数字逻辑实验报告指导书

1、数字逻辑实验报告指导书专业 年级 姓名 学号 指导老师 实验室 使用日期 苏州大学计算机科学与技术学院统一印制2008年4月前言数字逻辑课程实验是为了加深学生对课堂已学过的数字逻辑电路内容的理解，为学生提供必要的实践机会，以增强其感性认识，培养学生分析、设计、组装和调试数字电路的基本技能，使学生掌握数字逻辑电路及实验方法。随着科学技术的发展，尤其是微电子技术和计算机技术的发展，数字逻辑电路的实验也应不断得到更新、完善和开拓。除了对常规的TTL逻辑器件（如逻辑门、触发器等中小规模集成电路）进行实验外，也要学会可编程器件PLD（如CPLD、FPGA等大规模集成电路）的使用，借助计算机辅助设计软件来

2、进行数字电路设计和功能仿真。这种硬件软化的实验方法具有容易设计、容易修改和容易实现等优点，可有效地提高实验效率，正在逐步地取代前一种纯硬件联接逻辑的实验方法，成为数字逻辑电路实验的重要内容。考核方式实验课的考核方式：根据学生实验报告和实验完成情况给出实验成绩。实验课考核成绩采用百分制记分，实验课成绩占课程总成绩的20%。目录实验一、译码器3实验二、译码器的应用(一位全加器)5实验三、优先编码器7实验四、BCD码转换成余3码9实验五、数据选择器11实验六、四位多功能寄存器13实验七、代码发生器15实验八、四位全加器18实验九、七段LED译码器20实验十、四位二进制/十进制计数器22实验一、译码器

3、一、实验目的掌握译码器的原理，验证3-8译码器的功能。通过实验，学会对集成电路芯片引脚的辨认，学会使用集成电路芯片。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS138集成电路一块。3导线若干。三、实验原理74LS138引脚图74LS138的C B A 三个输入变量，有23种不同状态，每种状态（即输入值）的译码输出分别用表示它们。任何时刻，中只有一个信号有效为“0”（低电平有效）；其余无效，为“1”。注意：3-8译码器工作时，按照其功能表，G1引脚应该接“1”（高电平），和引脚应该接“0”（低电平）。四、实验内容1实验电路图中，输入信号K1K6接实验板上逻辑电平开关的输出点；输出信号L1L8

4、接实验板上LED发光二极管的输入点。2实验步骤(1)关闭实验板电源，将导线按上面电路接好，包括74LS138芯片的电源VCC和地GND。(2)检查接线无误后，打开实验板电源。根据74LS138的功能表用开关将输入信号逐一输入。(3)观察并记录指示灯LED8LED1的显示，灯亮表示输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录输入信号实验结果G1CBA0XXXXXX1XXXXXX1XXX100000100001100010100011100100100101100110100111六、实验总结七、思考题：如果将输入引脚C悬空，将会出现什么结果？如何将3-8译码器作为

5、2-4译码器使用？实验二、译码器的应用(一位全加器)一、 实验目的掌握加法器的原理，用74LS138和74LS20设计实现一个一位全加器。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS138集成电路一块，74LS20集成电路一块。3导线若干。三、实验原理图中的“进位入Ci-1”指的是低位的进位输入，“进位出Ci”是本位的进位输出。一位全加器真值表及集成电路引脚如下： （NC表示该引脚内部是悬空的。）四、实验内容和步骤1用74LS138和74LS20设计好一位全加器的电路原理图。2关闭实验板电源，将导线按设计的电路接好。3检查接线无误后，打开实验板电源。根据全加器的功能表将输入信号逐一输入。4

6、观察并记录输出指示灯的显示，灯亮表示输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录输入信号实验结果Ci-1BiAiSiCi000001010011100101110111六、实验电路原理图实验三、优先编码器一、 实验目的掌握编码器的原理，验证优先编码器74LS148的功能。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS148集成电路一块。3导线若干。三、实验原理74LS148是8线3线优先编码器，输入为低电平有效，编号大的输入信号优先，其引脚图和功能表如下。优先编码器A2A1A0I6I7I5I4I3I2I1I0级联输入EI输入I7 I6 I5 I4 I3 I2

7、I1 I0输出A2 A1 A0级联输出EO GS1X X X X X X X X1 1 11 10000000000 X X X X X X X1 0 X X X X X X1 1 0 X X X X X1 1 1 0 X X X X1 1 1 1 0 X X X1 1 1 1 1 0 X X1 1 1 1 1 1 0 X1 1 1 1 1 1 1 00 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 11 01 01 01 01 01 01 01 01 1 1 1 1 1 1 11 1 10 174LS148功能表四、实验内容1 实验电路2实验步骤(1)关闭实验板电

8、源，将导线按上面电路接好，包括74LS148芯片的电源VCC和地GND。(2)检查接线无误后，打开实验板电源。根据74LS148的功能表用开关将输入信号逐一输入。(3)观察并记录指示灯的显示，灯亮表示输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录输入信号实验结果EI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 I0A2 A1 A0EO GS1 X X X X X X X X0 0 X X X X X X X0 1 0 X X X X X X0 1 1 0 X X X X X0 1 1 1 0 X X X X0 1 1 1 1 0 X X X0 1 1 1 1 1 0

9、 X X0 1 1 1 1 1 1 0 X0 1 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 1 1六、实验总结七、思考题：如何使输出信号A2 A1 A0的值与输入信号有效的编号相同（即当输入0XXXXXXX时使输出为111；输入时使输出为000）？实验四、BCD码转换成余3码一、 实验目的掌握加法器的使用。首先了解四位全加器74LS283的功能，然后用74LS283设计实现BCD码转换成余3码的电路。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。2 74LS283集成电路一块。3导线若干。三、实验原理四位全加器74LS283的引脚图和功能表如下，根据BCD码和余3码的编码规律，用74LS2

10、83实现BCD码转换成余3码。十进制数BCD码余三码000000011100010100200100101300110110401000111501011000601101001701111010810001011910011100输入输出Ci-1 Ai BiSiCi0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 10110100100010111四、实验内容和步骤1用74LS283设计好BCD码转换成余3码的电路原理图。2关闭实验板电源，将导线按设计的电路接好。3检查接线无误后，打开实验板电源。将输入信号逐一输入。4观察并记录输出指示灯的显示，灯亮表示输出信号为

11、“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录输入信号实验结果十进制A3 A2 A1 A0（BCD码）S3 S3 S1 S0（余3码）00 0 0 010 0 0 120 0 1 030 0 1 140 1 0 050 1 0 160 1 1 070 1 1 181 0 0 091 0 0 1六、实验线路图七、思考题：如何用加法器实现减法运算（比如如何用74LS283将余3码转换成BCD码）？实验五、数据选择器一、 实验目的掌握数据选择器的原理，验证四选一数据选择器74LS153的功能。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS153集成电路一块。3导线若干。三、实验

12、原理74LS153功能表选通选择输出GS1S0Y1XX0000Y=D0001Y=D1010Y=D2011Y=D3四、实验内容1 实验电路2 实验步骤(1)关闭实验板电源，将导线按上面电路接好，包括74LS153芯片的电源VCC和地GND。(2)检查接线无误后，打开实验板电源。根据74LS153的功能表用开关将输入信号逐一输入。(3)观察并记录指示灯的显示，灯亮表示输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录输入信号实验结果G S1 S0D3 D2 D1 D0Y0 0 0X X X 00 0 0X X X 10 0 1X X 0 X0 0 1X X 1 X0 1

13、0X 0 X X0 1 0X 1 X X0 1 10 X X X0 1 11 X X X六、实验总结实验六、四位多功能寄存器一、 实验目的掌握四位多功能寄存器74LS194的功能。通过实验，掌握时序电路与组合电路的区别以及寄存器的特点。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS194集成电路一块。3导线若干。三、实验原理74LS194是四位多功能寄存器，具有存数、保持、左移、右移功能。其引脚图和功能表如下。四、实验内容1实验电路2实验步骤(1)关闭实验板电源，将导线按上面电路接好，包括74LS194芯片的电源VCC和地GND。(2)检查接线无误后，打开实验板电源。根据74LS194的功能

14、表用开关将输入信号逐一输入并打入脉冲信号。(3)观察并记录指示灯的显示，灯亮表示输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录功能输入信号实验结果CLRC1 C0 L R D3 D2 D1 D0CLKQ3 Q2 Q1 Q0清零0X X X X X X X XX置全0置全1111 1 X X 0 0 0 01 1 X X 1 1 1 1右移入移入010 1 X 0 X X X X移入110 1 X 1 X X X X左移入移入011 0 0 X X X X X移入111 0 1 X X X X X保持11 1 X X X X X X六、实验总结实验七、代码发生器一、

15、实验目的了解D触发器的特点，用D触发器和门电路设计一个代码发生器。通过实验，掌握时序电路的设计方法，学会代码发生器的设计。二、实验器材设备1通用数字电路实验板。274LS175、74LS32、74LS08、74LS00集成电路各一块。3导线若干。三、实验原理代码产生器的状态表如下：现态次态输出Q3Q2Q1Q3Q2Q1Z000001100101110110100010110111010001000001四、实验内容和步骤1用D触发器和门电路设计好代码发生器的电路原理图。2关闭实验板电源，将导线按设计的电路接好。3检查接线无误后，打开实验板电源。4打入脉冲信号，观察并记录输出指示灯的显示，灯亮表示

16、输出信号为“1”，灯灭表示输出信号为“0”，填入实验记录表。五、实验结果记录节拍输入信号实验结果CLRCPQ3 Q2 Q1Z00112131415161六、实验电路设计及原理图实验八、四位加法器一、实验目的用Verilog HDL硬件描述语言设计四位加法器，在CPLD或FPGA芯片中实现四位加法器。通过实验，掌握EDA软件的使用，掌握用Verilog HDL硬件描述语言设计逻辑电路的方法。掌握CPLD或FPGA的使用。二、实验器材设备1EDA实验箱。2微机一台，WINDOWS XP或WINDOWS 2000操作系统。3EDA软件及下载电缆一根。4CPLD或FPGA芯片一块。三、实验原理用Ver

17、ilog HDL硬件描述语言在CPLD或FPGA芯片中实现四位加法器。求两个四位二进制数的和。A3A0、B3B0分别为被加数和加数，SUM0SUM3为和，Cout为进位输出。四、实验内容1 可编程芯片引脚信号A0K0A1K1A2K2A3K3B0K4B1K5B2K6B3K7SUM0E0SUM1E1SUM2E2SUM3E30CoutE4可编程芯片2实验步骤用Verilog HDL硬件描述语言设计四位加法器，在微机上的EDA软件环境中对设计进行编译和功能仿真，通过编译和仿真后，连接微机和实验仪器，将设计下载到可编程芯片中，在可编程芯片实现四位加法器。记录仿真波形和实验结果。五、四位加法器的Veril

18、og HDL源程序代码六、仿真波形和实验结果实验九、七段LED译码器一、实验目的用Verilog HDL硬件描述语言设计共阴极七段LED译码器，在可编程芯片中实现共阴极七段LED译码器。通过实验，巩固EDA软件的使用。二、实验器材设备1EDA实验箱。2微机一台，WINDOWS XP或WINDOWS 2000操作系统。3EDA软件及下载电缆一根。4可编程芯片一块。三、实验原理用Verilog HDL硬件描述语言在可编程芯片中实现共阴极七段LED译码器。D3D0为输入代码（00001111），输出ah为共阴极七段LED显示器的字形码。四、实验内容1可编程芯片引脚信号D0K0D1K1D2K2D3K3aE0bE1cE2dE30eE4fE5gE6hE7可编程芯片2