数字逻辑与数字系统实验.pptx

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1、1TDS-1数字电路实验系统简介第1页/共87页2TDS-2数字电路实验系统简介第2页/共87页3TEC-5计算机组成与数字逻辑实验系统简介第3页/共87页4TEC-8实验系统简介数码管喇叭喇叭交通交通灯灯LEDLED 显示EPM7128EPM7128电源电源指示指示 逻辑笔LOGLOGVCC VCC GNDGND时钟源时钟源电位电位器器单脉冲单脉冲时序操作操作模式模式数据开关数据开关电平控制信号开关电平控制信号开关数字逻辑实验板4第4页/共87页5时钟信号发生器时钟信号发生器5第5页/共87页6时钟信号发生器时钟信号发生器产产生频率分别是生频率分别是1MHz1MHz、100KHz100KHz

2、、10KHz10KHz、1KHz1KHz、100Hz100Hz、10Hz10Hz、1Hz1Hz，占空比为，占空比为50%50%的时钟信号。的时钟信号。DZ3DZ3和和DZ4DZ4不能同时短接不能同时短接，CP1CP1：100K100KHzHz/10KHz/10KHz；DZ5DZ5和和DZ6DZ6不能同时短接不能同时短接，CP2CP2：1KHz/100Hz1KHz/100Hz；DZ7DZ7和和DZ8DZ8不能同时短接不能同时短接，CP3CP3：1010HzHz/1Hz/1Hz。MFMF、CP1CP1、CP2CP2、CP3CP3通过插孔输出。通过插孔输出。6第6页/共87页7逻辑测试笔7第7页/共

3、87页8逻辑测试笔将红色逻辑笔接红色逻辑笔接TEC-8TEC-8的逻辑测试笔插孔。的逻辑测试笔插孔。逻辑笔在测试信号的电平时，逻辑笔在测试信号的电平时，红灯红灯亮表示亮表示高高电平，电平，绿灯绿灯亮表示亮表示低低电平，电平，红灯红灯和和绿灯绿灯都不亮表示高阻态都不亮表示高阻态。在测试脉冲个数时，首先按一次在测试脉冲个数时，首先按一次ResetReset按钮，使按钮，使2 2个黄灯个黄灯D1D1、D0D0灭，处于测试初始灭，处于测试初始状态。逻辑笔最多能够测试状态。逻辑笔最多能够测试3 3个连续脉冲。个连续脉冲。8第8页/共87页9V-212 20MHZV-212 20MHZ双踪示波器简介第9页

4、/共87页10BS-5504 40MHZBS-5504 40MHZ双踪示波器简介第10页/共87页11GOS-6051 50MHZGOS-6051 50MHZ双踪示波器简介第11页/共87页12TDS-1001数字存储示波器简介第12页/共87页13实验一 基本门电路与三态门实验目的：1.掌握TTL与非门，或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系；2.熟悉TTL中，小规模集成电路的外形，管脚和使用方法；3.掌握三态门逻辑功能和使用方法；4.掌握用三态门构成总线的方法和特点；5.掌握TEC5数字电路实验系统的使用方法；6.初步学会用示波器测量简单数字波形。第13页/共87页14集成电路芯片简介数字

5、电路实验中所用到的集成电路芯片都是双列直插式的。现以74LS0074LS00芯片为例，其引脚排列规则如图所示：第14页/共87页15实验一 基本门电路与三态门实验器件和设备：二输入四与非门：74LS00；二输入四或非门：74LS28（02）；二输入四异或门：74LS86；四总线缓冲器（三态输出）：74LS125；TEC5数字电路实验系统；V-212 20MHZ双踪示波器。第15页/共87页16实验一 基本门电路与三态门实验内容：分别测试74LS0074LS00，74LS2874LS28（0202），74LS8674LS86一个逻辑门的输入与输出之间的逻辑关系；当74LS12574LS125的输

6、出负载为74LS0074LS00一个与非门输入端，当与非门另一输入端分别接高，低电平时，测试74LS12574LS125的三态输出和74LS0074LS00的输出；第16页/共87页17实验一 基本门电路与三态门用74LS12574LS125两个三态门构成一条总线。两控制端分别由高，低电平控制；两输入端分别接1MHZ1MHZ，500KHZ500KHZ信号；用示波器观察三态门的输出波形。第17页/共87页18实验一 基本门电路与三态门实验提示：注意认清所用器件型号和管脚，VCCVCC与实验台的+5V+5V插孔连接，GNDGND与实验台的GNDGND连接；实验台的电平开关输出作为器件的输入，拨动开

7、关则改变器件的输入电平；器件输出接实验台的电平指示灯，“1 1”亮，“0 0”灭；74LS12574LS125的控制端G G为低电平有效。第18页/共87页19实验一 基本门电路与三态门与非门逻辑电路：第19页/共87页20实验一 基本门电路与三态门74LS0074LS00实验电路：第20页/共87页21实验一 基本门电路与三态门或非门逻辑电路：第21页/共87页22实验一 基本门电路与三态门74LS28(02)实验电路：第22页/共87页23实验一 基本门电路与三态门异或门逻辑电路：第23页/共87页24实验一 基本门电路与三态门74LS86实验电路：第24页/共87页25实验一 基本门电路

8、与三态门三态门逻辑电路：74LS125的控制端G为低电平有效第25页/共87页26实验一 基本门电路与三态门74LS125实验电路1：第26页/共87页27实验一 基本门电路与三态门74LS125构成总线实验电路：第27页/共87页28实验一 基本门电路与三态门实验报告要求：画出实验接线图或逻辑电路图；真值表表示出实验结果；记录实验现象；分析实验结果；第28页/共87页29实验二 数据选择器和译码器实验目的 ：熟悉数据选择器的逻辑功能。熟悉译码器的逻辑功能。第29页/共87页30实验二 数据选择器和译码器实验器件和设备:双4选1数据选择器74LS153；双2-4线译码器74LS139；TEC5

9、数字电路实验系统；TDS-1001 40MHZ双踪示波器。第30页/共87页31实验二 数据选择器和译码器实验内容:测试74LS15374LS153中一个4 4选1 1数据选择器的逻辑功能。测试74LS13974LS139中一个2-42-4译码器的逻辑功能。第31页/共87页32实验二 数据选择器和译码器实验提示:74LS15374LS153的数据输入端C0C3分别接实验台上的10MHZ10MHZ，1MHZ1MHZ，500KHZ500KHZ，100KHZ100KHZ脉冲源，改变数据选择端A A，B B和使能端G G的电平，观察各组合条件下数据选择器的输出波形。74LS13974LS139的译码

10、输出Y0Y3接电平指示灯，改变使能端G G和选择端B B，A A的电平，观测并记录指示灯的显示状态。第32页/共87页33实验二 数据选择器和译码器74LS15374LS153实验电路:第33页/共87页34实验二 数据选择器和译码器74LS15374LS153实验电路:第34页/共87页35实验二 数据选择器和译码器74LS13974LS139实验电路:第35页/共87页36实验二 数据选择器和译码器74LS13974LS139实验电路:第36页/共87页37实验二 数据选择器和译码器实验报告要求:画出实验接线图或逻辑电路图；根据实验结果写出74LS139的真值表；根据实验结果写出74LS1

11、53的真值表；记录实验现象；分析74LS139和74LS153中引脚G的功能。第37页/共87页38实验三 触发器实验目的：掌握RSRS触发器、D D触发器、JKJK触发器的工作原理。学会正确使用RSRS触发器、D D触发器、JKJK触发器。第38页/共87页39实验三 触发器实验器件和设备：二输入四与非门：74LS0074LS00；双D D触发器：74LS7474LS74；双JKJK触发器：74LS7374LS73；TEC5数字电路实验系统；V-212 20MHZ双踪示波器。第39页/共87页40实验三 触发器实验内容：1.1.用74LS0074LS00构成一个RSRS触发器。R,S R,S

12、 端接电平开关输出,Q,QQ,Q端接电平指示灯。改变R,SR,S的电平，观测并记录Q,Q Q,Q 的值。第40页/共87页41实验三 触发器2.2.双D D触发器74LS7474LS74中一个触发器功能测试。（1 1）将CLR(CLR(复位),),PR(PR(置位)引脚接实验台电平开关输出，Q,QQ,Q引脚接电平指示灯。改变CLR,CLR,PRPR的电平，观察并记录Q,QQ,Q的值。第41页/共87页42实验三 触发器（2 2）在（1 1）的基础上，置CLR,PRCLR,PR引脚为高电平，D(D(数据)引脚接电平开关输出，CP(CP(时钟)引脚接单脉冲。在D D为高电平和低电平的情况下，分别按

13、单脉冲按钮，观察Q,QQ,Q的值，记录下来。第42页/共87页43实验三 触发器（3 3）在（1 1）的基础上，将D D引脚接1MHz1MHz脉冲源，CPCP引脚接10MHz10MHz脉冲源。用双踪示波器同时观测D D端和CPCP端，记录波形；同时观测D D端，Q Q端，记录波形。分析原因。3.3.制定对双JKJK触发器74LS73 74LS73 一个JKJK触发器的测试方案，并进行测试。第43页/共87页44实验三 触发器实验提示 ：注意74LS7374LS73芯片的GNDGND引脚是1111，VCCVCC引脚是4 4。第44页/共87页45实验三 触发器RS触发器实验电路：第45页/共87

14、页46实验三 触发器D D触发器实验电路：第46页/共87页47实验三 触发器D触发器输出波形：第47页/共87页48实验三 触发器双JK触发器实验电路图：第48页/共87页49实验三 触发器JK触发器J=1，K=1时的输出波形：第49页/共87页50实验三 触发器实验报告要求总结触发器逻辑功能及特点。整理实验中测试的结果，填好真值表，画出波形图。比较不同类型触发器的触发方式有什么不同。第50页/共87页51实验四 简单时序电路实验目的 ：掌握简单时序电路的分析,设计,测试方法。第51页/共87页52实验四 简单时序电路实验器件和设备:双J-K触发器：74LS73；双D触发器器：74LS74；

15、四2输入与非门：74LS00；TEC5数字电路实验系统；V-212 20MHZ双踪示波器。第52页/共87页53实验四 简单时序电路实验内容:1.1.双D D构成的二进制计数器：按设计接线，将Q0Q0，Q1Q1，Q2Q2，Q3Q3复位；由时钟端CLKCLK输入单脉冲，记录输出状态；由时钟端CLKCLK输入连续脉冲，观测输出波形。2.2.用74LS7374LS73构成一个二进制计数器，重做内容1 1的实验。第53页/共87页54实验四 简单时序电路3.3.异步十进制计数器：按设计接线，将Q0Q0，Q1Q1，Q2Q2，Q3Q3复位；由时钟端CLKCLK输入单脉冲，记录输出状态；由时钟端CLKCLK

16、输入连续脉冲，观测输出波形。第54页/共87页55实验四 简单时序电路4.4.自循环寄存器：(1)(1)用双D D触发器74LS7474LS74构成一个4 4位自循环寄存器。方法是第1 1级的Q Q端接第2 2的D D端，依此类推，最后第4 4级的Q Q端接第1 1级的D D端。4 4个D D触发器的CLKCLK端连接在一起，然后接单脉冲时钟。(2)(2)将Q0Q0，Q1Q1，Q2Q2，Q3Q3清0 0，再将Q0Q0置1 1，按单脉冲按钮，观察并记录Q0Q0，Q1Q1，Q2Q2，Q3Q3的值。第55页/共87页56实验四 简单时序电路实验提示:74LS7374LS73引脚1111是GNDGND

17、，引脚4 4是VCCVCC。D D触发器74LS7474LS74是上升沿触发，JKJK触发器74LS7374LS73是下降沿触发。第56页/共87页57实验四 简单时序电路D D触发器构成的二进制计数器实验电路:第57页/共87页58实验四 简单时序电路D D触发器构成的二进制计数器输出波形:第58页/共87页59实验四 简单时序电路JKJK触发器构成的二进制计数器实验电路:第59页/共87页60实验四 简单时序电路JKJK触发器构成的二进制计数器输出波形:第60页/共87页61实验四 简单时序电路异步十进制计数器实验电路:第61页/共87页62实验四 简单时序电路异步十进制计数器输出波形:第

18、62页/共87页63实验四 简单时序电路自循环计数器实验电路:第63页/共87页64实验四 简单时序电路自循环计数器输出波形:第64页/共87页65实验四 简单时序电路实验报告要求:1.1.写出实验内容1 1中，用单次脉冲做计数脉冲时，Q3Q3，Q2Q2，Q1Q1，Q0Q0的状态转移表；画出连续时钟下Q3Q3，Q2Q2，Q1Q1，Q0Q0的波形；2./Q32./Q3，/Q2/Q2，/Q1/Q1，/Q0/Q0构成计数器吗？如果是，那么是递增还是递减？第65页/共87页66实验四 简单时序电路3.3.画出实验2 2的电路图。4.4.写出实验3 3中,用单次脉冲做计数脉冲时，Q3Q3，Q2Q2，Q1

19、Q1，Q0Q0的状态转移表；画出连续时钟下Q3Q3，Q2Q2，Q1Q1，Q0Q0的波形；5.5.画出实验4 4的电路图。用单次脉冲做计数脉冲时，Q3Q3，Q2Q2，Q1Q1，Q0Q0的状态转移表。第66页/共87页67实验五 计数器实验目的 ：掌握计数器74LS162的功能。掌握计数器的级连方法。熟悉任意模计数器的构成方法。熟悉数码管的使用。第67页/共87页68实验五 计数器实验器件和设备:同步4位BCD计数器：74LS162；二输入4与非门：74LS00；TEC5数字电路实验系统；V-212 20MHZ双踪示波器。第68页/共87页69实验五 计数器实验内容:用一片74LS16274LS1

20、62和一片74LS0074LS00采用复位法构成一个模7 7计数器。用单脉冲做计数脉冲时，观察计数状态，并记录。用连续脉冲做计数时钟，观测并记录QDQD，QCQC，QBQB，QAQA的波形。第69页/共87页70实验五 计数器用一片74LS16274LS162和一片74LS0074LS00采用置位法构成一个模7 7计数器。用单脉冲做计数脉冲时，观察计数状态，并记录。用连续脉冲做计数时钟，观测并记录QDQD，QCQC，QBQB，QAQA的波形。第70页/共87页71实验五 计数器用2 2片74LS16274LS162和1 1片74LS0074LS00构成一个模6060计数器。2 2片74LS16

21、274LS162的QDQD，QCQC，QBQB，QAQA分别接两个数码管的D D，C C，B B，A A。用单脉冲做计数时钟时，观察数码管数字的变化，检验设计和接线是否正确。第71页/共87页72实验五 计数器实验提示:74LS16274LS162为十进制BCDBCD同步计数器。CLOCKCLOCK是时钟输入端，上升沿触发计数触发器翻转。与允许端P P和T T都为高电平时允许计数，允许端T T为低电平时禁止CARRYCARRY产生。同步预置端LOADLOAD加低电平时，在下一个时钟的上升沿将计数器置为预置数据端的值。第72页/共87页73实验五 计数器清除端CLEARCLEAR为同步清除，低电

22、平有效，在下一个时钟的上升沿将计数器复位为0 0。74LS16274LS162的进位位CARRYCARRY在计数值等于9 9时，进位位CARRYCARRY为高，脉宽是一个时钟周期，可用于级联。第73页/共87页74实验五 计数器复位法构成一个模7 7计数器实验电路:第74页/共87页75实验五 计数器复位法构成一个模7 7计数器输出波形:第75页/共87页76实验五 计数器置位法构成一个模7 7计数器实验电路:第76页/共87页77实验五 计数器置位法构成一个模7 7计数器实验电路:第77页/共87页78实验五 计数器模6060计数器实验电路:第78页/共87页79实验五 计数器实验报告要求:

23、分别画出复位法、置位法构成的模7计数器的电路图；画出用单脉冲做计数脉冲时，Q QD D，Q QC C，Q QB B，Q QA A的状态转移表；画出连续计数脉冲下Q QD D，Q QC C，Q QB B，Q QA A的波形图；画出模60计数器电路图。第79页/共87页80实验六 在系统编程实验实验目的:用VHDLVHDL语言设计一个84218421码十进制计数器及七段数码管显示系统。学习使用ispEXPERTispEXPERT软件。学习ISPISP器件的编程和下载。第80页/共87页81典型设计框图十进制十进制计数器计数器七段七段译码器译码器CLKQ3Q2Q0Q1YaYbYcYdYeYfYgda

24、cbefgCLR第81页/共87页82实验六 在系统编程实验实验所用的器件和设备 ISP1032 1ISP1032 1片；TEC-5TEC-5数字电路实验系统 1 1台；逻辑笔 1 1个；示波器 1 1台；第82页/共87页83计数计数输输 出出 Q3 Q 2 Q1 Q 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 十进制计数器计数顺序表十进制计数器计数顺序表第83页/共87页84实验六 在系统编程实验1.1.在ispEXPERTispE

25、XPERT环境下，输入两种设计方案，并进行编译、连接、器件适配和下载。2.2.在TEC5TEC5实验台上，使用单脉冲作计数器时钟，复位信号接电平开关。输出接最左边的数码管进行验证，检查设计的正确性。第84页/共87页85实验六 在系统编程实验实验报告要求 写出用VHDLVHDL的设计方案。写出本次实验的心得体会。第85页/共87页86结 束参考资料：数字逻辑与数字系统解题库实验指导 -白中英 杨春武 主编 科学出版社TDSTDS数字电路实验系统教师用实验指书 -清华同方股份有限公司教学仪器设备公司TEC-5TEC-5计算机组成和数字逻辑实验系统教师用实验指导书-清华大学科教仪器厂第86页/共87页87感谢您的观看！第87页/共87页