数字电子技术基础实验.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数字电子技术基础实验【精品文档】第 63 页数字电子技术基础实验编著：温如坤 高志敏主审：陈旭红湖北汽车工业学院电子技术教研室前 言本书是在湖北汽车工业学院电气工程系电子技术教研室课程教学改革的基础上，并根据数字电子技术基础实验独立设课的特点编写的。多年来，电子技术教研室一贯坚持课程教学改革，致力于实验教学的改革。充分地认识到电子电路是一门理论与实际紧密结合，技术性和实践性较强的课程，应将学生切实地置于电子电路实验之中，培养独立自主的实验意识和提高实践动力手能力，才利于电子技术教学质量的提高。因此，将数字电子技术基础实验独立设课，强化实践教学环节，增加学生动手操作的机会。近年来，在湖北汽车工业学院本科生试用中，获得较好的教学效果。符合本科生的认识规律，增强了学生实验的兴趣，调动了学生的主动性和积极性，受到学生的欢迎。本书分3章，第1章：数字电路实验基本知识。第2章：实验内容：第3章 课程设计：第1章介绍如何顺利完成实验、对电路的调试所具备的理论知识作了全面的论述。第2章列出了12项数字电子电路的实验。其中包含基础性的基本实验、设计性实验和综合性实验。基本实验对学生学会常用电子仪器的使用，对电路元器件认识，初步掌握实验方法十分必要的。这类实验中，适当地涉及难度不大，需要利用学过的理论知识进行电路设计内容，为设计性综合性实验准备一些基本条件。基本实验、综合性实验和设计性实验的整个过程必须由学生独立完成，这样对学生的智力开发，培养学生的独立工作能力，提高排除电路故障技能十分有利。每个实验持续1周，学生根据实验要求，事先做出预习报告，在面包板上搭制电路，然后在规定的实验时间内，到实验室测量电路参数。测试的实验结果必须经教师审查认可，在预习报告上签字,方确认实验完成。本书由湖北汽车工业学院电气电气工程系电子技术教研室温如坤、高志敏、杨毅分工编写，最后由教研室主任陈旭红评审。由于我们水平有限，编写时间仓促，书中存在许多不妥之处和错误，恳请专家和读者批评指正。 编 者2006-7-16目 录第1章 数字电路实验基本知识11 集成电路规模的划分、分类及及主要参数1.1. 1集成电路规模的划分1.1. 2数字集成电路的分类12 集成电路规模的划分、分类及及主要参数1.2. 1集成电路规模的划分1.3数字电路测量内容和方法1.3.1测量内容第2章实验内容实验一逻辑门电路功能测试验证必实验二SSI组合逻辑电路设计设计选实验三译码器和数据选择器验证选实验四MSI组合逻辑电路设计设计必实验五触发器验证选实验六寄存器验证选实验七计数器验证选实验八顺序脉冲发生器验证选实验九序列脉冲发生器设计必实验十555定时器的应用设计必实验十一数模转换器验证选实验十二模数转换器验证选第3章附录附录一附录二参考文献第一章数字电路实验基本知识在进行数字电路实验时，充分理解和正确使用集成器件及其构成的数字电路独有的特性和规律，往往可以收到事半功倍的效果。因此，在实验前介绍集成化的数字电路的实验方案以及实验的正确步骤，减少、排除实验故障所遵循的原则方法，很有必要。1.1集成电路规模的划分、分类及主要参数1.1.2集成电路规模的划分随着微电子技术不断发展，单个芯片的集成度越来越高，出现了中、大规模、超大规模集成电路。在不同系列的集成电路中，集成规模的划分标准是不同的。TTL系列：以单个芯片包含的门电路或等效门电路的数目划分。小规模集成电路（SSI）：门电路或等效门电路的数目在12个以下。中规模集成电路（MSI）：12100个之间。大规模集成电路（LSI）：100个以上。MOS系列：以单个芯片包含的元器件数目划分。小规模集成电路（SSI）：单个芯片包含的元器件数目100个以下。中规模集成电路（MSI）：1001000个之间。大规模集成电路（LSI）：100010000个以上。超大规模集成电路（VLSI）：10000个以上。集成电路由SSI发展到VLSI,单个芯片的功能大大提高了。通常SSI是器件的集成，例如门电路或者触发器。而MSI中是逻辑构件的集成，例如多路选择器、加法器等，LSI和VLSI则是一个数字子系统或整个数字系统的集成。所以，采用标准的通用中规模集成电路进行数字逻辑设计，具有体积小，功耗低、可靠性高，并且容易设计、生产、调试和维护。1.1.3数字集成电路的分类数字系统中最广泛使用的是TTL和MOS两类集成电路。TTL集成逻辑电路问世比较早，加工工艺在不断改进，目前仍然是主要的基本逻辑器件。随着MOS工艺特别是CM0S工艺的发展，CM0S正在逐步取代TTL的主导地位。尤其近年来，可编程逻辑器件（PLD）特别是现场可编程门阵列（FPGA）的飞速发展，使数字电子技术开创了截新局面，将硬件与软件结合起来，使器件的功能更加完善，使用起来更加方便。1.2 数字电路的实验特点自从数字集成电路问世后，大规模集成电路发展迅速，使数字电路的设计发生了根本性的变化。在进行电路设计时，不用分立元件构成门电路、触发器等基本逻辑器件，大多数情况下，也不需要自行设计像计数器、译码器、寄存器等逻辑部件，可以根据设计要求选择各种标准的集成电路，用最简单的联接方式综合成满足设计要求的数字电路就可以了。所以，对一个数字电路或数字系统的设计者主要任务是完成逻辑构思，选择应用集成器件，正确拼接电路。目前数字电路实验采用多孔面包板和双列直插式集成器件，通过接插的方法进行实验，元器件可以重复使用，利用率高，实验时操作方便。由于不需要焊接，元器件可以反复使用，利用率高，且实验时操作方便灵活。目前，通用多孔实验插座板型号比较多，基本结构相似。一般插座板中间有一凹槽，凹槽两边各有65排弹性接触簧片，每个簧片有5个插孔，5个插孔在电气上是相通的，插孔之间及簧片之间为双列直插式集成电路标准间距。适合插入各种双列直接式集成电路，也可以插引脚为0.5-0.7mm左右的任何元件。实验时，集成电路的引脚跨插在凹槽两边的插孔里、空余的插孔可供集成电路各引脚输入、输出或与其它元件互联。上下两行65个插孔各自互通的，通常作为正、负电源及地线使用。为防止集成电路受损，在插座板上插入或拔出时要细心。插入时，必须校准集成电路两排引脚的距离，待集成电路的各引脚对准插孔后，再均匀用力按下插牢。拔出时，用集成电路的专用工具夹住集成电路芯片的两头，然后均匀用力把芯片拔出来。实验时，使用的导线是塑料单股硬导线，一般线径0.5-0.7mm，导线两端的绝缘层剥出8-10mm。导线经过多次使用后，线头会弯曲，将弯曲的线头剪去重新剥线头使用。若线头已经弯曲，硬插进去，可能造成插座板中的簧片受损失去弹性。1.3数字电路测量内容、步骤和方法1.3.1测量内容经过逻辑设计并完成组装的数字电路或数字系统，必须经过测量，通过测量来判断逻辑设计是否正确。测量内容大致分为三个方面。第一方面是测量输入、输出信号的幅度、电平、占空比以及周期等参数。第二方面是测量输出与输入之间时间关系。最后是测量一些专项指标，例如电源电压波动，外界各种干扰对电路工作可靠性影响的测量。2测量步骤。先测量单元电路后测量整个电路。单元电路工作正常后，然后对整机进行测量和调试，观察各单元电路之间接口电路的工作情况，只有通过整机调试后，才能对数字电路的设计、安装工艺、功能作出最后的评价。1.3.3测量方法对数字电路进行逻辑量的测量时，可以选用静态测量法，也可以选用动态测量法。静态测量法：在没有数字信号输入的情况下，人为地加入固定电平进行测量。例如一个多输入端的与非门电路，将各输入端分别接入一定的电平，然后测量输出端电平的变化情况。静态测量法可以帮助分析门电路逻辑功能是否正确，但是这种测量方法无法判断门电路对输入信号的速度响应能力。动态测量法：给与非门电路的输入端接入一个合适的脉冲信号，用示波器观察输出信号与输入信号相位关系，只要不断提高输入信号的频率，观察与非门输出信号的变化，就可以了解与非门对输入信号的速度响应能力。因此，动态测量法比静态测量法应用的更广泛。1.4数字电路的实验方法1.4.1实验准备实践证明，如果实验前做好充分的准备工作，明确要做的实验目的、实验要求、实验内容。预习相关的理论知识，拟定实验步骤，完成实验预习报告，做到心中有数，才能说做好了实验前的准备工作。实验时才会有的放矢。否则，实验结果非常差，收获甚微。一般情况下，实验分验证性基础实验和设计性的综合实验。1.4.1.1验证性基础实验基础性实验的内容、实验电路是预先指定的,相对于设计性的综合实验来说，实验者的主观能动性体现不够，实验兴趣少。但是适当的基础实验能够认识元器件特性，掌握仪器的使用，了解实验方法和训练基本实验技能等。所以，实验者必须重视基础实验，对于实验中出现的问题，要勤于思考，预先做出分析和估计，尽量独立解决，不要轻易求助他人，培养独立处理解决问题的能力。1.4.1.2设计性综合实验设计性综合实验特点是，只给出实验目的和具体要求。实验电路、实验步骤、测量的参数等需要由实验者自己拟定，实验者完全处于主导地位，能够最大限度的发挥主观能动性，但是，必须考虑周到，如果疏忽一些问题，可能导致实验失败。设计性综合实验一般需要考虑以下几点。（1） 熟悉集成器件的使用条件和逻辑功能，然后设计实验电路。（2） 设计组合电路和异步时序电路时，要防止竞争冒险问题。（3） 设计的电路应将电路状态置于信号电平上，不是信号的前沿或后沿，要使电路处于预期的初始状态。1.4.1.3预习报告预习报告体现了实验前的准备工作充分与否，它是实验操作的依据。预习报告要求尽可能写的简洁，思路清楚，一目了然。以实验电路为主，附简要的文字说明和必要的记录实验结果和数据的图表。不必按照实验指导书进行抄写，预习报告除了实验题目外，还应有下列内容。（1）实验电路图：分立元件电路原理图，可以直接作为实验电路接线图。以集成电路为器件的数字电路，原理图与接线图差别很大。因为逻辑图不能反映出集成器件的管脚排列的规律和接法。一旦所接实验电路出现了故障，除了按图查找外，几乎没有别的办法。为了减少接线错误。通常将逻辑电路图与集成电路芯片的管脚排列画出。并在逻辑电路图上标明芯片管脚标号。（2）文字说明：预习报告中的文字说明要简洁明了，它帮助实验者正确布线或正确使用集成器件，提醒实验者注意容易忽略的问题。（3）应该预先拟定好实验步骤和记录实验结果、数据等有关图表。1.4.2布线和排除故障1.4.2.1布线原则布线前，应先将集成电路插到插座板上，所有集成电路应以同一方向插入，不能为了缩短导线长度而把集成电路倒插。一般来说，集成电路的引脚1放在左下角。集成电路芯片都有标志（缺口、小孔、色点），标有标志的为1号脚。布线用的导线直径要和通用底板插孔直径大体一致，不宜太粗或太细。布线最好有顺序进行，不要随意接线，避免漏接。布线时先将固定电平的端点接好，例如电源线、地线、门电路的多余输入端。这些连线尽可能短，布置在接近电源正极和负极的位置。上述导线布好后，然后按照信号流向顺序依次布线，布线的导线不能太长，要贴近插座板表面。布线密集时尽可能避免导线相互重叠。布线时切忌导线跨越集成器件上空，正确的布线是导线应贴近插座板在集成器件周围走线。切忌在一个插孔内插两根或两根以上的导线，以免损坏实验面包板。实验电路所用集成器件要进行测试，防止因器件功能不正常而产生电路功能不正常。1.4.2.2排除故障在实验中，当电路不能完成预期的逻辑功能时，称电路有故障。造成实验故障的原因是多方面的。有些故障是因为操作不当造成的，如布线错误。有些故障是因为设计不当，造成的。有些故障则是集成器件使用不当或错误使用造成的。实验中要求完全不出故障是不可能的。但是实验前做好充分准备，操作时细心，可以减少故障的发生率。另一方面，即使实验中出现故障，可以从电路的工作原理分析故障的原因，利用数字电路是一个二元系统。只有0和1状态，以及具有逻辑判断能力的特点，实验电路故障是可以排除的。实践证明，在实验电路设计正确的前提下，按上述要求布线，并且无接线差错，不出故障的可能性很大，即使出现故障，也容易排除。完成布线后，复查一遍。可以查出漏接和错接的导线或插错用错集成芯片，但是许多故障因素用查线的方法是不会被发现的。例如，由于导线插入插孔太浅形成导线与插孔接不良，集成器件管脚因插弯未能插入插孔等。所以查电路布线不能作为排队故障的主要手段。排除故障的最好方法是用逻辑思维对故障现象进行分析和推理。需要指出的是，实践经验对于排除故障是有帮助的，对于电路理论熟悉和对实验电路正确的逻辑思维，更起作用。这是强调实验预习重要性的原因。3实验报告实验结束后需要撰写实验报告，这是一项重要的基本功的训练，撰写实验报告是总结、回顾实验结果、巩固实验成果，加深对基本理论的认识和理解。撰写实验报告有一定的规范和要求。实验报告撰写在规定的报告上。所有的电路图、表格必须用直尺、曲线板绘制。实验报告一般包括四部分内容；实验目的：实验仪器、器件；实验内容；思考和讨论总结。实验报告在实验后有三天内统一收齐交给教师，教师即时批改。以便教师在下次实验的授课时反馈意见。1.5TTL和CMOS集成电路使用规则1.5.1TTL集成电路的使用规则TTL集成电路必须在使用规范允许范围内使用，即在（SJ331-72）半导体集成电路总技术条件和产品标准规定的范围内使用。（1）TTL集成电路对电源电压要求严格。只允许在5V±10%的范围内工作。超过这个范围将损坏器件或造成功能不正常。 输出端不允许直接接电源（+5V）或接地，否则将导致器件损坏。 输出端不允许并联使用，否则将损坏器件。集电极开路门（OC）和三态门（3S）除外。 带扩展端的TTL电路，其扩展端不允许直接接电源（+5V），否则交损坏器件。（2） 不使用的输入端处理方法 若电源电压不超过5.5V，不用的端子直接接在电源上，也可以串入一只1-10K的电阻接入。1.5.2CMOS电路的使用规则（1） VDD接电源正极，VSS电源负极或者接地，电源绝对允许接反。CC4000系列的电源电压允许在+318V范围内选择。实际一般要求为+5V电源。工作在不同电压下器件，其输出阻抗、工作速度和功耗等参数也会不同，在应用时要注意。（2） 对器件的输入信号Vi，要求电压范围VSSViVDD。（3） 所有输入端一律不准悬空。输入端悬空不仅会造成逻辑混乱，且会导致器件损坏。（4） 不使用的输入端应按照逻辑要求直接接VSS或VDD ，在工作速度不高的电路中，允许输入端并联使用。（5） 输出端不允许直接与VSS或VDD 连接，否则会导致器件损坏。除三态输出器件外，不允许两个器件输出端连接使用。（6） 安装电路时或改变电路连线时，必须断开电源。禁止带电操作。第2章实验内容实验一逻辑门电路功能测试1实验目的1.1 熟悉数字实验箱的使用方法。1.2掌握常用的逻辑门电路的逻辑符号与逻辑功能1.3熟悉集成元器件管脚排列特点。2实验仪器与元器件2.1实验仪器（1）数字电路实验箱(+5V电源、逻辑电平开关、0-1逻辑电平显示器)（2）数字万用表（3）示波器2.2集成电路四2输入与非门74LS00片四2输入或非门74LS02片六反相器74LS04片四2输入异或门74LS86 片2.3其它元件若于3预习要求3.1认真复习逻辑门电路的工作原理以及写出相应的逻辑表达式。3.2熟悉所用的集成电路的引脚分布图。注意引脚数字号码的含义。3.3熟悉各逻辑门功能测试电路以及测试方法。3.4预习附录中关于数字电路实验箱的结构、功能以及使用方法.3.5示波器的使用方法。3.5预习数字电子技术基础实验及课程设计关于数字电路的实验特点等相关内容。4实验原理用来实现逻辑关系的电子电路称之为逻辑门电路, 常见的逻辑运算有与、或、非、与非、或非、异或运算，相对应就有与、或、非、与非、或非、异或门等。目前已经有门类齐全的集成门电路。由于TTL集成门电路在数字电路中广泛使用的基本逻辑门，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。本实验采用74系列的TTL集成门电路进行测试。5实验内容5.1用静态测试法测试门电路的逻辑功能。（1）测试四2输入与非门（74LS00）的逻辑功能。74LS00中包含四个2输入与非门，请选择其中一个与非门进行测试。测试结果填写在表1.1中。图1.1表示74LS00的引脚分布图。 将74LS00插在面包板上，连接好实验电路，引脚14接+5V的直流电源电压，引脚7接地，与非门的A、B输入端接逻辑开关电平输出插口，当开关向上拔，输出高电平“1”，当开关向下拔时，输出为低电平“0”。 与非门的输出端输出信号驱动一个发光二极管（LED）来显示输出电平状态，当发光二极管（LED）亮时，表示输出为高电平，发光二极管（LED）灭时，表示输出为低电平。一般情况下,显示电路中需要串接一个限流电阻来保护LED。限流电阻一般取几百欧到几千欧。若要准确地设计参数，必须通过查手册，查明元件的参数，然后进行计算。 按表1.1的要求输入逻辑电平，测量与非门的逻辑功能。图1.174LS00引脚图与非逻辑函数表达式：表1.1 测试与非门逻辑关系输入输出 ABL00011011（2）测试四2输入或非门（74LS02）的逻辑功能。74LS02中包含四个2输入或非门，请选择其中一个或非门进行测试。测试结果填写在表1.2中。图1.2表示74LS02的引脚分布图。或非逻辑函数表达式：测试方法同上。图1.274LS02引脚图表1.2 测试或非门逻辑关系输入输出ABL00011011（3）测试六反相器（74LS04）的逻辑功能。74LS04中包含六个反相器，请选择其中一个反相器进行测试。图1.3表示74LS04的引脚分布图。反相器的逻辑函数表达式：在反相器的输入端加逻辑电平“0”或“1”，观察输出结果并纪录在表1.3中。图1.374LS04引脚图表1.3测试反相器逻辑关系输入输出AL 01（4）测试四2输入异非门（74LS86）的逻辑功能。74LS86中包含四个2输入异或门，请选择其中一个异或门进行测试。测试结果填写在表1.4中。图1.4表示74LS86的引脚分布图。或非逻辑函数表达式：图1.474LS86引脚图测试方法同上。表1.4测试异或门逻辑关系输入输出ABL000110115.2用动态测试法测试门电路的逻辑功能。（1）用动态测试法测试测试与非门74LS00的逻辑功能。在与非门的输入端分别接入逻辑电平“1”或“0”。另一个输入端接入连续脉冲波。用示波器观察输出波形，并分别记录下来。（2）用动态测试法测试异或门74LS86的逻辑功能。在异或门的输入端分别接入逻辑电平“1”或“0”。另一个输入端接入连续脉冲波。 用示波器观察输出波形，并记录下来。5.3集成门电路的逻辑变换及应用（1）用四2输入或非门74LS02和六反相器74LS04实现逻辑函数表达式，并测试电路逻辑功能。 （2）用四2输入与非门74LS00和六反相器74LS04实现逻辑函数表达式，并验证电路逻辑功能。 6实验报告及思考题6.1画出门电路的逻辑符号及逻辑表达式，整理实验数据和画出它们的测试波形。6.2总结各种逻辑门的功能特点。6.3怎样判断门电路的逻辑功能是否正常？实验二SSI组合逻辑电路设计1实验目的1.1掌握小规模集成电路(SSI)组合逻辑电路的设计方法及测试方法。2实验仪器与元器件2.1实验仪器数字电路实验箱、数字万用表、示波器2.2集成电路四2输入与非门（75LS00）、三3输入与非门（75LS10）、二4输入与非门75LS203预习要求3.1复习逻辑电路的分析与设计方法。3.2画出实验逻辑电路，并设计出实验步骤及相应的实验测试表格。3.3利用课外时间搭制电路，搭制电路的要求见第1章相关内容。4实验原理组合逻辑设计，指的是组合逻辑电路的设计。根据课题要求完成的逻辑功能，画出实现该功能的逻辑电路。这样看来，组合逻辑电路的设计是逻辑电路的分析逆过程。小规模集成电路（SSI）组合逻辑电路设计，通常以电路简单，所用的集成电路少为目标，这样组装好的电路结构紧凑，要求工作可靠，经济实惠。4.1小规模集成电路(SSI)组合逻辑电路的设计与分析过程，其步骤如下。（1）逻辑问题的描述。将设计的问题转化为逻辑问题，用逻辑表达式描述设计要求。（2）简化和变换逻辑表达式。为使设计的逻辑电路最简单，需要对逻辑函数化简。（3）逻辑函数的变换。根据给定的集成电路的类型，将函数表达式变换成所需形式。（4）画出逻辑图。（5）测试逻辑电路。下面举例说明设计小规模集成组合电路的方法和步骤。例：某机械装置有四个传感器A、B、C、D，如果传感器A的输出为1，同时BCD三个中有两个也为1，整个装置处于正常工作状态，否则装置工作异常，报警装置发出警报。请设计报警装置的逻辑电路。解：（1）报警装置电路的输入变量有A、B、C、D四个，输出变量L。装置工作异常时，报警装置发出警报。则L=1，列出真值表如表2.1所示。表2.1 报警装置报警的真值表输入变量A0000000011111111B0000111100001111C0011001100110011D0101010101010101输出L1111111111101000（2）根据报警装置报警的真值表画出卡诺图,如图2.1所示。（3）在卡诺图上化简，求出逻辑表达式。（4）根据逻辑函数表达式，画出逻辑图，如图2.2所示。图2.2报警逻辑电路图 00 01 11 10111111111000110101111000CDAB图2.1报警电路的卡诺图该逻辑电路可用一片内含四个2输入与门，一片四输入或门和一片六反相器的集成电路组成。4.2组合逻辑电路的竞争冒险及消除竞争冒险的方法组合逻辑电路的设计通常是在理想条件下进行的，即假定电路中的布线及门电路都没有延迟现象。但是，事实上信号的变化都需要一定的过渡时间，信号通过导线及门电路也需要一个响应时间，因此，在理想条件下设计的逻辑电路，当考虑到实际因素后，在输入信号发生瞬态变化情况下，可能产生错误的输出，造成系统不能正常工作，必须引起设计者的注意。总之，组合电路的冒险现象是一个复杂的实际问题。在进行组合逻辑电路设计时，除了进行静态测试，验证逻辑功能外，还要进行动态测试，在输入信号发生变化时，用示波器观察输出信号，是否存在冒险现象。不管出现哪些冒险,是否要消除,要根据具体情况进行分析。若产生冒险的组合电路，所接的负载对这些窄脉冲不敏感，那就不用消除。如果产生的冒险对电路正常工作带来不良影响，则必须采取措施消除。消除冒险情况的方法很多，可根据具体情况加以应用。（1） 修改逻辑设计的方法即多余项法：这种方法是在逻辑表态式中，利用添加项定律增加多余项的逻辑门。例如函数中，增加一个多余项，使函数变成。同此式相对应的用与非门实现的电路便可以消除逻辑冒险。（2） 加选通脉冲的方法：因为冒险现象仅仅发生在输入信号变化的瞬间，所以用选通脉冲选取稳定时的输出状态作为函数值。选通脉冲平时使电路处于封锁状态，当接收到输入信号后，电路达到新的稳态后，才有脉冲发出，打开门电路，允许电路输出，这样，就有效地消除任何冒险现象。必须注意，选通的宽度和产生的时间，有严格要求，且输出不再是电位信号，而是脉冲信号。常用电路的选通脉冲极性以及所加位置如图2.3所示。图2.3选通脉冲法（3） 输出端并联电容器如果逻辑电路在较慢速度下工作，为了消去竞争冒险，可以在输出端并联一个小电容器，其容量为420pF之间。但是这种方法会使输出波形的边沿变坏，因此只适用于对输出波形边沿要求不高的电路。上述介绍了几种消除竞争冒险的方法。要能很好地解决这一问题，还必须在实践中积累和总结经验。5实验内容5.1设计一个四人无弃权表决电路，多数赞成则提案通过。按照设计要求所述步骤进行。并测试电路逻辑功能，满足设计要求。5.2用与非门设计一个判别电路，输入变量为8421码所表示的十进制数之值是否5。5.3用红黄绿三个指示灯表示三台设备的工作情况:绿灯亮表示全部正常;红灯亮表示有一台不正常,黄灯亮表示两台不正常;红、黄灯全亮表示三台都不正常。列出控制电路5.4试用2输入与非门和反相器设计一个4位的奇偶校验器，即当4位数中有奇数个1时输出为0，否则输出为1。6实验报告及思考题6.1写出设计过程，画出逻辑图，记录测试结果。6.2分析实验中出现的异常现象，及解决方法。实验三译码器和数据选择器1实验目的1.1掌握译码器和数据选择器的工作原理及测试方法。1.2熟悉译码器和数据选择器的应用。2实验仪器与元器件2.1实验仪器数字电路实验箱、数字万用表、示波器2.2芯片LS74LS13874LS4274LS483预习要求3.1熟悉74LS138、74LS42、74LS48的功能特点以及管脚分布图。3.2预习码器和数据选择器的工作原理4实验原理译码就是把具有特定含义的二进制码进行辨别，并转换成控制信号，具有译码功能的逻辑电路称为译码器。译码器大致可以分成三类：一类是二进制译码器，如中规模2-4线译码器。第二类是二十进制译码器，可以实现各代码之间的转换。第三类是显示译码器，用来驱动各种数字和显示器。4.174LS138集成3-8线译码器常用的二进制译码器有74LS138/3-8线译码器。它的引脚图如图3.1所示。 它的功能表如表3.1所示。输入输出G1G2AG2BCBAY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7×H××××HHHHHHHH××H×××HHHHHHHHL×××××HHHHHHHHHLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL表3.174LS138集成译码器功能表由功能表可知,74LS138译码器有3个输入端A、B、C，它们共有8种组合，可以译出8个输出信号Y0Y7，所以称为3-8线译码器。G1 G2A G2B为译码器数据选择端。当G1 =1，G2A =G2B=0时，则根据A、B、C的不同状态在相应的输出端有信号输出“0”，即低电平有效。例如，当A=0、B=1、C=0时，则Y2有输出信号“0”，其它输出均为“1”（无信号输出）。当74138作为分配器使用时，数据输入可由G1 端输入，也可以由G2A +G2B端输入。当数据由G1 端输入时，G2A+G2B=0，则G1输入的数据由译码器输入选择条件在相应的输出端传送出去。例如，当ABC为101时，则传送出去的是反码。同样，数据信号由G2A+G2B输入时，G1 =1，则传送出去的是原码。由此可见，具有分配功能的译码器作分配工作使用时，当输入数据信号确定后，所有的输出端中只有一个由译码选择所确定的输出端有输出。4.2二十进制译码器74LS42图3.2所示是二十进制译码器74LS42的管脚分布图,功能表如表3.2所示。表3.2二十进制译码器74LS42功能表序号BCD输入十进制输出A3A2A1A0Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y90LLLLLHHHHHHHHH1LLLHHLHHHHHHHH2LLHLHHLHHHHHHH3LLHHHHHLHHHHHH4LHLLHHHHLHHHHH5LHLHHHHHHLHHHH6LHHLHHHHHHLHHH7LHHHHHHHHHHLHH8HLLLHHHHHHHHL9HLLHHHHHHHHHHL伪码HLHLHHHHHHHHHHHLHHHHHHHHHHHHHHLLHHHHHHHHHHHHLHHHHHHHHHHHHHHLHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH由功能表可知，7442译码器设有选通端,它在逻辑关系中是拒绝伪码输入的.器件一旦遇到伪码输入,所有的输出端均为“1”。当Y8、Y9输出端闲着不用时，A2、A1、A0可作为地址输入端，A3则可作为选通端来使用。此时，7442即成为一个3-8线译码器。它不仅作为一般译码器使用,还可以作为数据分配器,节拍发生器,程序分配器和实现逻辑函数.4.374LS48BCD-七段译码器/驱动器在数字系统中，常用数字量显示出来。显示器件的种类很多，而用来显示驱动译码器有各种不同的规格品种，74LS48七段译码器/驱动器是一种功能较全的显示译码器，输出高电平有效，用来驱动共阴极显示器。74LS48的功能表如表3.3 所示，它的管脚分布图如图3.3所示。表3.374LS48的功能表功能或数字输入BI/RBO输出LTRBIDCBAabcdefg灭灯××××××LLLLLLLL试灯L×××××HHHHHHHH动态灭零HLLLLLLLLLLLLL0HHLLLLHHHHHHHL1H×LLLHHLHHLLLL2H×LLHLHHHLHHLH3H×LLHHHHHHHLLH4H×LHLLHLHHLLHH5H×LHLHHHLHHLHH6H×LHHLHLLHHHHH7H×LHHHHHHHLLLL8H×HLLLHHHHHHHH9H×HLLHHHHHLLHH10H×HLHLHLLLHHLH11H×HLHHHLLHHLLH12H×HHLLHLHLLLHH13H×HHLHHHLLHLHH14H×HHHLHLLLHHHH15H×HHHHHLLLLLLL注：BI/RBO是一个特殊的端钮，有时用作输入，有时用作输出。由74LS48的功能表可以看出，为了增强器件的功能，设置了一些辅助控制端。下面交介绍这些控制端的功能。（1） 灭灯输入BI/RBO当BI/RBO作为输入使用，且BI=0，数码管七段全灭，与译码器信号输入无关。（2） 试灯输入端LT当LT=0时，数码管的七段全亮，与输入的译码信号无关。该输入端可用来检查7448及显示器的好坏。（3）动态灭零输入端RBI当LT=1，RBI=0，且译码输入全为0时，该位输出不显示，即0字被熄灭。当译码输入非0时，则正常显示。（4）动态灭零输出端RBOBI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI。当LT=1，且RBI=0，RBO=0，输入代码DCBA=0000时，RBO=0。若L