2022年数字逻辑实验指导书 .pdf

篇一：数字电路技术实验指导书- 辽东学院自编教材数字电路技术实验指导书姜大为编（电子信息工程专业用）信息技术学院2012 年 12 月辽东学院信息技术学院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 . 1 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：年月日课 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、双踪示波器的使用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - 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电信号，测试不同信号的电压、频率、相位差等。 是一种用途广泛的多用仪器。（一） cos5020 型示波器的基本组成原理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给电路等组成。原理框图如图1-1 。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部分（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合适的电压，使示波管工作于最佳状态。垂直开关电路的作用是转换来自 ch1（通道 1）和 ch2（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自扫描发生器的扫描锯齿波信号和在xy 工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合适的电压，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（off ） 。（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bnc 电缆或探头将信号输入通道1 当在 xy 方式时，作为x 轴输入。（8）ch1 acgnddc 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篇二：数字逻辑电路实验指导书仰恩大学电子工程系实验教材系列数字逻辑电路验指导电子工程系编 2011 年 1 月实书安全用电须知安全用电是实验中始终需要注意的重要问题。为了做好实验，确保人身和设备的安全，实验时，必须严格遵守下列安全用电规则：（1） 接线、改接、拆线都必须在切断电源的情况下进行，即 “先接线后通电， 先断电再拆线” 。（2）在电路通电情况下，人体严禁接触电路不绝缘的金属导线或连接点等带电部位。万一遇到触电事故，应立即切断电源，进行必要的处理。（3） 实验中， 特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现有超量程、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 过热、异味、异声、冒烟、火花等，应立即断电，并请老师检查。（4）实验时应精神集中，同组者必须密切配合，接通电源前须通知同组同学，以防止触电事故。（5）电机转动时，防止导线、发辫、围巾等物品卷入。（6）了解有关电器设备的规格、性能及使用方法，严格按额定值使用。注意仪表的种类、量程和连接使用方法，例如，不得用电流表或万用表的电阻档，电流档去测量电压；电流表、功率表的电流线圈不能并联在电路中等等。（7）请穿绝缘胶鞋进入实验室。目录第一章 mdl 数字逻辑实验仪 1-1 1-2 1-3 1-4 mdl 实验仪的组成-4 mdl 实验仪面板功能和使用方法-4 mdl 实验仪实验方式和实验方法 -8 实验调试过程-9 第二章组合逻辑电路部件实验 2-1 门电路-10 实验一检测门电路-12 2-2 加 法 器-14 实验二一位半加器-16 实验三一位全加器 -17 2-3 编码器-19 实验四83编码器-20 2-4 译 码 器-21 实验五38译码器-24 实验六led 译码器-25 2-5 奇偶校验电路-27 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - 实验七奇偶校验-27 2-6 代码转换器-29 实验八二进制码 bcd 码-31 实验九 bcd 码 二进制码 -32 实验十 bcd 码 余三码 -33 实验十一 bcd码 移位码 -33 实验十二 bcd码 格雷码 -34 2-7 数据选择器与数据分配器-36 实验十三数据选择器-37 实验十四数据分配器 -38 2-8 数据比较器-40 实验十五二位数字比较器-41 第三章时序逻辑电路部件实验 3-1 触发器 -44 实 验 十 六 检 测 触 发 器 -46 3-2 移 位 寄 存 器-48 实验十七四位多功能寄存器-50 3-3 计数器-51 实验十八四位二进制异步计数器-57 实验十九四位格雷码计数器-59 实验二十五 -十进制计数器-60 3-4 代码发生器-61 实验二十一代码 110101 发生器 -65 3-5 单脉冲发生器-66 实验二十二单脉冲发生器-68 3-6 时序脉冲发生电路-69 实验二十三时序脉冲启停电路-72 第四章数字脉冲电路部件 4-1 振荡器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - -73实验二十四带rc的ttl环形振荡器-74 4-2 单稳态电路-74实验二十五ttl单稳态电路-75 4-3 倍频电路-76 实验二十六倍频电路-76 第五章可编程逻辑器件实验 5-1 pld器件-77 5-2 isplsi1016-77 5-3 采 用pld器件的实验步骤-78实验二十七四位全加器-79实验二十八led译码器 -80实验二十九八位左移寄存器-81 附录几种常用 74 系列的 ttl集成电路 -82 第一章 mdl数字逻辑实验仪 mdl 是一种智能多功能数字逻辑实验仪。它的内置单片机存储了大量示范实验软件。它可提供自动和非自动两类实验方式。选用自动实验方式时，它会自动输出并显示所选实验的输入信号和正确的输出信号。选用非自动方式实验时，实验信号由实验者设置，实验过程与传统实验相同。 mdl 可提供单拍和连续两种调试手段。mdl 不仅支持采用ttl器件实验， 还支持采用 pld （在线可编程逻辑器件）实验。 1-1 mdl实验仪组成 mdl 多功能数字逻辑实验仪由电源、控制面板和实验模块组成。直流稳压电源+5v， 经专用连接线与面板的电源插座连接，再经控制面板cno 区的 “+5v” 、“ gnd”与实验芯片的管脚“+vcc” 、 “gnd”连接。实验仪的右半部是控制面板。采用高性能的单片机进行控制，管理各指示灯的显示信息、产生实验信号、同步脉冲信号和异步脉冲信号、对开关产生的信号整形、监视控制键+、- 和控制开关 kc0kc3 的状态、接收输入命令、选择实验序号、调节实验信号周期、控制“单拍”或“连续”调试实验电路。实验仪左半部是实验模块，设置多种芯片插座和管脚插孔。实验者使用适当的芯片构成各种实验电路。 1-2mdl实验仪面板的功能和使用方法一、 ds0、ds1 为示波器连接插座，通过专用连接电缆和双综示波器相连。实验时，若要用示波器观察某个信号，只要用导线把此信号接入该插座即可。二、 led3led0为四个共阴极七段显示器，其用途如下：1. kc2处于“停止” ，kc0 处于“序号” ，led3 、led2 显示所选实验序号，led1 、led0 显示该实验对应方式。2. kc2处于“停止” ，kc0 处于“周期”，led3 、led2 暗， led1 、led0 显示周期（ 16 进制，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 单位 10ms ） 。三、 ls7ls0为 8 个发光二极管，显示信号源s7s0 的状态。篇三：数字逻辑实验指导书数字逻辑基础实验指导书三亚学院理工分院2014 年 3 月前言本实验教学的目的和要求计算机电路分析基础是计算机科学与技术及相关专业的一门专业基础课，是一门重点课。在计算机硬件的各个领域中均会用到计算机电路的有关知识。本实验课程的教学目的和要求是使学生通过实验手段掌握各种集成电路及其设计，同时训练一定的实验动手能力。也使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练。本实验指导书内容本实验的内容主要包括电路分析、模拟电路、门电路逻辑功能及测试、组合逻辑电路的分析与设计、触发器、计数器、时序逻辑电路的分析与设计的综合实验。实验重点与难点实验的重点是通过实验认识并验证各种集成芯片工作原理及其相关注意事项。实验的难点也在于用所学知识设计综合性实验。本实验指导书的范围及与相关实验的关系本实验指导书作为计算机科学与技术专业数字逻辑实验的一个重要环节。在这一环接中，数字逻辑侧重讨论各种集成芯片，学会设计简单的电路。因此，它的先修课程是计算机基础；离散数学；大学物理；电路原理；模拟电子线路等。教材的选用本实验指导书是在启东市东疆计算机有限公司与实验箱配套的实验系统实验指导书的基础上，根据我们学生的实际情况而编写的计算机电路分析基础实验指导书。本指导书以素质教育为目标，力求使学生通过实验加深对基础知识的理解，同时强化实际的动手能力，切实做到理论与实际应用相结合。由于编者水平有限，书中难免存在纰漏之处，恳请各位同仁赐教。2014 年 4 月实 验 要 求1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。 3 ）熟悉实验任务。4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2、使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。 4 、实验时注意：l ）在进行小信号放大实验时，由于所用信号发生器及连接电缆的缘故, 往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定，有些信号源调不到毫伏以下，实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。一般可用实验箱中电阻组成衰减器，这样连接电缆上信号电平较高，不易受干扰。2）做放大器实验时如出现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确, 或输入信号是否过大，由于实验箱所用三极管hfe 较大 , 特别是两级放大电路容易饱和失真。5、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。6、实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线7、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。所记录的实名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - 验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8、 实验结束后， 必须关断电源、 拔出电源插头， 并将仪器、 设备、工具、 导线等按规定整理。9、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。实验一常用电子仪器仪表使用练习为了在实验中能准确地测量数据，观察实验现象，必须学会正确地使用示波器、函数发生器和数字万用表等仪器的方法，这是一项重要的实验技能，因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。一、实验目的1、学习示波器、函数发生器和数字万用表的使用方法。2、学习用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。 3 、学习识别各种类型的元件。二、实验原理示波器 vc2020 是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。示波器是电子测量中最常用的一种电子仪器，可以用它来测试和分析时域信号。示波器通常由信号波形显示部分、垂直信道（y 通道） 、水平信道（ x 通道）三部分组成。其频率响应范围为020mhz。函数发生器vc2002 能产生正弦波、 三角波、 方波等信号。 由于用数字led 显示输出频率，读数方便且精确。函数发生器的输出频率范围从0.2hz2mhz，分为七个频段，每个频段的频率均从 0.2hz 到该段的2 倍可连续调节。输出信号幅度连续可调（约20db） ，并且有 20db 和40db 的衰减器，故输出范围从20mvp.p 到 20vp.p 。输出阻抗50?。在使用时，数字led 显示的输出信号峰. 峰值 vp.p 的大小，应为负载匹配（即负载为50?）时的读数。如果负载不是 50?，就不能直接读数，其大小需用其他仪表进行测量。数字万用表ut30d 。该表最大显示值为1999，过载时显示“1. ” 或“ ?1. ” 。短路检查用蜂鸣器。用其对正弦交流信号进行测量时，应先了解被测信号的频率，再正确选择使用。三、预习要求实验前必须预习实验时使用的示波器、函数发生器和万用表的使用说明及注意事项等有关资料。四、实验器材1、双踪示波器；2、数字万用表；3、函数发生器；4、数字实验箱 5 、色环电阻、三极管、二极管、电容器五、实验内容及步骤1、示波器“ cal ”信号的测试表 1.1 示波器实验记录中的hx、hy 的 div 均为大格， 即 1cm；实验中应注意垂直方式的选择，信号从哪个通道输入，垂直方式就应选择与之对应。 垂直灵敏度可以控制波形的显示大小，但它并不改变信号本身参数大小。在用示波器进行定量读测时， 垂直灵敏度微调 （var. ） 和水平扫描速度微调 （var. ） 要注意必须将其置于cal( 校准) 位置，才能读数。 从对示波器校正信号的测试波形可见，该信号是一个方波，且为交直流叠加的波形。只有选择“输入耦合方式”为直接耦合“dc” ，才可观察到“cal ”交直流分量叠加波形。若选择“输入耦合方式”为“ac”时，信号通过电容隔直后输入到示波器垂直放大电路中，于是就观察不到“ cal ”波形中的直流分量。 波形输入后，首先要进行y 轴校零。将输入耦合方式置“gnd”位置，屏幕显示为一条零基线，调整垂直位移旋钮，使扫描基线对准屏幕上某一条水平刻度线，这样就设定好了零电平参考基准线，然后将开关打离“gnd”位置观察波形。置于“ac”或“ dc”波形为相同，说明被测信号为交流信号；若置于“dc”波形对零线有位移，说明被测信号为交直流分量叠加的信号。实验中要特别注意。2、函数发生器输出频率和幅度的调节表 1.2 函数发生器是多功能函数发生器，能产生多种函数信号，且输出电压范围大、频率调节范围宽。用示波器观察三种波形，分别根据要求参数调出相应波形。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 函数发生器的输出幅度的调节，要根据需要的大小正确调节。“输出幅度” 旋钮顺时针旋到底为最大输出； 逆时针旋到底不是最小，该仪器配有两个输出衰减按钮，只有同时配合将20db和 40db 的按钮按下，仪器的输出才为最小。函数发生器的频率显示值与“频率范围选择”档位之间没有倍乘关系，是直接读数的。3、万用表使用练习（用万用表档测量电阻） ：1）测量电阻时，有必要对电阻元件特性、标称值进行一定的介绍。根据电阻器结构的特征可分为薄型膜电阻器、线绕电阻、敏感电阻等。篇四：数字逻辑( 实验指导书 ) 数 字 逻 辑实验指导书2012-3 目录实验一 ttl集成逻辑门的参数测试（基本） .2学时实验二 组合逻辑电路的设计（设计）. .2学时实验三 bcd 七段显示译码器（应用）. . . .2学时实验四触发器的功能测试（基本）.2学时 实验五数据选择器的功能分析与设计（综合）.2学时实验六移位寄存器及其应用 （应用）. . .2学时实验七 555 定时器的应用 （综合） .2学时实验一 ttl集成逻辑门的参数测试实验学时： 2 实验类型：基本实验要求：必做一、实验目的1、了解 ttl与非门各参数的意义。2、掌握 ttl集成门电路的逻辑功能和参数测试方法。 3 、熟悉 tpe d3 数字电路实验箱的基本功能和使用方法。二、实验原理、方法和手段ttl集成与非门是数字电路中广泛使用的一种逻辑门，使用时，必须对它的逻辑功能、主要参数和特性曲线进行测试，以确定其性能好坏。本实验主要是对ttl集成与非门74ls20 进行测试，该芯片外形为dip 双列直插式结构。 原理电路、逻辑符号和管脚排列如图1-1(a) 、 (b) 、(c) 所示。图 1-1 74ls20芯片原理电路、逻辑符号和封装引脚图1. 与非门的逻辑功能与非门的逻辑功能是：当输入端有一个或一个以上的低电平时，输出端为高电平；只有输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。( 即有“ 0”得“ 1” ，全“ 1”得“ 0” 。 ) 对与非门进行测试时，门的输入端接逻辑开关，开关向上为逻辑“1” ，向下为逻辑“0” 。门的输出端接电平指示器，发光管亮为逻辑“1” ，不亮为逻辑“0” 。与非门的逻辑表达式为：q?abcd2. ttl与非门的主要参数（1）低电平输出电源电流iccl与高电平输出电源电流icch （b）icch 测试电路（c）iil测试电路 oh （ a ）iccl测试电路图 1-2 空载参数iccl、icch 和 iil测试原理图与非门在不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。iccl是指输出端空载，所有输入端全部悬空，（与非门处于导通状态），电源提供器件的电流。icch 是指输出端空截，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，（与非门处于截止状态），电源提供器件的电流。测试电路如图1-2(a) 、(b) 所示。 通常 iccl?icch，它们的大小标志着与非门在静态情况下的功耗大小。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - 导通功耗： pccl=icclucc 截止功耗： pcch=icch ucc 由于 iccl较大，一般手册中给出的功耗是指pccl 。注意： ttl电路对电源电压要求较严，电源电压vcc 允许在 510% 的电压范围内工作，超过 5.5v 将损坏器件；低于4.5v 器件的逻辑功能将不正常。(2) 低电平输入电流iil iil是指被测输入端接地，其余输入端悬空，由被测输入端流出的电流，如图1-2(c) 所示，在多级门电路中它相当于前级门输出低电平时，后级向前级门灌入的电流，因而它的大小关系到前级门的灌电流负载能力，因此希望iil小些。(3) 扇出系数no 扇出系数是指门电路能驱动同类门的个数，是衡量门电路负载能力的一个参数，测试电路如图 1-3 所示，门的输入端全部悬空，输出端接灌电流负载，调节rl使 iol增大， uol 随之增高， 当 uol 达到 uolm( 手册中规定低电平规范值0.4v) 时的 iol就是允许灌入的最大负载电流iolm ，则vcc=5v nol?iolmi il vcc=5v iolm 1ku0l 1000 图 1-3 扇出系数n0 的测试电路图 1-4 电压传输特性的测试电路nol 大小主要受输出低电平时输出端允许灌入的最大负载电流iolm 的限制， 如灌入的负载电流超出该值，输出低电平将显著升高，以致造成下级门电路的误动作。注意：测量时，iol最大不要超过20ma，以防止损坏器件。 (4)电压传输特性电压传输特性是指输出电压随输入电压变化的关系曲线0?f? ?。 它能够充分地显示与非门的逻辑关系，即：当输入为低电平时，输出0 为高电平；当输入为高电平时，输出 0 为低电平，在 由低电平向高电平过渡的过程中，0 也由高电平向低电平转化。测试方法，如图1-4 所示。通常对典型ttl与非门电路要求voh 3v（典型值为3.5v ） 、vol 0.35v 、von =1.4v 、voff=1.0v。(5) 平均传输延迟时间tpd tpd是衡量门电路开关速度的参数，是指输出波形边沿0.5vm 点相对于输入波形对应边沿0.5vm 点的时间延迟， 如图 1-5 所示，门电路的导通延迟时间为tpdl ， 截止延迟时间为tpdh ，则平均传输延迟时间tpd=1/2(tpdltpdh) 。tpd 测量方法如图1-6 所示，此时与非门作为非门使用，它的输出信号与输入信号是反相的，将三个门( 奇数个门 ) 首尾相接将构成一个环形振荡器。 由分析可知， 这个电路的振荡周期t 与门的平均延迟时间tpd 的关系为tpd=t/6，用示波器或频率计测出振荡波形uo 的周期， 则可求出tpd 值。( 需用 50100mhz的示波器或频率计进行测量) 名师资料总结 - 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