1．六位二—十进制七段译码显示器：由七段译码器（CD4511）与数码管组成。当向CD4511输入端DCBA（8421）输入4位二进制数码（D为最高位，A为最低位）时，数码管相应显示0、1、2、3……。2．十六位二进制0-1电平显示灯：由发光二极管及其驱动电路（74LS04）组成。接高电平时，发光二极管红灯泡亮，表示逻辑“1”；接低电平时绿灯泡亮，表示逻辑“0”。3．十六位逻辑电平开关：当开关往上打时，产生逻辑高电平“1”；当开关往下打时，产生逻辑低电平“0”。4．单脉冲源P1、P2、P3：由控制按钮和基本RS触发器（74LS00构成的触发器）组成。每按一次按钮，一个输出端输出一个正脉冲P，另一个输出一个负脉冲。5．连续脉冲源：由16MHZ晶振、74LS04、74LS74、74LS390等元件组成多谐振荡器和分频器，产生1MHZ、100KHZ、10KHZ、1KHZ、100HZ、10HZ、1HZ的方波信号，作为时钟脉冲、计数脉冲使用。6．时序发生器及启停电路：由74LS08、74LS20、74LS00、74LS04、74LS175、74LS74等元件组成。MF为时钟输入端，出厂时已接在1MHZ位置。T1、T2、T3、T4为时序信号输出端，TJ开关为单拍和连续输出时序信号选择开关，当开关往下打时，T1～T2输出单拍信号；当开关往上打时，T1～T4输出连续信号，为清零输入端。QD和端为单拍输入控制端。（四）实验区简介实验区分布在Dais-A、Dais-B两块板上，共有24个集成电路（8P～40P）（IC）插座，大部分IC插座电源线地线已连接好，有几个插座电源线地线未接，是供电源线地线不在对角线位置的集成电路使用。另有电阻、电容、二极管、三极管插孔及电位器等模拟电路设定区，供脉冲电路、模拟电路实验使用。实验时用专用锁紧式叠插针，插入时顺时针转20～30度，不要太用力。拆除时，逆时针转20～30度，不要直接拉导线，以免损坏导线。导线长度的选择要合理，不要太长，同时尽量多用几种颜色。第二部分基本实验实验一门电路逻辑功能测试及逻辑变换一．实验目的：1.掌握集成门电路的逻辑功能及测试方法。2.掌握集成门电路的逻辑变换。3.熟悉数字电路实验箱、数字万用表、双踪示波器的使用方法。二．实验仪器及器件：1.数字电路实验箱1台2.双踪示波器1台3.数字万用表1块4.器件：74LS20双4输入与非门1片74LS27三3输入或非门1片 74LS86四2输入异或门1片74LS00四2输入与非门2片三．实验预习：1.复习各种门电路的逻辑符号、逻辑函数式、真值表。2.查出实验所用集成电路的外引脚线排列图，熟悉其引脚线位置及各引脚线用途。四．实验原理：1.测试门电路的逻辑功能有两种方法：（1）静态测试法：就是给门电路输入端加固定高、低电平，用万用表、发光二极管等测输出电平。（2）动态测试法：就是给门电路输入端加一串脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的关系。2.门电路的逻辑功能：（1）与非门的逻辑功能：有0出1，全1出0。与非门的逻辑函数式：Y=AB74LS20为双4输入与非门,即在一块集成块内含有二个互相独立的与非门,每个与非门有4个输入端。如图（a）所示。（2）或非门的逻辑功能：有1出0，全0出1。或非门的逻辑函数式：Y=A+B74LS27为三3输入或非门,即在一块集成块内含有三个互相独立的或非门,每个或非门有3个输入端。如图（b）所示。（3）异或门的逻辑功能：相同出0，相反出1。异或门的逻辑函数式：Y=A⊕B=AB+AB74LS86为四2输入异或门，即在一块集成块内含有四个互相独立的异或门,每个异或门有2个输入端。如图（c）所示。1231234567141312111098VCC2D2CNC2B2A2Y1A1BNC1C1D1YGND&&(a)74LS201234567141312111098VCC1C1Y3C3B3A3Y1A1B2A2B2C2YGND(b)74LS27≥1≥1≥11234567141312111098VCC4B4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND=1=1=1=1(c)74LS863.门电路的逻辑变换：就是用与非门等组成其它门电路。方法：先对其它门电路的函数式用摩根定理等公式变换成与非式，再画出相应逻辑图，然后用与非门实现之。五．实验内容：实验前先检查实验箱电源是否正常，然后选择实验用的集成电路，按接线图连线。特别注意Vcc及地线不能接错。线接好后经指导教师检查无误方可通电。实验中改动接线必须先断开电源，接好线后再通电实验。1.用静态法测试门电路的逻辑功能(1)测出双4输入与非门74LS20的真值表：按图2.1.2接线，二个输入端A、B接电平开关（K1～K16中任选二个）,另二个输入端悬空，输出端Y接一个电平显示灯（L1～L16中任选一个）。将电平开关按表2.1图2.1.2AABY&vVV悬空输入输出ABY电压(V)00011011(2)测出三3输入或非门74LS27的真值表：按图2.1.3接线，输入端A、B接电平开关，输出端Y接电平显示灯，分别测出各种输入状态下的输出状态和输出电压，填入表2.1图2.1.3Y≥Y≥1VAB输出ABY电压(V)00011011(3)测出四2输入异或门74LS86的真值表：按图2.1.4接线，输入端A、B接电平开关，输出端Y接电平显示灯，分别测出各种输入状态下的输出状态和输出电压，填入表2.1图2.1.4AABY=1V输出ABY电压(V)000110112.门电路的逻辑变换(1)用与非门构成或门，测出其真值表加以验证：用一片四2输入与非门74LS00构成或门Y1=A+B=，画出逻辑电路图，并在图中标明芯片引脚号，按图接好线后，测试并填入表2.1.4中。表2.1输入输出ABY1电压(V)Y2电压(V)00011011(2)用与非门74LS00构成同或门：将同或门函数式转化为与非门函数式Y2，画出逻辑图，并在图中标明芯片引脚号，按图接线，测试并填入表中。3.用动态法测试与非门的控制作用用一片74LS00按图2.1.5接线，一个输入端K接任一电平开关，另一个输入端输入连续脉冲(f=1KHZ)，将K分别置1和置0K图2.1&&KY表K=0K=1输入波形输出波形输入波形输出波形六．实验报告：1.按各步骤要求填表,并画逻辑图和标出集成块引脚号。2.回答问题：(1)怎样判断门电路逻辑功能是否正常？(2)由实验结果说明控制门的作用。 实验二TTL与非门的静态参数测试一．实验目的：1.掌握TTL与非门电路主要参数和电压传输特性的测试方法。2.熟悉数字电路实验箱、数字万用表的使用。二．实验仪器及器件：1.数字电路实验箱1台2.数字万用表1块3.器件：74LS00四2输入与非门1片电阻：200Ω1个三．实验预习：复习TTL与非门的逻辑功能、主要参数和电压传输特性。四．实验原理：TTL与非门电路是目前较为普遍的一种集成门电路。本实验采用四2输入与非门74LS00，即在一块集成块内含有四个互相独立的与非门,每个与非门有2个输入端。其电路图、逻辑符号及引脚排列如图(a)、(b)、(c)所示。T4T4ABR13kΩT3T2T1YR4100Ω+VCC(+5V)T5(a)R2750ΩR3360ΩR53kΩ(c)74LS001234567141312111098VCC4B4A4Y3B3A3Y1A1B1Y2A2B2YGND&&&&与非门的逻辑功能：有0出1,全1出0。与非门的逻辑函数式：Y=AB对于使用集成电路者来说，所关心的是集成门电路从导通到截止所需要的转换条件其所表现出来的转换特性，诸如开门电平、输出高电平、输出低电平等这样一些静态参数，以及诸如平均传输延迟时间一类动态参数的测量，图所示为与非门电路的转换特性（电压传输特性）曲线，它表示输入由低电平变到高电平时输出电平的相应变化，所有这些都是选择和设计电路所必须了解的。图uuiuo0voffvon2.7v0.5v五．实验内容：1.测试TTL与非门的静态参数：（1）低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH及静态平均功耗：与非门处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。ICCL：指所有输入端悬空，输出端空载时，电源提供器件的电流。也称空载导通电流。测试电路如图（a）所示。ICCH：指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，电源提供器件的电流。也称空载截止电流。测试电路如图（b）所示。 ：为电路空载导通功耗POn和空载截止功耗POff的平均值。其值为：（通常POn＞POff）74LS00174LS001234567141312111098mAVCC(+5V)(a)+-ICCL74LS001234567141312111098mAVCC(+5V)(b)+-ICCH（2）输入短路电流IIS和输入漏电流IIH：IIS（或IIL）：指被测输入端接地，其余输入端和输出端悬空时，由被测输入端流出的电流。也称低电平输入电流。在由多级门构成的电路中，IIS相当干前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流。因此，IIS关系到前级门的灌电流负载能力，IIS越小，前级门带负载的个数就越多。测试电路如图（a）所示。IIH：指被测输入端接高电平，其余输入端接地，输出端悬空时，流入被测输入端的电流。也称高电平输入电流。在由多级门构成的电路中，它相当于前级门输出高电平时，前级门的拉电流负载。IIH的大小关系到前级门的拉电流负载能力，IIH越小，前级门电路带负载的个数就越多。实际上，因IIH较小，难以测量，一般免测试此项。测试电路如图（b）所示。μAVμAVCC(+5V)＆（b）+-IIHmAVCC(+5V)＆（a）+-IIS（3）输出高电平UOH和输出低电平UOL：UOH（或USH）：是任一输入端接低电平时的输出端电平。测试电路如图（a）所示。通常UOH≥2.7V。UOL（或USL）：是输入端全为高电平，输出端满载时的输出电平。测试电路如图（b）所示。门的输入端全部悬空。设扇出系数NO为8，每个负载门的输入低电平IIL为1.6mA，则满载电流IOL=8×Ω的电位器将IOL调到此值。通常UOL≤0.5V。VVCC(+5V)VVCC(+5V)＆（a）+-UOHVCC(+5V)＆（b）+V-UOL200ΩRL1KΩmAIOL+-（4）扇出系数NO：NO：指门电路带动同类门的个数。它是衡量门电路负载能力的一个参数。TTL与非门有两种不同性质的负载，即灌电流负载和拉电流负载，因此，有两种扇出系数，即低电平扇出系数NOL和高电平扇出系数NOH。通常IIH＜IIL，则NOH＞NOL，故常以NOL作为门的扇出系数。NOL的测试电路如图（b）所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载RL，调节RL使IOL增大，UOL随之增高，当UOL达到0.5V时的IOL就是允许灌入的最大负载电流，则：NOL=IOL/IIL。通常NOL≥8。将上述所有测试结果记入表中：表ICCL(mA)ICCH(mA)(mW)IIS(mA)IIH(μA)UOH(V)UOL(V)NO2.测试TTL与非门的电压传输特性：电压传输特性：指门的输出电压uo随输入电压ui而变化的曲线uo=f（ui）。由电压传输特性可读出门电路的一些重要参数，如输出高电平UOH、输出低电平UOL、关门电平VOff、开门电平VON、阈值电平UTH及抗干扰容限UNL、UNH等值。测试电路如图所示，采用逐点测试法，即缓慢地调节RW，逐点测得ui及uoVOVVOVCC(+5V)＆+-Vi+-RW10KΩ表ui(V)00.20.40.60.811.522.533.54…uo(V)六．实验报告：1.画出所有测试电路，记录、整理实验数据，并对结果进行分析。2.画出实测的电压传输特性曲线，并从中读出各有关参数值。七．注意事项：1.TTL门电路对电源电压VCC要求较严，VCC只允许在+5V±10%的范围内工作，超过5.5V将损坏器件，低于4.5V器件的逻辑功能不正常。2.用数字万用表测量电流、电压时，要注意表笔的正、负极和量程。测电流时红（+）、黑（-）表笔串接在线路中；测电压时红（+）、黑（-）表笔并接在线路中。实验三组合逻辑电路的分析与设计一．实验目的：1.掌握组合逻辑电路的分析方法，并验证其逻辑功能。2.掌握组合逻辑电路的设计方法,并能用最少的逻辑门实现之。二．实验仪器及器件：1.数字电路实验箱1台2.数字万用表1块3.器件：74LS00四2输入与非门2片74LS86四2输入异或门1片三．实验预习：1.复习组合逻辑电路的分析方法。对实验中所选的组合电路写出函数式。2.复习组合逻辑电路的设计方法。对实验中要求设计的电路，列出真值表，写出函数式，画出逻辑图，并在图上标明集成块引脚号。四．实验原理：1.组合逻辑电路的分析：对已给定的组合逻辑电路分析其逻辑功能。步骤：（1）由给定的组合逻辑电路写函数式；（2）对函数式进行化简或变换；（3）根据最简式列真值表；（4）确认逻辑功能。2.组合逻辑电路的设计：就是按照具体逻辑命题设计出最简单的组合电路。步骤：（1）根据给定事件的因果关系列出真值表；（2）由真值表写函数式；（3）对函数式进行化简或变换；（4）画出逻辑图，并测试逻辑功能。掌握了上述的分析方法和设计方法，即可对一般电路进行分析、设计，从而可以正确地使用被分析的电路以及设计出能满足逻辑功能和技术指标要求的电路。五．实验内容：1.组合逻辑电路的逻辑功能分析（1）测试图所示电路的逻辑功能：①用一片74LS00和一片74LS86组成图所示的逻辑电路。为便于接线和检查，在图要注明芯片编号及各引脚号。②图中A、B接电平开关，Z接电平显示灯。③写出Z逻辑函数式。按表要求，改变A、B的状态，测出相应输出状态及输出电压填入其中。将运算结果与实验比较。图ZAZAB&=1输出ABZ电压(V)00011011（2）测试图所示电路的逻辑功能：①用两片74LS00组成图所示的逻辑电路。在图注明芯片编号及各引脚号。②图中A、B接电平开关，Z接电平显示灯。③写出Z逻辑函数式。按表要求，改变A、B的状态，测出相应输出状态及输出电压填入其中。将运算结果与实验比较。图ZAZAB&&&&&输出ABZ电压(V)000110112.设计下列组合逻辑电路（1）用异或门和与非门设计一个一位全加器列出真值表，写出函数式，画出逻辑电路图，并在图中标明芯片引脚号，接线并验证真值表。（2）在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（B），一枪打兔子（C）。规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。六．实验报告：1.对各项实验列真值表、写函数式、画出完整的接线图，并标出集成块引脚号。2.分析实验中出现的问题。3.总结组合逻辑电路分析与设计体会。实验四组合逻辑电路的应用一．实验目的：1.学会正确使用中规模集成组合逻辑电路。掌握编码器、译码器、BCD七段译码器、数码显示器的工作原理和使用方法。2.掌握译码器及其应用,学会测试其逻辑功能。二．实验仪器及器件：1.数字电路实验箱1台2.数字万用表1块3.器件：74LS00四2输入与非门1片74LS04六反相器1片74LS14710线—4线优先编码器1片74LS1383线—8线译码器1片74LS139双2线—4线译码器1片三．实验预习：1.复习编码器、译码器、BCD七段译码器、数码显示器的工作原理。2.熟悉编码器74LS147及译码器74LS138、74LS139各引脚功能和使用方法，列出74LS138、74LS139的真值表，画出所要求的具体实验线路图。四．实验原理：在数字系统中，常常需要将某一信息变换为特定的代码,有时又需要在一定的条件下将代码翻译出来作为控制信号，这分别由编码器和译码器来实现。1.编码：用一定位数的二进制数来表示十进制数码、字母、符号等信息的过程。编码器：实现编码功能的电路。编码器功能：从m个输入中选中一个,编成一组n位二进制代码并行输出。编码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。(2)在任何时候m个输入中只有一个输入端有效（高电平或低电平）对应有一组二进制代码输出。编码器分类：二进制、二─十进制、优先编码器。2.译码：是编码的反过程，是将给定的二进制代码翻译成编码时赋予的原意。译码器：实现译码功能的电路。译码器特点：(1)多输入、多输出组合逻辑电路。(2)输入是以n位二进制代码形式出现，输出是与之对应的电位信息。译码器分类：通用译码器：二进制、二─十进制译码器。显示译码器：TTL共阴显示译码器（用高电平点燃共阴显示器）、TTL共阳显示译码器（用低电平点燃共阳显示器）、CMOS显示译码器。译码器应用：用于代码的转换、终端的数字显示、数据分配、存贮器寻址组合信号控制等。3.数码显示器（简称数码管）：用来显示数字、文字或符号的器件。目前广泛使用的是七段数码显示器。七段数码显示器由a～g等七段可发光的线段拼合而成,控制各段的亮或灭可以显示不同的字符或数字。七段数码显示器有发光二极管（LED）数码管和液晶显示器（LCD）两种。LED数码管分为共阴管和共阳管，目前使用最广泛。五．实验内容：1.用8421BCD编码器（74LS147）和七段译码器（CD4511）及LED数码管（TS547）组成一个1位十进制0～9数码显示电路：按下图接线，K1～K9逐个输入信号，观察数码管数字的变化，并了解K9～K1的优先权级别高低的顺序。●D●DCCD4511BA显示译码器1A1Y2A74LS042Y3A3Y4A反相器4Y74LS147优先编码器k1k2k3k4k5k6k7k8k91234567892.（1）测试3线—8线译码器74LS138的逻辑功能（列出真值表验证之）。（2）用74LS138构成逻辑函数发生器F=+，画出接线图，并在图中标明芯片引脚号，列出真值表，接线并验证真值表。3.将双2线—4线译码器74LS139扩展为3线—8线译码器，画出接线图，列出真值表，接线并验证真值表。六．实验报告：1.对各项实验列真值表，画接线图和标出集成块引脚号。2.分析实验中出现的问题。总结译码器的使用体会。实验五触发器及其应用一．实验目的：1.掌握基本RS、D、JK触发器逻辑功能及其测试方法。2.熟悉不同触发器间相互转换的方法。3.学会正确使用集成触发器。二．实验仪器及器件：1.数学电路实验箱1台2.双踪示波器1台3.数字万用表1块4.器件：74LS74双正沿触发D触发器1片74LS112双负沿触发JK触发器1片74LS00四2输入与非门1片三．实验预习：1.对所用的集成触发器查出外引线排列图，了解集成块各管脚作用。2.复习RS、D、JK触发器的逻辑功能（包括：逻辑符号、真值表、特性方程、时序图）及不同触发器之间相互转换的方法。四．实验原理：1.触发器是具有记忆功能能存储数字信息的最常用的一种基本单元电路，是构成时序逻辑电路的基本逻辑部件。触发器具有两个稳定的状态：0状态和1状态；在适当触发信号作用下，触发器的状态发生翻转，即触发器可由一个稳态转换到另一个稳态。当输入触发信号消失后，触发器翻转后的状态保持不变（记忆功能）。2.根据电路结构和功能的不同，触发器有RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、T/触发器等类型。下面将它们的逻辑功能的表示方法列于下表中：RS触发器JK触发器D触发器T触发器T/触发器逻辑符号QQQSRCPSDRDQQQJKCPSDRDQQQQDCPSDRDQQQTCPSDRDQQQTCPSDRD1特性表SRQn+100Qn01010111不定JKQn+100Qn01010111QnDQnQn+100Qn010101111TQnQn+1000011101110QnQn+10110特性方程Qn+1=S+RQnSR=0Qn+1=JQn+KQnQn+1=DQn+1=T⊕QnQn+1=Qn特点1信号双端输入2.具有置0、置1、保持功能3.S和R有约束条件，SR=01信号双端输入2.具有置0、置1、保持、翻转功能1信号单端输入2.具有置0、置1功能1信号单端输入2.具有保持、翻转功能1.输入端接“12具有翻转功能上表中逻辑符号上的RD是直接复位端，SD是直接置位端，只要RD=0，SD=1,则触发器置0；RD=1，SD=0,则触发器置1；其作用不受CP脉冲的控制。3.集成触发器的主要产品是D触发器和JK触发器，其他功能的触发器可由D、JK触发器进行转换。将D触发器的D端连到其输出端Q，就构成T/触发器。将JK触发器的J、K端连在一起输入信号，就构成T触发器；J、K端连在一起输入高电平（或悬空），就构成T/触发器。五．实验内容：1.基本RS触发器功能测试：（1）将两个TTL与非门首尾相连构成基本RS触发器，如图2.5.1（2）将图中、端接电平开关，、端接电平显示灯。按表2.5.1顺序在、端加信号，观察并记录、端状态填入表中，并说明其逻辑功能。（3）当、都接低电平时，观察、端的状态。当、同时由低电平跳为高电平时，注意观察、端，重复3～5次，看、端的状态是否相同，以正确理解“不定”状态含义。图2.5.1表2.5逻辑功能11100100&&&2.D触发器功能测试：（1）双上升沿触发D触发器74LS74逻辑符号如图2.5.2（2）将图中、、D、CP端接电平开关，、端接电平显示灯。按表2.5.2顺序输入信号，观察并记录、端状态填入表中，并说明其逻辑功能。CPD逻辑功能01×××10×××11↑(0→1)00111↑(0→1)101图2.5.2表2.5QQQSDRD1DC1CPDCP3.JK触发器功能测试：（1）双下降沿触发JK触发器74LS112的逻辑符号如图2.5.3（2）将图中、、J、K、CP端接电平开关，、端接电平显示灯，按表2.5.3顺序输入信号，观察并记录、端状态填入表中，并说明其逻辑功能。图2.5.3表2.5JCPKQQSDRD1J1KC1CPJK逻辑功能01××××10××××11↓(1→0)000111↓(1→0)010111↓(1→0)100111↓(1→0)11014．触发器功能转换：（1）将D触发器和JK触发器转换成T/触发器，列出表达式，画出这两个实验电路图。（2）令==1(悬空),在CP端输入连续脉冲(f=1KHZ)，用示波器同时观察并记录Q及CP端波形，自拟相应表格，比较两者关系（两个电路都要观察）。六．实验报告：1.画出各实验线路图(标出集成块引脚号)及实验数据记录表，写出各触发器特性方程。2.总结各类触发器的特点。实验六时序逻辑电路的分析与应用一.实验目的：1.掌握时序电路的分析和测试方法。2.掌握集成移位寄存器的逻辑功能测试方法及其应用。二.实验仪器和器件：1.数字电路实验箱1台2.双踪示波器1台3.器件：74LS112双负沿触发JK触发器2片74LS1944位双向通用移位寄存器1片74LS20双4输入与非门1片三．实验预习：1.复习时序逻辑电路的分析方法。对实验中所选的时序电路分析其逻辑功能。2.复习教材中有关集成块74LS194的内容，了解其逻辑功能。查出其外引线排列图，了解各管脚的作用。3.复习用74LS194构成脉冲序列发生器的方法和工作原理。四．实验原理：时序逻辑电路的特点是任一时刻的输出信号不仅取决于该时刻电路的输入信号，而且还与原输出状态有关，即还与以前的输入信号有关。在电路结构上包含组合电路和存储电路两部分，而且存储电路是必不可少的，存储电路输出的状态必须反馈到输入端，与输入信号一起共同决定组合电路的输出。1.时序逻辑电路的分析：就是找出给定时序逻辑电路的逻辑功能和工作特点。步骤：（1）根据给定电路写出其时钟方程、驱动方程、输出方程；（2）求状态方程，即将各触发器的驱动方程代入相应触发器的特性方程，就得出与电路相一致的具体电路的状态方程。（3）进行状态计算。把电路的输入和现态各种可能取值组合代入状态方程和输出方程进行计算，得到相应的次态和输出。（4）画状态图（或状态表，或时序图）。2.移位寄存器：是一个具有移位功能的寄存器，寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，改变左、右移的控制信号便可实现双向移位。根据移位寄存器存取信息的方式不同分：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四种形式。74LS194是4位双向通用移位寄存器，其逻辑符号和引脚排列如图（a）、(b)所示。74LS19412374LS19412345678161514131211109VCCQ0Q1Q2Q3CPS1S0CRDSRD0D1D2D3DSLGND(b)Q3Q2Q1Q074LS194D3D2D1D0CPS1S0CRDSRDSL（a）74LS194具有下述功能：①异步清零：=0，Q3Q2Q1Q0=0000②并行置数寄存：=1，S1=S0=1，CP↑时刻Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0③保持：=1，S1=S0=0，Q3Q2Q1Q0保持原态④右移：=1,S1=0、S0=1，CP↑时刻Q3Q2Q1Q0的状态由Q0向Q3移位⑤左移：=1,S1=1、S0=0，CP↑时刻Q3Q2Q1Q0的状态由Q3向Q0移位移位寄存器用途很广，可构成脉冲序列发生器、计数器、串行/并行转换器、并行/串行转换器等。五．实验内容：1.分析时序逻辑电路的功能：（1）用两片74LS112组成图2.6．2所示电路。（2）将图中CP端输入连续脉冲（f=1KHZ），用双踪示波器同时观测并记录CP与Q2、Q1、Q0的波形。分析其逻辑功能。图2.6．211JQF01K1JQF11K1JQF21KCPQ0Q1Q2QQ0Q1Q2CP2.测试集成计数器74LS194的逻辑功能：(1)按芯片引脚图将、S1、S0、D3、D2、D1、D0端接电平开关，CP接单脉冲，Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯。测试Q3～Q0状态填入表2.6.1中，并说明功能。(2)将、S1、S0、DSR、DSL端接电平开关、CP接单脉冲，Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯，先0后1，按表2.6.2、表2.6.3的要求观测并记录Q3～Q0状态。表输入输出功能S1S0CPD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3×××11↑100×××××1001××××表2.6.2表2.6右移串入输出S1=0S0=1CP↑DSRQ0Q1Q2Q31234511011左移串入输出S1=1S0=0CP↑DSLQ0Q1Q2Q312345110113.用74LS194构成脉冲序列发生器：用一片74LS194和一片74LS20构成脉冲序列发生器。按图2.6.3接线，D3、D2、D1、D0端接电平开关，P端接单负脉冲，CP输入连续脉冲(f=1HZ)，Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯，观测并记录Q3～Q0Q0Q0Q1Q2Q3S1S0CRDSRD0D1谗D2D374LS194CP&启动0111G2G1P&悬空CP↑输出Q0Q1Q2Q312345六．实验报告：1.画出测试电路（标出集成块引脚号）和实验波形及数据表、分析测试结果。2.总结移位寄存器74LS194的逻辑功能；画出四相序列脉冲发生器的时序图。3.讨论实验中遇到的问题。实验七计数器及其应用一.实验目的：1.掌握集成计数器的逻辑功能测试方法及其应用。2.运用集成计数器构成任意进制计数器。二.实验仪器和器件：1.数字电路实验箱1台2.双踪示波器1台3.器件：74LS192同步十进制可逆计数器2片74LS00四2输入与非门1片三．实验预习：1.复习教材中有关集成块74LS192的内容，了解其逻辑功能。查出其外引线排列图，了解各管脚的作用。2.复习用74LS192构成任意进制计数器的两种方法（反馈归零法和反馈置数法）。四．实验原理：计数器是一个用以实现计数功能的时序逻辑部件，它不仅可以用来对脉冲进行计数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能。计数器的种类很多。按构成计数器中的各触发器是否使用一个时钟脉冲源来分有：同步计数器和异步计数器；根据计数进制的不同分为：二进制、十进制和任意进制计数器；根据计数的增减趋势分为：加法、减法和可逆计数器；还有可预置数和可编程功能计数器等。目前，TTL和CMOS集成计数器都有较齐全的品种。使用者只需借助于器件手册提供的功能表和引脚排列图，就能正确地运用这些器件。74LS192是同步十进制可逆计数器，其逻辑符号和引脚排列如图（a）、(b)所示。Q3QQ3Q2Q1Q074LS192D3D2D1D0CRCPUCPDLD（a）（b）74LS19212345678161514131211109VCCD0CRBOCOLDD2D3D1Q1Q0CPDCPUQ2Q3GND74LS192具有下述功能：①异步清零：CR=1，Q3Q2Q1Q0=0000②异步置数：CR=0，=0，Q3Q2Q1Q0=D3D2D1D0③保持：CR=0，=1，CPU=CPD=1,Q3Q2Q1Q0保持原态④加计数：CR=0,=1，CPU=CP，CPD=1，Q3Q2Q1Q0按加法规律计数⑤减计数：CR=0,=1，CPU=1，CPD=CP，Q3Q2Q1Q0按减法规律计数利用集成计数器芯片可方便地构成任意（N）进制计数器。方法：①反馈归零法：是利用计数器清零端的清零作用，截取计数过程中的某一个中间状态控制清零端，使计数器由此状态返回到零重新开始计数。把模数大的计数器改成模数小的计数器。关键：是清零信号的选择与芯片的清零方式有关。异步清零方式以N作为清零信号或反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1；同步清零方式以N-1作为反馈识别码，其有效循环状态为0～N-1。还要注意清零端的有效电平，以确定用与门还是与非门来引导。②反馈置数法：是利用具有置数功能的计数器，截取从Nb到Na之间的N个有效状态构成N进制计数器。其方法是当计数器的状态循环到Na时，由Na构成的反馈信号提供置数指令，由于事先将并行置数数据输入端置成了Nb的状态，所以置数指令到来时，计数器输出端被置成Nb，再来计数脉冲，计数器在Nb基础上继续计数直至Na，又进行新一轮置数、计数。关键：是反馈识别码的确定与芯片的置数方式有关。异步置数方式以Na=Nb+N作为反馈识别码，其有效循环状态为Nb～Na；同步置数方式以Na=Nb+N-1作为反馈识别码，其有效循环状态为Nb～Na。还要注意置数端的有效电平，以确定用与门还是与非门来引导。五．实验内容：1.测试集成计数器74LS192的逻辑功能：(1)按芯片引脚图将CR、、D3、D2、D1、D0端接电平开关，Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯。测试Q3～Q0状态填入表2.7.1中，并说明逻辑功能。(2)将CR=0、=1，Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯、并同时分别接译码显示电路“8、4、2、1”插孔上，CPU、CPD分别输入连续脉冲(f=1HZ)，观察数码管数字的变化，同时记录Q3～Q0状态填入表2.7.2、表2.7表2.7输入输出逻辑功能CRD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01×××××00101001××××表2.7.2减计数输出CPD=CP↑CPU=1Q3Q2Q1Q00123456789加计数输出CPU=CP↑CPD=1Q3Q2Q1Q001234567892．用74LS192构成任意进制计数器：(1)反馈归零法：①用一片74LS192和一片74LS00组成六进制计数器。按图2.7.2接线，将Q3、Q2、Q1、Q0端接电平显示灯、并同时分别接到译码显示电路“8、4、2、1”插孔上，CPU输入连续脉冲(f=1HZ)，观察数码管数字的变化，同时记录Q3～Q0状态填入表2.7②CPU端输入连续脉冲(f=1KHZ)，用双踪示波器同时观测并记录CP和Q2的波形，比较其频率。图2.7.2表2.7CP（1HZ）输出Q3Q2Q1Q00123456QQ3Q2Q1Q0CPU74LS192CRD3D2D1D0&&CPQQ2CP（1KHZ）(2)反馈置数法：用二片74LS192和一片74LS00组成六十进制计数器，并与CD4511、TS547构成计数、译码、显示电路，如图2.7.3所示，CPU端输入连续脉冲（图2.7Q3Q2Q1Q074LS192CRD3D2D1D0CD4511&Q3Q2Q1Q074LS192CRD3D2D1D0CD4511TS547●TS547●LDLDCPUCPUCPDCOBOCP(1HZ)4′六．实验报告：1.画出测试电路（标出集成块引脚号）和实验波形及数据表、分析测试结果。2.说明构成任意进制计数器的两种方法。画出六进制计数器的状态图。3.讨论实验中遇到的问题。实验八555定时器的应用一．实验目的：1.熟悉555定时器的电路结构、工作原理和功能。2.掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器的方法。3.熟悉功率函数发生器的使用方法。二．实验设备及器件：1.数字电路实验箱1台2.功率函数发生器1台3.双踪示波器1台4.器件：NE555定时器1片电阻：33KΩ、5.1KΩ、20KΩ各1个电容：0.01μF（103）、0.1μF（104）各1个三．实验预习：1.了解555定时器的外引线排列和功能。2.复习555定时器的电路结构、工作原理和功能，以及用555定时器构成单稳态触发器、施密特触发器、多谐振荡器的各电路结构、工作原理和工作波形，理论上估算实验中的脉冲宽度

、振荡频率等参数。四．实验原理：集成定时器电路习惯上称为555电路,这是因为内部参考电压使用了3个5KΩ的电阻分压,故取此名。555电路是一种数字和模拟混合型的中规模集成电路,它能产生时间延迟和多种脉冲信号,应用十分广泛。其电路类型有双极型(TTL型)和单极型(CMOS型)两大类,二者的电路结构和工作原理类似。TTL型产品型号最后的3位数码是555或556；CMOS型产品型号最后4位数码是7555或7556；二者的逻辑功能和管脚排列完全相同,易于互换。555芯片和7555芯片是单定时器,556芯片和7556芯片是双定时器。双极型的电源电压VCC＝＋5V～＋16V,单极型的电源电压VDD＝＋3V～＋18V。1.555定时器的电路结构和工作原理：555定时器的电路结构和外管脚排列如图(a)、(b)所示。THDIS+VTHDIS+VCCOUTRDTRGNDCO87655551234（b）（a）①&&1控制电压VC复位控制TH+VCCQ输出端DIS放电端5kΩ5kΩ5kΩC1C2G1G2G3T++－－②⑥⑤⑧④③⑦RDQQ置位控制TRGND它含有3个分压电阻和两个高、低电平比较C1、C2,一个基本RS触发器，一个放电开关管T。高电平比较器C1的同相输入端参考电平为2VCC/3,低电平比较器C2的反相输入端的参考电平为VCC/3,C1与C2的输出端控制基本RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6管脚输入并超过参考电平2VCC/3时,触发器置0，定时器的输出端3管脚输出低电平,同时放电开关管导通；当输入信号自2管脚输入并低于VCC/3时,触发器置1,定时器的3管脚输出高电平,同时放电开关管截止。是直接复位端,当＝0,定时器输出低电平。平时端开路。VC是外接控制电压输入端(5管脚),当VC外接一个输入电压UVC时,则改变比较器的参考电压(UT+＝UVC,UT-＝UVC/2)；不接外加电压时,通常接一个0.01µF的电容器到地,起滤波作用,以消除外来干扰,确保参考电平的稳定。T为放电管,当T导通时,将给接于7管脚的电容器提供放电通路。2.555定时器的应用：555定时器主要是通过外接电阻R和电容器C构成充、放电电路,并由两个比较器来检测电容器上的电压,以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路、以及多谐振荡器、单稳态触发器、施密特触发器等脉冲波形产生和整形电路。（1）用555定时器构成多谐振荡器