实验一 集成逻辑门电路逻辑功能的测试.doc

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1、目录THD-4型数字电路实验箱使用说明1实验一SSI组合逻辑电路的实验分析3实验二 加法器6实验三 译码器及其应用13实验四 触发器及其转换15实验五 集成单元计数器24实验六 计数、译码、显示综合实验29附录：74LS系列芯片管脚图30数字电子技术实验指导书THD-4型数字电路实验箱使用说明THD-4型实验箱主要是由一大块单面敷铜线路板制成。一、组成和使用1. 实验箱的供电实验箱的后方设有带保险丝管（0.5A）的220V单相三芯电源插座（配有三芯插头电源线一根）。箱内设有一只降压变压器，供四路直流稳压电源用。2. 一块大型（430mm*320mm）单面敷铜印制线路板；该板上包含着以下各部分内

2、容：（1）带灯电源总开关，控制实验箱的总电源。（2）高性能双列直插式圆脚集成电路插座14只（其中40P1只，28P1只，20P1只，16P6只，14P3只，8P2只）。（3）400多只高可靠的锁紧式、防转、叠插式插座。正面板上有黑线条连接的地方，表示反面已接好。（4）200多根镀银紫铜针管插座（长15mm），供实验时接插小型晶体管、电阻、电容等分立元件之用，它们与相应的锁紧插座已在印刷线路板反面连通。（5）4组BCD码七段译码器CD4511与相应的共阴LED数码显示管，它们的相应管脚在印刷线路板反面已连接好。只要接通+5V直流电源，并在每一位译码器的四个输入端A、B、C、D处加入四位00001

3、001之间的代码，数码管即显示出09的十进制数字。（6）4位BCD码拨码开关组每一位的显示窗指示出09中的一个十进制数字，在A、B、C、D四个输出插口处输出相对应的BCD码。每按动一次“+”或“”键，将顺序地进行加1计数或减1计数。若将某位拨码开关的输出A、B、连接在（5）的一位译码显示的输入端口A、B、C、D处，当接通+5V电源时，数码管将点亮并显示出与拨码开关所指示的一致的数字。（7）十五个逻辑电平开关及相应的输出插口开启+5V电源后，当开关拨向“高”侧，则输出口呈现高电平；当开关拨向“低”侧，则输出口呈现低电平。（8）十五位逻辑电平输入及显示开启+5V电源后，当输入口接高电平时，所对应的

4、LED发光二极管点亮；输入口接低电平时，则熄灭。（9）连续脉冲源开启+5V电源后，在输出口将输出幅度为3.5的连续的方波信号。其输出频率由“频率选择”开关和“频率调节”旋钮进行调节，并有LED发光二极管指示。当频率选择开关置于1HZ档时，LED发光指示灯应按1HZ左右的频率闪亮。（10）单次脉冲源开启+5V电源后，每按一次单次脉冲按键，在输出口分别送出一个负、正单次脉冲信号，并分别有LED发光二极管指示。（11）三态逻辑笔开启+5V电源后，将被测的逻辑电平信号接入输入插口，三个LED发光二极管即告知被测信号的逻辑电平的高低。“H”亮表示为高电平，“L”亮表示为低电平，“R”亮表示为高阻态或电平

5、处于0.6V2.4V之间的不高不低的电平值。 注意：这里的参考地电平为“”，故不适于测5V和15V电平。以上（5）（11）中所指的逻辑电平，高电平为5V，低电平为0V。（12）直流稳压电源提供5V，0.5A和15V，0.5A四路直流稳压电源，每路均有短路保护自恢复功能，其中+5V电源有短路声光报警。四路电源均有相应的输出插座及LED发光二极管指示。只要开启电源分开关，就有相应的5V或15V输出。（13）面板上设有四个兰色固定插座，用来插固定小线路板，以便扩展实验。（14）实验板上还装有一块166*55mm的面包板。31实验一SSI组合逻辑电路的实验分析一、实验目的1 掌握组合逻辑电路的实验分析

6、方法。二、实验器材1、 数字逻辑实验箱THD-4 1台2、 元器件： 74LS00 74LS20 各一块 导线 若干三、实验说明注意按图接线，千万不要将两个门电路的输出端误接在一起。想想为什么？ 四、实验内容和步骤1.测量组合电路的逻辑功能（1）多数“1”鉴别电路和异或门电路，用一块74LS00和74LS20组成。插入实验箱，按图接线，输入端A、B、和C分别接“逻辑电平”，输出端Y接LED“电平显示”，将结果填入表11、12。图1.1输 入 端输 出 端ABCLED逻辑状态0000010100111 00101 1 10111表11 图1.2输入端输出端YABLED逻辑状态00011011表1

7、22.利用与非门组成其他逻辑门电路，测量其逻辑功能（1）与门电路。写出用与非门组成的与门逻辑函数表达式。Y= 画出逻辑电路。并测试电路的逻辑功能填入表1-3.（2）或门电路。写出用与非门组成或门的逻辑函数表达式。Y= 画出逻辑电路，并测试电路的逻辑功能填入表1-4.（3）异或门电路。写出用四个与非门组成异或门的逻辑函数表达式。Y= 画出逻辑电路，并测试电路的逻辑功能填入表1-5.输 入 端输 出 端 YABLED逻辑状态00011011表13输 入 端输 出 端YABLED逻辑状态00011011表14输 入 端输 出 端YABLED逻辑状态00011011表15五、实验报告要求1 整理实验结

8、果，填入相应表格中，写出逻辑表达式，并分析各电路的逻辑功能。2 总结用实验来分析组合逻辑电路功能的方法。实验二 加法器一、实验目的1. 掌握组合逻辑电路的分析方法。2. 熟悉半加器和全加器的逻辑功能。3. 了解集成单元四位二进制全加器的逻辑功能。二、实验器材1、数字逻辑实验箱THD-4 1台2、元器件： 74LS83A 74LS86各一块 74LS00两块 74LS54 1一块 导线 若干三、实验说明实验中使用的二输入端四异或门的电路型号为74LS86，四位二进制全加器的型号为74LS83A。四、实验内容和方法1.分析半加器的逻辑功能（1）写出图2.1电路的逻辑函数表达式（2）根据表达式列出真

9、值表2-1,并画出卡诺图。Y1Y3Y2A、B接逻辑电平 Y、C接电平显示Y1=Y2=Y3=Y=C=输 入逐 级 输 出ABY1Y2Y3YC00011011表2-12.测量异或门组成的半加器的逻辑功能（1）将74LS86和74LS00插入IC插座，按图2.2连接电路，检查无误，然后开启电源，将结果填入表2-2. A、B接逻辑电平 Y、C接电平显示输 入输 出ABYC00011011表2-23.测量全加器的逻辑功能（1）将74LS54、74LS86、74LS00插入IC插座，按图3.3接线，注意与或非门的不用端需要接地，将结果填入表2-3.图2.3输 入输 出ABC0YC0000010100111

10、00101110111表2-34. 测量四位二进制全加器的逻辑功能（1）将74LS83A插入IC插座，按图2.4接线，输入端A1/A3,A2/A4,B1/B3,B2/B4,分别接四个“逻辑电平”，0进位输入接“1”或“0”（接+5V或地），输出1、2、 3、4及进位输出C4接LED，将结果填入2.4.输入输出C0=0C0=1A1/A3B1/B3A2/A4B2/B41 23 4C41 23 4C40000100001001100001010100110111000011001110101010011101101111111表2-45. 加法器在二进制数码转换中的应用按图2.5接线，按图2.6接线

11、，将结果填入表2-5，表2-6中。图2.5 图2.6十进制数输入输出BCD码余3码DCBAdcba00000100012001030011401005010160110701118100091001表2-5十进制数输入输出余3码BCD码dcbaDC BA00011101002010130110401115100061001710108101191100表2-6五、实验报告要求1 整理实验结果，填入相应表格中，并写出逻辑表达式。2 小结四位二进制加法器的使用方法。实验三 译码器及其应用一、实验目的1.掌握中规模集成译码器的逻辑功能和使用方法。 2.熟悉数码管的使用。二、实验原理译码管是一个多输入

12、、多输出的组合逻辑电路。它的作用是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统中有着广泛的用途，不仅用于代码的转换，终端的数字显示，还用于数据分配，存储器寻址和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。译码器可分为通用译码器和显示译码器两大类。前者又分为变量译码器和代码变换译码器。三、实验设备与器件 （1）+5V直流电源 （2）双踪示波器 （3）连续脉冲源 （4）逻辑电平开关 （5）逻辑电平显示器 （6）拨码开关组（7）译码显示器 （8）集成芯片74LS138 2块四、实验内容（1）74LS138译码器逻辑功能测试：将译码器使能端、和及地

13、址端、和分别接至逻辑电平开关输出口，8个输出端依次连接在逻辑电平显示器的8个输入口上，拨动逻辑电平开关，按表31 逐项测试74LS138的逻辑功能。输 入 输 出100001000110010100111010010101101101011101（2）用两片74LS138组合成一个4线16线译码器，画出实验原理图并进行实验验证。（3）用74LS138实现以下逻辑函数。有三台设备，每台设备用电均为10KW，若三台设备由、两台发电机供电，其中的功率为10KW，的功率为20KW，至少一台设备工作。为达到节电的目的，设计其控制电路。五、实验报告要求1. 用两片74LS138组合成一个4线16线译码器，

14、画出实验原理图。2. 分析讨论该实验。3. 用74LS138实现某逻辑函数，试画出逻辑图。实验四 触发器及其转换 触发器一、 实验目的 1 学会测试触发器逻辑功能的方法。 2 进一步熟悉RS触发器、集成JK触发器和 D触发器的逻辑功能及触发方式 。 3 熟悉数字逻辑实验箱中单脉冲和连续脉冲发生器的使用方法。二、实验器材1数字逻辑实验箱THD-4 1台2二踪示波器XJ4328 1台3元器件： 74LS00 1块 74LS74 1块74LS76 1块 导线 若干三、实验原理及说明74系列产品抗干扰能力很差，不用的输入控制端不可悬空，要接固定高电平。可通过一个几K电阻接5V电源，也可利用实验箱上的逻

15、辑电平开关。触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态；它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。四、实验内容和步骤1 基本RS触发器逻辑功能测试将74LS00插入实验箱IC插座，按图4.1接线，将结果填入表4-1。图4.1输 入 端输 出 端000001010011100101110111表412.测量J-K触发器的逻辑功能将74LS76插入IC，按图4.2接线，J、K端和SD、RD端，分别接至四个逻辑开关，控制其逻辑电平，CP端接至一组手动脉冲输出，控制CP端输入时钟信号，Q和分

16、别接至LED电平显示，记录结果填入表4-2.图4.2CP:接手动脉冲 RD、SD、J、K:接逻辑电平各 控 制 端输出端CPJK011000110001100111010110111110011101111101111111表423.测量D触发器的逻辑功能（1）将74LS74双D触发器插入IC插座，按图4.3接线，填入表4-3。图4.3CP：接手动脉冲 RD、SD、D：接逻辑电平各 控 制 端输出端CPD011000110011011110111111表43五、实验报告要求1 整理实验测试结果，列表说明，回答所提问题，画出工作波形图。2 比较各种触发器的逻辑功能及触发方式。3 回答思考题（1）

17、 一个带直接置0/1端的JK触发器置为0或1有哪几种方法？（2） 一个带直接置0/1端的D触发器置为0或1有哪几种方法 触发器的转换一、实验目的熟悉触发器之间的转换方法二、实验器材1、数字逻辑实验箱THD-4 1台2、元器件： 74LS00 74LS74 74LS76各一块 导线 若干三、电路介绍在集成单元触发器的产品中，一般做成D型和型触发器。有时我们手中有某一种类型的触发器，而应用中需要的是另一种类型的触发器，这就需要把一种类型的触发器转换成另一种类型的触发器。四、实验内容与方法1.由D触发器转换成JK、T、T触发器（1）将74LS00和74LS74分析插入IC插座，按图4.4接线。JK端

18、接逻辑电平，D触发器的输出接LED电平显示，CP接手动脉冲，RD、SD接逻辑开关，并始终置“1”，最后，将74LS00和74LS74的Ucc与GND，分别接5V正负极。检查无误，然后开启电源。（2）J、K按表7-1的要求变化电平，每变化一次，在CP端送一个单脉冲，观察输出变化，记录于表格中。JK图4.4J、K：接逻辑电平JK000001010011100101110111表4-41）由D触发器转换成T触发器（a）按图4.5接线，将J、K相连变成T端。T端接至逻辑电平，CP仍接手动脉冲，RD、SD端接逻辑开关，并置“1”。74LS00和74LS74的Ucc和GND保持不变。然后开启电源。（b）按

19、表4-5改变T的电平，每改变一次，CP端送一个脉冲，观察输出状态，记录于表7-2中。图4.5T00011011表4-52）由D触发器转换成T触发器（a）按图4.6改变电路（74LS00不用了），把D触发器的输出端与D端连接，即成T触发器，RD、SD仍置“1”。（b）CP端送手动脉冲，或f=1HZ得连续脉冲，观察输出端翻转现象。图4-62.由JK触发器转换成D、T、T触发器（1）由JK触发器转换成D触发器。（a）将74LS76和74LS00插入IC插座，按图4.7接线，D端接逻辑电平，CP端接手动单脉冲，输出接LED显示，RD、SD接逻辑开关并置“1”，Ucc和GND接5V正负极，检查无误，开启

20、电源。（b）按表4-7要求，改变D的电平，每改变一次，CP端送一个脉冲，观察输出状态，记录于表4-7中。图4.7DCP00011011悬空表4-72）由JK触发器转换成T、T触发器。（a）按图4.8将JK触发器改接成T触发器，T端接逻辑电平，CP端接f=1HZ地连续脉冲，RD、SD和Q、仍接原处，Ucc和GND接5V正负极。检查线路无误后开启电源。（b）按表7-5要求，使T置“1”或“0”，观察Q、的变化，记录于表7-5中。（c）按图4.9改接成T触发器。CP端送入f=1HZ的连续方波，观察T触发器的翻转情况，分析T触发器的作用。图4.8 图4.9TCPQ11HZ脉冲01HZ脉冲表4-8五、实

21、验报告要求1. 根据测试电路写出各触发器之间的转换方法是什么？有什么实际意义？2. 根据本实验进一步说明触发器有什么作用？实验五 集成单元计数器一、 实验目的1 熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。2 进一步熟悉数字逻辑实验箱中的译码显示功能。二、实验器材1数字逻辑实验箱THD-4 1台2元器件： 74LS00 74LS20 74LS93 各一块 导线 若干三、实验原理及说明实验使用的集成单元是二进制计数器，型号为74LS93，它是由四个主从触发器和附加选通电路组成的，如果使用该计数器的最大计数长度（四位二进制），可将BIN输入同输出连接，由AIN输入计数脉冲。74LS93 的逻辑外引线排列

22、如图所示。置零/计数功能表置零输入输出R1 R2QD QC QB QA1 10 0 0 00 计 数 0计 数计数器是一个用以实现计数功能的时序部件，它不仅可用来计脉冲数，还常用做数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其它特定的逻辑功能。四、实验内容和步骤四位二进制计数器的最长计数周期是16，适当改变74LS93的外引线，可以得到不同长度的计数周期。1. 二十六进制计数器（1）按图5.1将74LS93插入IC插座，QD、QC、QB、QA分别接LED显示，R1、R2分别接逻辑开关，输入BiN和QA连接构成四位二进制计数器，在输入AiN端接至手动单脉冲，UCC和GND接+5V和地。按照置零计数功能

23、表，测试R1、R2端的逻辑功能。（2）先清零，按表5-1要求，在AiN输入端送入手动单脉冲，QA、QB、QC、QD的逻辑状态填入表内，观察其计数周期。图5.1输入CP数二进制码输出十进制数输入CP数二进制码输出十进制数QDQCQBQAQDQCQBQA0819210311412513614715表5-12.计数周期为6、10、7、14的二进制计数器。（1）参照步骤1的方法，搭接好六进制计数器电路，并将测试的QD、QC、QB、QA的逻辑状态，填入相应表格中。图5.2输入CP数二 进 制 数QDQCQB012345表5-2（2）利用74LS93分别设计一个十进制计数器和十四进制计数器的逻辑电路，并将

24、测试的QD、QC、QB、QA的逻辑状态，填入相应表格中。 二-十进制计数器输入CP数二 进 制 数QDQCQBQA0123456789表5-3二-十四进制计数器输入CP数二进制码输出十进制数输入CP数二进制码输出十进制数071829310411512613表5-4五、实验报告要求1整理实验测试结果，列出计数状态顺序表，画出工作波形。2回答思考题（1）集成计数器74LS93是同步还是异步计数器？是加法还是减法计数器？（2）若要求计数器具有暂时停止计数、过一段时间再继续计数的功能，有哪几种方法可以实现? 实验六 计数、译码、显示综合实验 一、 实验目的1 熟悉中规模集成电路计数器的功能及应用。2

25、熟悉中规模集成电路译码器的功能及应用。3 熟悉LED数码管及其驱动电路的工作原理。4 初步学会综合安装调试的方法。二、实验器材1数字逻辑实验箱THD-4 1台2万用表 1只3元器件： 74LS90 2块 74LS49 （或74LS249） 1块 共阴型LED数码管 1块 导线 若干三、实验内容和步骤用集成计数器74LS90分别组成8421码十进制和六进制计数器，然后连接成一个60进制计数器（6进制为高位、10进制为低位）。其中10进制计数器用实验箱上的LED译码显示电路显示（注意高低位顺序及最高位的处理），6进制计数器由自行设计、安装的译码器、数码管电路显示，这样组成一个60进制的计数、译码、

26、显示电路。用实验箱上的低频连续脉冲作为计数器的计数脉冲，通过数码管观察计数、译码、显示电路的功能是否正确。建议：每一小部分电路安装完后，先测试其功能是否正确，正确后再与其它电路相连。四、实验报告要求1 画出60进制计数、译码、显示的逻辑电路图。2 说明实验步骤。3 简要说明数码管自动计数显示的情况。（可列省略中间某些计数状态的计数状态顺序表说明）4 根据实验中的体会，说明综合安装调试较复杂中小规模数字集成电路的方法。5 回答思考题1） 阴、共阳LED数码管应分别配用何种输出方式的译码器？2） 该如何确定数码管驱动电路中的限流电阻值？3） 如果60进制计数器采用高位接10进制、低位接6进制的方式，计数顺序又如何？可列省略中间某些状态的计数状态顺序表说明。附录：74LS系列芯片管脚图