数字电路实验讲义.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.数字电路实验讲义【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.数字电路实验讲义数字电路实验讲义课题：课题：实验一实验一门电路逻辑功能及测试门电路逻辑功能及测试课型：验证性实验课型：验证性实验教学目标：熟悉门电路逻辑功能，熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法重点：熟悉门电路逻辑功能。难点：用与非门组成其它门电路教学手段、方法：演示及讲授实验仪器：1、示波器；2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 2 片74LS20 四输入端双与非门 1 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS04 六反相器 1 片实

2、验内容：1、测试门电路逻辑功能（1） 选用双四输入与非门74LS20 一只， 插入面包板 （注意集成电路应摆正放平） ，按图1.1 接线，输入端接S1S4(实验箱左下角的逻辑电平开关的输出插口)，输出端接实验箱上方的LED 电平指示二极管输入插口D1D8 中的任意一个。（2）将逻辑电平开关按表1.1 状态转换，测出输出逻辑状态值及电压值填表。2、逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00 双输入四与非门电路，按图1.2、图1.3 接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.2，表1.3 中。（2）写出两个电路的逻辑表达式。3、利用与非门控制输出用一片74LS00 按图1.4 接线。S 分别接高、低电平开

3、关，用示波器观察S 对输出脉冲的控制作用。4、用与非门组成其它门电路并测试验证。（1） 组成或非门：用一片二输入端四与非门组成或非门BABAY，画出电路图，测试并填表 1.4。（2） 组成异或门：【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档. 将异或门表达式转化为与非门表达式； 画出逻辑电路图； 测试并填表 1.5。5、异或门逻辑功能测试（1） 选二输入四异或门电路 74LS86，按图 1.5 接线，输入端 1、2、4、5 接电平开关输出插口，输出端 A、B、Y 接电平显示发光二极管。（2） 将电平开关按表 1.6 的状态转换，将结果填入表中。6、逻辑门传输延迟时间的测量用六

4、反相器 74LS04 逻辑电路按图 1.6 接线，输入 200Hz 连续脉冲（实验箱脉冲源） ，将输入脉冲和输出脉冲分别接入双踪示波器 Y1、Y2 轴，观察输入、输出相位差。实验报告1、按步骤要求填表并画逻辑图2、回答问题：（1）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？（2）与非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？（3）异或门又称可控反相门，为什么？课题课题 ： 实验二实验二 组合逻辑电路组合逻辑电路( 2 学时学时 )课型：验证性实验课型：验证性实验教学目标：1、掌握组合逻辑电路的功能测试。2、验证半加器和全加器的逻辑功能3、学会二进制数的运算规律重点：掌握组

5、合逻辑电路的功能测试难点：测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能教学手段、方法：讲授及演示实验仪器：74LS00 二输入端四与非门 3 片74LS86 二输入端四异或门 1 片74LS54 四组输入与或非们 1 片【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.实验内容1、组合逻辑电路功能测试 用 2 片 74LS00 组成图 3.1 所示逻辑电路。为了便于接线和检查，按图中注明的芯片编号及引脚对应的标号接线。 图中 A、B、C 接电平开关，Y1、Y2 接发光管电平显示。 按表 3.1 要求，改变 A、B、C 的状态填表并写出 Y1、Y2 的逻辑表达式。 比较逻辑表达式运

6、算结果与实验是否一致。2、测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的逻辑功能根据半加器的逻辑表达式可知， 半加器 Y 是 A、 B 的异或， 而进位 Z 是 A、 B 相与，故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图 3.2。 在实验箱上用异或门和与非门接成以上电路。A、B 接电平开关 S、Y、Z 接电平显示。 按表 3.2 要求改变 A、B 状态，将实验结果填表。3、测试全加器的逻辑功能。 写出图 3.3 电路的逻辑表达式； 根据逻辑表达式列出真值表； 根据真值表画出函数 Si、Ci 的卡诺图。 填写表 3.3 各点状态。 按照原理图选择与非门，接线进行测试。将结果记录在表 3.

7、4 中，并与表 3.3数据进行比较，看逻辑功能是否一致。4、测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能 画出用异或门、与或非门和非门实现全加器的逻辑电路图，写出逻辑表达式。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档. 用上述三块逻辑电路器件按自己画出接线图。接线时注意与或非门中不用的与门输入端接地。 输入端 Ai、Bi、Ci-1 接电平开关输出插口（Si） ，输出端接电平显示发光二极管（Di）并将逻辑状态填入表 3.5。实验报告1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。2、总结组合逻辑电路的分析方法。课题课题触发器（一）触发器（一）R-S,D,J-K ( 2 学时学

8、时 )课型：验证性实验课型：验证性实验教学目标：1、熟悉并掌握 R-S,D,J-K 触发器的构成，工作原理和功能测试方法。2、学会正确使用触发器集成芯片。3、了解不同逻辑功能 FF 相互转换的方法。重点：掌握 R-S,D,J-K 触发器的构成，工作原理和功能测试方法难点：触发器功能转换教学手段、方法：讲授及演示实验仪器：1、双踪示波器2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 1 片74LS74 双 D 型触发器 1 片74LS112 双 J-K 触发器 1 片实验内容：1、基本 R-SFF 功能测试将两个 TTL 与非门首尾相接构成基本 R-SFF 电路如图 4.1 所示。(1) 按下面

9、的顺序在输入端加信号：观察并记录 FF 的 Q、端的状态，将结果填入表 4.1 中，并说明在上述各种输入状态下，FF 执行的是什么功能？（2）dS端接低电平，dR端加脉冲（手动单脉冲） 。（3）dS端接高电平，dR端加脉冲（手动单脉冲） 。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.（4）连接dRdS，并加脉冲（手动单脉冲） 。观察、三种情况下，Q、Q端的状态。总结基本 R-SFF 的 Q 或Q端的状态改变和输入端dRdS的关系。（5）当dS=dR=0 时，观察 Q、Q端的状态。此时使dRdS同时由低电平跳为高电平时，注意观察 Q、Q端的状态，重复 3-5 次看 Q、Q端的

10、状态是否相同，以正确理解“不定”状态的含义。2、维持阻塞型 D 触发器功能测试双 D 型正边沿维持阻塞型触发器 74LS74 的逻辑符号如图 4.2 所示。图中、端为异步置1 端和置0 端（或称异步置位，复位端） ，CP 为时钟脉冲端。(1) 在dRdS端加低电平，观察并记录Q、Q端的状态。(2) 在dRdS端加高电平，D 端分别接高、低电平，用点动脉冲作为CP，观察并记录当CP 为0、1、时Q 端的变化（即由低电平跳为高电平和高电平跳为低电平） 。(3) 当dS=dR=1、CP=0（或CP=1） ，改变D 端信号，观察Q 端的状态是否变化？整理上述实验室数据，将结果填入表4.2 中。(4)

11、令dR=dS=1，将D 和 端相连，CP 加连续脉冲，用双踪示波器观察并记录Q相对于CP 的波形。3、负边沿 J-K 触发器功能测试双 J-K 负边沿 J-K 触发器 74LS112 芯片的逻辑符号如图 4.3 所示。(1) 按表 4.3 给出的控制状态顺序，测试其逻辑功能，并将结果填入表 4.3 中。(2) 令 J=K=1 时， CP 端加连续脉冲，用双踪示波器观察 Q 和 CP 波形， 并与 D型触发器实验 2 的 D 和 端相连时观察到的 Q 端的波形相比较，有何异同点？4、触发器功能转换(1) 将 D 触发器和 J-K 触发器转换成 T，触发器，列出表达式，画出实验电路图。(2) 接入

12、连续脉冲，观察各触发器 CP 及 Q 端波形。比较两者关系。(3) 自拟实验数据表并填写。实验报告【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.1、整理实验数据并填表2、写出实验内容 3、4 的实验步骤及表达式3、画出实验 4 的电路图及相应表格4、总结各类触发器特点课题：课题：实验四实验四三态输出触发器及锁存器三态输出触发器及锁存器 ( 2 学时学时 )课型：验证性实验课型：验证性实验教学目标：1、掌握三态触发器和锁存器的功能及使用方法2、学会用三态触发器和锁存器构成的功能电路。重点：掌握三态触发器和锁存器的功能及使用方法难点：三态输出触发器功能及应用教学手段：讲授及演示实

13、验仪器：1、双踪示波器2、元器件 CD4043 三态输出四 R-S 触发器 1 片 74LS75 四位 D 锁存器 1 片实验内容：1、锁存器功能及应用。图 9.1 为 74LS75 四 D 锁存器，每两个 D 锁存器由一个锁存信号 G 控制，当G 为高电平时，输出端 Q 随输入端 D 信号的状态变化，当 G 由高变为低时，Q 锁存在 G 端由高变为低前 Q 的电平上。(1) 验证图 9.1 锁存器功能，并列出功能状态表。(2) 用 74LS75 组成数据锁存器。按图 9.2 接线，1D4D 接逻辑开关作为数据输入端，G1，2 和 G3，4 接到一起作为锁存选通信号 ST，1Q4Q 分别接到

14、7 段译码器的 A-D 端，数据输出由数码管显示。设：逻辑电平 H 为“1”，L 为“0”ST=1， 输入 0001，0011，0111，观察数码管显示。ST=0， 输入不同数据，观察输出变化。2、三态输出触发器功能及应用。2、三态输出触发器功能及应用【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.4043 为三态R-S 触发器， 其包含有4 个R-S 触发器单元， 输出端均用CMOS 传输门对输出状态施加控制。当传输门截止时，电路输出呈“三态”，即高阻状态。管脚排列见图 9.3。(1) 三态输出 R-S 触发器功能测试验证 R-S 触发器功能，并列出功能表。注意：(a) 不用

15、的输入端必须接地，输出端可悬空。(b) 注意判别高阻状态，参考方法：输出端为高阻状态时用万用表电压档测量电压为零，用电阻档测量电阻为无穷大。(2) 用三态触发器 4043 构成总线数据锁存器图 9.4 是用 4043 和一个四 2 输入端与非门 4081 （数据选通器） 及一片 4096 （做缓冲器）构成的总线数据锁存器。(a) 分析电路的工作原理。 （提示：ST 为选通端，R 为复位端，EN 为三态功能控制端） 。(b) 写出输出端 Q 与输入端 A、控制端 ST、EN 的逻辑关系。(c) 按图接线，测试电路功能，验证(1)的分析。注意：4043 的 R 和 EN 端不能悬空，可接到逻辑开关

16、上。四、思考和选做1、图 9.2 中，输出端 Q 与输入端 A 的相位是否一致？如果想使输出端与输入端完全一致，应如何改动电路？2、如果将输入端 A 接不同频率脉冲信号，输出结果如何？试试看。实验报告1、总结三态输出触发器的特点。2、整理并画出 4043 和 74LS75 的逻辑功能。课题：课题：实验五实验五时序电路测试及研究时序电路测试及研究（2 学时）学时）课型：验证性实验课型：验证性实验教学目标：1、掌握常用时序电路分析、设计及测试方法。2、训练独立进行实验的技能。重点：掌握常用时序电路分析、设计及测试方法难点：自循环移位寄存器环形计数器【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交

17、流.精品文档.教学手段：讲授及演示实验仪器：1、双踪示波器2、实验用元器件74LS00 二输入端四与非门 1 片74lS73 双 J-K 触发器 2 片74LS175 四 D 触发器 1 片74LS10 三输入端三与非门 1 片实验内容1、异步二进制计数器(1) 按图 5.1 接线。(2) 由 CP 端输入单脉冲，测试并记录 Q1Q4 状态及波形(可调连续脉冲)。2、异步二-十进制加法计数器(1) 按图 5.2 接线。QA、QB、QC、QD 4 个输出端分别接发光二极管显示，CP端接连续脉冲或单脉冲。(2) 在 CP 端接连续脉冲，观察 CP、QA、QB、QC、QD 的波形。(3) 画出 CP

18、、QA、QB、QC、QD 的波形。3、自循环移位寄存器环形计数器(1) 按图 5.3 接线构成环形计数器，将 A、B、C、D 置为 1000，用单脉冲计数，记录各触发器状态。(2) 改为连续脉冲计数，并将其中一个状态为“0”的触发器置为“1”（模拟干扰信号作用的结果） ，观察计数器能否正常工作。分析原因。(3) 扭环形计数器在环形计数器的基础上，自己设计构成扭环形计数器，测试其工作状态变化，与环形计数器比较。实验报告1、画出实验内容要求的波形及记录表格。2、总结时序电路特点。课题：课题：实验六实验六 集成计数器及寄存器集成计数器及寄存器（2 学时）学时）课型：验证性实验课型：验证性实验【精品文

19、档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.教学目标：1、熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用。2、掌握计数器使用方法重点：掌握计数器使用方法难点：任意进制计数器设计方法教学手段：讲授及演示实验仪器：1、双踪示波器2、器件74LS90 十进制计数器 2 片74LS00 二输入端四与非门 1 片实验内容：1、集成计数器 74LS90 功能测试。74LS90 是二-五-十进制异步计数器。逻辑简图如图 7.1 所示。74LS90 具有下述功能： 直接置 0（R0(1)）R0(2)=1） ，直接置 9（S9(1)S9(2)=1） ； 二进制计数（CP1 输入 QA 输出） ； 五进制计数（

20、CP2 输入 QDQCQB 输出） ； 十进制计数（两种接法如图 7.2（A） 、 （B）所示） ；按芯片引脚图分别测试上述功能，并填入表 7.1、表 7.2、表 7.3 中。2、计数器级连分别用 2 片 74LS90 计数器连成二-五混合进制、十进制计数器。 画出连线电路图。 按图接线，并将输出端接到数码显示器的相应输入端，用单脉冲作为输入脉冲，验证设计是否正确。 画出四位十进制计数器连线图并总结多级计数级连规律。3、任意进制计数器设计方法采用脉冲反馈法（称复位法或置位法） ，可用 74LS90 组成任意模（M）计数器。图 7.3 是用 74LS90 实现模 7 计数器的两种方案，图（A）采

21、用复位法，【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.即计数计到 M 异步清 0，图（B）采用置位法，即计数计到 M-1 异步置 0。当实现十以上进制的计数器时可将多片级连使用。图 7.4 是 45 进制计数的一种方案，输出为 8421 BCD 码。（1）按图 7.4 接线，并将输出接到显示器上验证。（2）设计一个六十进制计数器并接线验证。（3）记录上述实验各级的同步波形。实验报告1、整理实验内容和各实验数据2、画出实验内容 1,2 所要求的电路图及波形图3、总结计数器使用特点课题：课题：实验七实验七 译码器和数据选择器译码器和数据选择器（2 学时）学时）课型：设计性实验课

22、型：设计性实验教学目标：1、熟悉集成译码器。2、了解集成译码器应用重点：集成译码器应用难点：数据选择器的测试及应用教学手段：讲授及演示实验仪器：1、双踪示波器2、实验用元器件 74LS139 2 4 线译码器 1 片 74LS153 双 4 选 1 数据选择器 1 片 74LS00 二输入端四与非门 1 片实验内容1、译码器功能测试将 74LS139 译码器电路按图 2.1 接线，参照表 2.1 输入电平，测试输出状态并填入表中。2、译码器转换将双线译码器转换为线译码器。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档. 画出转换电路图； 在实验箱上接线并验证设计是否正确； 填写

23、该 3-8 线译码器功能表 2.2。3、数据选择器的测试及应用 将双 4 选 1 数据选择器 74LS153 参照图 2.3.2 接线，测试其功能并填写表2.3。 将实验箱脉冲信号源中固定连续脉冲 4 个不同频率的信号接到数据选择器 4个输入端，输出端 1Y 接示波器，选择端（A，B）仍按表 2.3 状态改变，分别观察 4 种不同频率的脉冲信号。4、七段数码管译码电路向实验箱上的译码器输入端 1A1D，2A2D 分别输入 8421BCD 码，观察 1，2 两个数码管显示输出的符号。实验报告1、画出实验要求的波形图2、画出实验内容 2,3 的接线图3、总结译码器和数据的使用体会课题：课题：实验八

24、实验八波形产生及单稳态触发器波形产生及单稳态触发器（3 学时）学时）课型：设计性实验课型：设计性实验教学目标1、熟悉多谐振荡器的电路特点及振荡频率估算方法。2、掌握单稳态触发器的使用。重点：掌握单稳态触发器的使用难点：掌握单稳态触发器的使用教学手段：讲授及演示实验仪器：1、双踪示波器2、元器件74LS00 二输入端四与非门 1 片CD4069 六反相器 1 片74LS04 六反相器 1 片【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.实验内容1、多谐振荡器。(1)由 CMOS 门构成多谐振荡器，电路取值一般应满足 R1=(2-10)R2，周期T2.2R2C，在实验箱上按图 6

25、.1 接成多谐振荡器。并测试频率范围。若 C 不变，要想输出 1KHz 频率波形。计算 R2 的值并实验验证，分析误差。若要实现10KHz100KHz 的频率范围，选用上述电路并自行设计参数，接线实验测试。(2)由 TTL 门构成多谐振荡器按图 6.2 接线用示波器测量频率变化范围。观擦 A、B、V0 各点波形并记录。2、单稳态触发器。（1）用一片 74LS00 接成如图 6.3 所示电路，输入用上面实验（1）中由 CMOS门电路构成的多谐振荡器所产生的脉冲。（2）选三个频率(已于观察)记录 A、B、C 各点波形。（3）若要改变输出波形宽度(如增加)应如何改变电路参数?用实验验证。实验报告1、

26、整理实验数据及波形。2、画出振荡器与单稳态触发器联调实验电路图。3、写出实验中各电路脉宽估算值，并与实验结果对照分析。课题：课题： 实验九实验九555 时基电路时基电路（3 学时）学时）课型：综合性实验课型：综合性实验教学目标：1、掌握 555 时基电路的结构和工作原理，学会对此芯片的正确使用。2、学会分析和测试用 555 时基电路构成的多谐振荡器，单稳态触发器，R-S 触发器等三种典型电路。重点：掌握 555 时基电路的结构和工作原理难点：555 构成的单稳态触发器教学手段：讲授及演示实验仪器：1、示波器2、器件【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.NE556， （

27、或 LM556，5G556 等）双时基电路 1 片二极管 1N4148 2 只电位器 22K，1K 2 只电阻、电容 若干扬声器 一支实验内容：1、555 时基电路功能测试。本实验所用的 555 时基电路芯片为 NE556， 同一芯片上集成了二个各自独立的 555 时基电路，图中个管脚的功能简述如下：TH 高电平触发端：当 TH 端电平大于 2/3VCC， 输出端 OUT 呈低电平， DIS 端导通。 TR 低电平触发端： 当 TR端电平小于 1/3VCC，OUT 端呈现高电平，DIS 端关断。R 复位端: R =0，OUT端输出低电平， DIS 端导通。 VC 控制电压端： VC 接不同的电

28、压值可以改变 TH，TR 的触发电平值。DIS 放电端：其导通或关断为 RC 回路提供了放电或充电的通路。OUT 输出端：芯片的功能如表 8.1 所示，管脚如图 8.1 所示，功能简图如图 8.2 所示。1）按图 8.3 接线，可调电压取自电位器分压器。2）按表 8.1 逐项测试其功能并记录。2、555 时基电路构成的多谐振荡器实验电路如图 8.4 所示。1) 按图接线。图中元件参数如下：R1=15K_ R2=5K_ C1=0.033F C2=0.1F2) 用示波器观察并测量 OUT 端波形的频率。和理论估算值比较，求频率的相对误差值。3) 若将电阻值改为 R1=15K_， R2=10K_，

29、电容 C 不变， 上述的数据有何变化？4) 根据上述电路的原理， 充电回路的支路是 R1R2C1， 放电回路的支路是 R2C1，将电路略作修改，增加一个电位器 RW 和两个引导二极管，构成图 8.5 所示的占空比可调的多谐振荡器。其占空比 q 为 q=R1 /（R2+R1）改变 RW 的位置，可调节 q 值。合理选择元件参数（电位器选用 22K_） ，使电【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.路的占空比 q=0.2，调试正脉冲宽度为 0.2ms。调试电路，测出所用元件的数值，估算电路误差。3、555 构成的单稳态触发器。实验电路如图 8.6 所示。1）按图 8.6 接

30、线，图中 R=10K_，C1=0.01F，V1 是频率约为 10KHZ 左右的方波时，用双踪示波器观察 OUT 端相对于 V1 的波形，并测出输出脉冲的宽度TW.2）调节 V1 的频率，分析并记录观察到的 OUT 端波形的变化。3）若想使 TW=10S，怎样调整电路？测出此时各有关的参数值。4、555 时基电路构成的 R-S 触发器实验电路如图 8.7 所示。先令 VC 端悬空，调节 R，S 端的输入电平值，观察 V0 的状态在什么时刻由 0 变 1，或由 1 变 0？测出 V0 的状态切换时，R、S 端的电平值。若想保持 V0 端的状态不变，用实验法测定 R、S 端应在什么电平范围内？整理实

31、验数据，列成真值表的形式。和 R-SFF 比较，逻辑电平，功能等有何异同。若在 VC 端加直流电压 VC-V，并令 VC-V 分别为 2V，4V 时，测出此时V0 状态保持和切换时 R、S 端应加的电压值是多少？试用实验法测定。5、应用电路图 8.8 所示用 NE556 的两个时基电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。参考实验内容 2 确定图 8.8 中未定元件参数。按图接线，注意扬声器先不接1）用示波器观察输出波形并记录。2）接上扬声器，调整参数到声响效果满意。6、时基电路使用说明：556 定时器的电源电压范围较宽，可在+5+16V 范围内使用（若为 CMOS的 555 芯片则电压范围在+3+18V 内）电路的输出有缓冲器，因而有较强的带负载能力，双极性定时器最大的灌电流和拉电流都在 200mA 左右，因而可直接推动 TTL 或 CMOS 电路中的各种电路，包括能直接推动蜂鸣器等器件。本实验所使用的电源电压 VCC=+5V。【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流.精品文档.实验报告1、按实验内容各步要求整理实验数据。2、画出实验内容 3 和 5 中相应波形图。3、画出实验内容 5 最终调试满意的电路图并标出各元件参数。4、总结时基电路基本电路及使用方法。