数字电路技术实验指导书

辽东学院自编教材

姜大为编

（电子信息工程专业用）

信息技术学院

2012年12月

辽东老浣信息技术学浣

《数字电路技术》实验指导书

主编：姜大为

姓名：_______________________

学号：_______________________

班级：_______________________

专业：电子信息工程_________

层次：_______________________

2012年12月

目.录

实验题目：TTL与非门电路参数测试及逻辑电路功能测试

实验题目：译码器..............................................19

实验题目：集成触发器功能测试..................................22

实验题目：组合逻辑电路设计....................................25

实验题目：计数器..............................................29

实验题目：环形及扭环形计数器..................................32

实验题目：555定时器及其应用...................................35

实验题目：数字钟设计..........................................38

附录........................................................41

实验题目：〔一〕各种实验仪器使用及数字实验中常用元器件的识别

实验类型：验证性实验课时：指导教师：

时间：一年一月一日课次：第节教学周次：第周

实验分室：实验台号：实验员：

一、实验目的

1.掌握正确使用双踪示波器的方法。

2.掌握正确使用数字万用表的方法。

3.掌握常用电子元件的识别方法。

二、实验内容和要求

一、双踪示波器的使用

示波器可以把人们用肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象。利用示波器可观察各种幅度随

时间变化的中信号，测试不同信号的电压、频率、相位差等。是一种用途广涉的多用仪器。

（一）cos5020型示波器的根本组成原理

cos5020型示波器由垂直偏转电路、水平偏转电路、校准信号、示波管电路及电源供应电路等

组成。原理框图如图l-lo

图1-1

被测信号电压通过探头加到示波器的Y轴输入（CH1或CH2）,经垂直（Y）放大电路放大至示波

管的垂直偏转板。触发电路将取自被测信号的一局部（也有外触发、电源信号触发）放大后去控制

扫描电路。而扫描电路在触发信号的作用下，产生一个与“TIME/DIV”扫描时间开关选择的时间因

数相一致的锯齿波电压。此锯齿波电压经水平(X轴)放大器放大加在示波管的水平偏转板上，使

示波管阴极发射出的电子束在荧光屏上形成周期性的与时间成正比的水平们移，从而把垂直方向的

被测信号电压按时间变化的波形展现在荧屏上。示波管电路给示波管各电极提供各种适宜的电压，

使示波管工作于最正确状态。垂直开关电路的作用是转换来自CH11通道1)和CII2(通道2)前置

放大器的信号，并将信号送入垂直放大器，触发信号通过开关电路被送到触发发生器。水平开关电

路的作用是转换来FI扫描发牛器的扫描锯齿波信号和在X—YT作方式时由垂直开关电路送来的CH1

水平信号，然后将信号送到X输出放大器。衰减器的作用是使被测信号电压变成一个适宜的电压，

以得到垂直方向适当大小的波形。

(二)各控制器的功能：

图1-2

1、示波管控制：

(1)电源开关：按进去为开(ON),释放为关(OFFL

(2)电源开关指示灯：灯(LED)亮表示电源接通。

(3)辉度控制：控制屏幕上迹线的亮度，将旋钮顺时针转动。亮度增加，在观测信号时将辉度

调整到适当的位置

(4)聚焦控制：控制屏幕上迹线的清晰度、辉度改变聚焦要随之调整。

(5)基线调整：补偿地磁对于迹线的影响，调整迹线的斜率。

(6)刻度照明控制：在暗室或摄影时使用刻度照明控制。

2、垂直轴控制：

(7)CH1/X输入：由3NC电缆或探头将信号输入通道1当在X-Y方式时，作为X轴输入。

(8)CHIAC—GND—DC开关：是CH1输入耦合选择开关。根据频率及直流电压选择不同的耦合

方式，以保证便利观测。

AC：在信号源与放大器间串接一只电容，以抑制直流成分可方便地观测到叠加在直流成份上的

交流信号，低频抑制约5Hz。

GMD：使垂直放大器输入端接地，为此提供零电平基线，在进行DC分量测量时，此基线作为参

考基线。

DC：输入信号直接馈至放大器。

(9)CHIV/D1V衰减开关：将输入信号衰减到一定幅度观测.使用10：1电缆时观测时.测得

的幅度必须X10。观测时将微调旋钮CAL顺时针旋到底为校准位置。

(10)CH1位移调整：调整通道1扫描线位移。

(IDCH1微调：供垂直灵敏度细调，顺时针旋到底为校准位置。

(12)CH2/Y输入：用电缆或探头把信号输入到通道2,当工作在X—Y方式时，作为Y轴输入。

(13)CH2AC—GND—X开关如(8)所述。

(14)CH2V/DIV开关如(9)所述。

(15)CH2位移及极性转换，调整通道2扫描线位移，当旋钮拉出时CH2信号极性变反v

(16)CH2微调：如(11)所述。

(17)垂直方式选择开关：

CH1：显示CH1通道信号

CH2：显示CH2通道信号

CHOP：振荡器给出重复频率信号控制垂直开关电路，使在慢扫描时能便利观测两个通道的信号。

ALT：CH3,CH2通道信号交替显示，这种方式适用于快扫描。

ADD：C1I1.QI2输入信号波形以单踪代数和显示，当C112旋钮(15)拉;"时，那么以两信号的

代数差显示。

3、水平轴：

us/共20档。

(19)水平位移及X10扩展：调整基线水平方向移动，当旋钮拉出扫描扩展10倍，

(20)VARIABLE：顺时针旋尽为校准位置，逆时针旋转，扫速在TIME/DIV开关各档间连续变化。

(21)AUTO—NORM—X—Y开关

扫描方式开关

AUTO(自动)：在触发信号缺乏以触发工作时，自动三描，触发信号频率超过100Hz,触发扫描

开始。

NORM(常态)：当有足够大频率信号提供应扫描电路时，触发扫描，假设信号频率缺乏无基线显

小。

注：TV-V(24)工作于这种方式。

X—Y：X信号由CH1通道输入。

Y信号由CH2通道输入。

注：工作在这种方式时，垂直方式开关应在CH2方式。

4、触发控制：

(22)触发源选择开关：

INT：用CH1或CH2信号作为触发源。

LINE：用电网频率信号作为触发源。

EXT：从外触发输入端了•输入信号作为触发源。

(23)内触发源选择开关：

当触发源开关置于“1仃”时，可选择如下信号作为触发信号。

NORM：屏幕上所显示的信号用做触发信号。

CHI：CH1信与作为触发源。

CH2：CH2信号作为触发源。

(24)触发耦合开关：

在使用触发电路之前，把触发信号转换到滤波电路。

AC：触发信号通过一个电容接到触发电路，以隔离DC成分u

TV-V：从视频信号中别离出垂直同步信号做为触发源。

TU-H:从视频信号中别离出水平同步信号做为触发源。

DC：将触发信号直接馈至触发电路。

(25)LEVEL：调节触发信号波形上的起始电平使信号稳定触发。

FIX：旋钮旋到FIX位置，触发电平被固定在最正确电平位置为全自动触发，这个旋钮置于1N+

触发极性为正，拉出触发极性为负。

(26)外触发输入端：输入外触发信号。

5、其它插座及控制端：

(27)校准：该端输出校准信号，用于探头电容补偿，及5mV/DIV灵敏度调整。该主号为方波，

频率1kHz幅度约为0.3VO

(28)地：该端将内部电路地接到机壳，在测试低频信号W50kHz时，探头接地端不接到这个

端子上。

(29)ZAXISINPUT(后面板)Z轴输入，输入(+5V或大于+5V)亮度调制信号。

(三)使用方法：

1、以下调整位置将使信号测量简化。

(1)POWER(电源)............................ON〔开)

(3)INTENSITY(辉度).........................Center(中心)

(4)FOCUS(聚焦).............................Center(中心)

(8)AC—GND—DC..............................GND(地)

(9)VOLT/DC...................................5mV

(10)CHIPOSITION...............................Center

(11)CH1VARABLE...............................Fullrcw(CAL)

(17)VMODE.....................................CHI

(18)TIME/DIV...................................

(19)HPOSITION.................................Centev(中心)

(20)I1VARIABLE.................................FUILYCW(CAL)

(21)AUTO—NORM—X—Y........................AUTO

(22)INT—LINE—EXT.............................INT

(23)NORM—CHI—CH2..........................NORM

(24)AC—TV(V)—TV(H)—DC..............AC

(25)LEVEL.....................................FUIIycCcwFIX

这样：迹线大约被确定在CRT中心位置，预热15分钟后，可以开始工作。

二、数字万用表的使用

无论是电子爱好者还是电子专业技术人员都缺少了万用表。简而言之，万用表有指针式万用表

与数字万用表之分。数字万用表的测试能力，远远超过指针式万用表，它除了能测量电压、电流、

电阻、电容、电感外，还可测量频率、分立器件参数，并具有自动量程转换及全量程过我保护功能。

有些进口数字万用表，甚至集示波器、万用表及无纸记录仪于一身，其测试功能更为强大，售价却

不断降低，因而越来越受到广阔电子受好者的青睐。下面以DT92系列型数字万用表为例，介绍数字

万用电表的使用方法。

1、概述

DT92系列数字万用表是一种操作方便、读数精确、功能齐全、体积小巧、携带方便、使用电池

作电源的手持袖珍式大屏幕液晶显示数字万用表，其中DT9201,DT9202,DT9205,DT9236,DT9207,

DT9208为三位半数字万用表，DT9203,DT9204为四位半数字万用表。92系列数字万用表可用来测

量直流电压/电流；交流电压/电流；电阻；电容；温度；频率；逻辑电平；二级管正向压降；晶体

三级管hFE参数及电路通断等。可供工程设计、实验室、生产试验、工场事务、野外作业和工业维

修等应用。

本万用表具有以下主要特点：

•CMOS集成电路，双枳分原理A/D转换，自动校零，自动极性选择，超量程指示。

•液晶显示屏幕采用高反差70X4()毫米大屏幕，字高达25亳米。按观察位置需要，显示屏幕

可自由改变角度约70°,以获得最正确观察效果。

•具有自动关机功能，开机之后约15分钟会自动切断电源，以防止仪表使用完毕关电源。重复

电源开关操作，即可继续可机。

・新优化设计的高可靠量程/功能旋转开关结构。采用32档位，更有效地防止误操作。

2、性能

(1)三位半数字万用表直流根本精度±0.5%。

四位半数字万用表直流根本精度土0.05%o

(2)快速电容测试lpF~20uF自动调零。

(3)温度量程:-40℃~1000℃。

(4)频率量程：lHz~20KHz。

(5)具备全量程保护功能。

(6)过量程指示：最高位显示“1”，其余消除。

(7)通断测试均蜂鸣单响指示(DT9205.DT9208还附有发光二极管指示).

(8)DT9203,DT9204具备数据保持功能。

19)最大显示值：三位半数字万用表1999(即3位半数字)。

四位半数字万用表19999(即4位半数字)。

(10)读数显示率：每秒2~3次读数。

(11)保证精度的温度：23c±5。

(12)温度范围：工作温度0℃至40℃(32°F~104°F),相对湿度V75%。

贮存温度-10℃至5OX?(10°P~122。F/

(13)电源：9V叠层电池一节。

(14)电池缺乏指示：在LCD左上方显示“旺”

(15)尺寸：186X86X33毫米。

(16)重量:约280克。

3、使用操作

首先请注意检查9V电池，将0N-0FF钮按下，如果电池缺乏，那么显示屏左上方会出现“巴”

符号，还要注意测试笔插孔之旁符号，这是警告你要留意测试电压和电流不要超出指示数字。此外

在使用前要先将量程放置在你想测量的档上。

(1)电压测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VQ插孔。

②测DCV时，将功能开关置于DCV量程范围［测ACV时那么应置于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的极性。

注意：

a.如果不知被测电压范围，那么首先将功能开关置于最人量程后，视情况降至适宜量程。

“1”，表示过量程，功能开关应置于更高量程。

c.DCV不要输入高于1000V的电压〔ACV时不要输入高于750V有效值电压)，显示更高的电压值

是可能的，但有损坏内部线路的危险。

(2)电流测量

①将黑表笔插入COM插孔，当被测电流在200mA以下时红表笔插A插孔:如被测电流在200mA~20A

之间，那么将红表笔移至20A插孔。(DT9201如被测电流在200MA~2A之间,红表笔依然在A插孔)。

②将功能开关置卜DCA或ACA量程范围，测试笔串入被测电路中。

注意：

a.如果被测电流范围未知，应将功能开关置于高档逐步调低。

“1”说明已超过量程，必须调高量程档级。

c.A插孔输入时，过教会将内装保险丝熔断，须予以更换。保险丝规格：DT9201为2A,其余各

表为。（外型65X20毫米）。

d.20A插孔没有用保险丝，测量时间应小于15秒。

⑶电阻测量

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VOQHz插孔（注意红表笔极性为“+”）0

②将功能开关置于所需。量程上，将测试笔跨接在被测电阻上。

注意：

a.当输入开路时，会显示过量程状态“1”。

b.如果被测电阻超过所用量程，那么会指示出过量程“1”须换用高档量程。当被测电阻在1M

。以上时，本表需数秒前方能稳定读数，对于高电阻测录这是正常的。

C.检测在线电阻时，须确认被测电路已关去电源，同时电容已放完电v方能进行测量v

Q量程进行测量时须注意。在此量程，二表笔短接时读数为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100U。时，读数为101.0,正确的限值是显示减去1.0即

101.0-1.0=100.0<,

测量高阻值电阻时应尽可能将电阻值接插入“VQHz”和“COM”插孔中，长线在高阻抗测量时

容易感应干挠信号，使读数不稳。

（4）电容测显

①接上电容量以前，显示可以缓慢地自动校零，但在2nF量程上剩余10个字以内无效是正常的。

②把测量电容连到电容输入插孔（不用试棒）有必要时注意极性连接。

注意：

a.测试单个电容器时，把脚插进位于面板左下边的二个插孔中（插进测试孔之前无容器务必放

电尽）。

b.测试大电容时，注意在最后指示之前会存在•个一定的滞后时间。

c.单位：lpF=l（）6uF；lnF=103uF

d.不要把一个外部电压或已充好电的电容器（特别是人电容器）联接到测试端。

（5）温度测量

测软温度时，将热电偶传感器的冷端（自由端）插入温度测试孔中，热电侧的工作瑞［测温端）

置于待测物卜.面或内部，可直接从显示器上读取温度值，读数为摄氏℃不用通过表笔插座测量。

注意：

a.此表设计为当热电偶插入温度测试孔后，自动显示被测温度，当热电偶传感器开路时，显示

常温。

250c（短期内为300C）。

(6)单频测量

①将黑表笔或屏敝电缆屏敝层插入COM插孔，红表笔或屏敝电缆芯线插入VQHz插孔。

②把功能开关置于Hz量程，把测试笔或电缆跨接在电源或负载之间。

注意：

a.不得把大于240V的有效值供应输入端，电压高于100V有效值虽可显示出来，但可能超出技

术指标。

b.在噪声环境中,对干小信号测试使用屏敝电缆为好C

c.测量高压时使用外部衰减以防止与高压接触。

(7)逻辑电平测试

①将黑表笔插入COM插孔，红表笔插入VQHz插孔。

②将功能开关置于LOGIC量程范围，并将黑表笔接入测电路“地端红表笔接则试端。

当测试端电平22.4V：逻辑电平显示“▲二

当测试端电平WO.7v时，逻辑电平显示“▼力并发生蜂呜声响。

当测试端开路时，逻辑电平显示“▲二

注意：

在本档位测量时，高位始终显示“1”，无超量程含义，只说明闪电路已接通。

(8)二极管测试及带蜂鸣器的连续性测试

将功能开关置于电阻OHM量程中档，不但可方便地测出二极管的极性和正向压降的近似值，而

且能凭听觉来检测被测线路的通断，见表1。

测量时，两支表笔跨接于被测二极管的两个引脚，如显示“1”，那么为反向。对调表笔重新测

量，其显示结果为正向压降的近似值，此时红表笔所接的是二极管的正极(因红表笔内接电源的正

极)，黑表笔接的那么为负极。如果在两次测试中均显示“1”或均有正向压降值，那么说明该管已

损坏。此外，利用硅管和错管正向导通电压的不同(分别为0.5〜0.7V和0.2~0.3V),可快速判断出

二极管是由哪种半导体材料制成的。

数字万用表的乂一特点是：检测发光二极管，当显示正向压降约为2V左右时还能点亮二极管。

档位1N4000系列硅整流二极管测试条件

显示器显示二极管正向压降的

近似值(0.6^0.7V)

当电阻RV70Q时，蜂鸣器鸣响

(9)三极管的测量

①三极管好坏的简单检测。如测试结果与下表数值根本相符那么是好的，否则说明该管已损

坏；

②电流放大系数B的测量。将被测三极管插入hFE相应的孔内，即可测得该管的电流放大倍数

B((门000)。

正向电阻反向电阻阻值

三极管极性

万用表表笔接法阻值（两支表笔对调后测得）

红笔一基极

广5k。>200kQ

黑笔一发射极

NPN型

红笔f基极

「5k。>200kQ

黑笔一集电极

黑笔一基极

「3kQ>50kQ

红笔f发射极

PNP型

黑笔一基极

1~3kQ>50kQ

红笔一集电极

注：数字万用表表笔极性正好和指针式万用表相反。

三、实验用电子元器件的识别

1、数字集成电路

集成电路是以半导体晶体材料,经平面工艺加工制造,将电路的元件.器件和互连线集成在同一

基片上，成为具有一定功能的电路.数字集成电路是集成电路的一利）它是各种门电路和具有记忆功

能（如触发器）集成电路的总称.

本数字集成电路实验选择广为应用的HL系列集成电路，“TTL”是“晶体管一一晶体管逻辑电

路”的英文缩写，它包括门电路与触发器两大局部。实验电路用到组合逻辑门甩路的与非门74LS00,

与或非门74LS55,异或门74LS86.触发器实验用到的D触发器74LS74,和J-K触发器74LS73。

集成电路的外形见图1-3,采用双列直插式封装。集成电路管脚的识别方法是将型号印字正置,

此时做为集成电路结构特征的半圆凹口为于俯视图左侧，左下角为第一脚，在按逆时针方向数起，依

次为2,3……至14,16,20,腿脚排列顺序见图1-3。

图1-3

集成电路使用考前须知：

1D74LS系列集成电珞供电电压为+5V,其俯视图左上角（第14,16,20脚）VDD接最高正电位,

右下角（7.8或10脚）VSS接最低电位--------5.0V时，视为高电平（H）,等于或小于0.4V时，

为低电平（Do

（2）通常在实验电路图中不标VDD及VSS脚的连线，为防止遗漏影响试验，实验时首先接好它

们与电源正、负间的连线。

（3）在实验中插接或更换元件时，应先断开电源。

（4）数字集成电路输出端驱动负载的电流能力有限，不要随意接过重的负载，更不要使输出端

直接与电源正，负极短路，这极有可能造成集成电路损坏。

2、发光二极管

—2.0V,小电流＜=40明下工作，耗电省，寿命长等优点，本实验用发光二极管的光灭来显示

数字集成电路输入，输出电平的上下。

发光二极管使用考前须知：

m发光二极管由TF向电流驱动发光,即发光二极管的F极（长管脚）最终与电源正极相连.

负极（短管脚）最终与电源负极相连，切忌直接把发光二极管两端并接在电源上，必须在供电回路

中串接限流（降压）电阻器。反接时，发光二极管处于截止状态，发光二极管不发光。

（2）发光二极管的发光亮度与流过管内的电流有关，电流大，亮度高，但不能超过发光二极管

的极限工作（最大正向）电流。

3、显示数码管

显示数码管采用发光二极管管芯片组成的七段数码管，可显示出0—……f七段笔划组成，h是

小数点段见图1-4（b）v各笔划段引线管脚排列采取双列，按顺时针依次确定其余管脚，图（b）为

脚排列仰视图。图（c）为各段发光二极管的共阴连接方式。本实验中，各发光二极管正极通过限流

电阻分别与显示译码集成电路74LS47各笔段输出端相连，每个笔段发光二极管中的电流限制在5-

10mA.

(b)3(c)

图1-4

4、电阻器

本实验采用炭膜电阻器，额定功率为0.125或0.25%允许偏差+—5%或+—10%的四条色环

的电阻。其标称电阻值示方法可参考下表的两位有效数字的阻值色标表示法。

黑棕红橙黄绿标紫灰白金银

第1环0123456789——

第2环0123456789——

第3环*10°*10'*10J*103*10)*105*106*107*108*10"*1()7*10-2

第4环—1%2%—5%10%

琮

绿

果—1

棕

红—0

红

金二100

金

5%

5.1K

1000

00=

10*1

器

5电位

位器

绕电

非线

的。

线式

是直

性•般

化特

值变

的阻

位器

绕电

。线

绕三种

膜和线

、薄

分碳质

电位器

。

下图

号如以

位器符

）。电

（Z型

数式

）、指

（D型

数式

）、对

（X型

线式

为直

性分

化特

值变

的阻

容器

6、电

电感