2023年数字逻辑电路实验精品讲义.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 绪论 数字逻辑电路是高等学校计算机科学技术专业中的一门主要的技术基础课程，它是为培养计算机科学技术专业人才的需要而设置的，它为计算机组成原理、微型机及其应用等后续课程打下牢固的硬件基础。数字逻辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课，实验是数字逻辑电路课程中极其重要的实践环节。通过数字逻辑电路实验可以使学生真正掌握本课程的基本知识和基本理论，加强对课本知识的理解，有利于培养各方面的能力；有利于实践技能的提高；有利于严谨的科学作风的形成。一、常用电子仪器的使用 1、示波器 2、THD4 型数字电路实验箱 3、万用表 二、实验课的程序 1 实验预习 由于实验课的时间有限，因

2、此，每次实验前要作好预习，写好预习报告。预习的要求：a 理解实验原理，包括所用元器件的功能。b 粗略了解实验具体过程。c 根据实验要求，画好实验线路及数据表格。2 实验操作 每次测量后，应立即将数据记录下来，并由实验老师签字。实验操作一般步骤：（1）在连接实验线路之前，必须保证“数字电路实验箱”所有电源关闭；（2）按所画的实验线路图连接实验线路，所用短路线必须事先用万用表检查，以减少故障点；（3）实验线路连接完成后，必须仔细检查实验线路，以保证实验线路连接无误；（4）实验线路连接正确后，接通电源，进行具体实验。（5）如变动实验线路，必须从（1）重新进行。故障检查方法及处理：（1）检查元器件的接

3、入电源是否正确；（2）使实验线路处于静态，用万用表“直流电压挡”，从输入级向输出级逐级检查逻辑电平，确定故障点；（3）关闭“数字电路实验箱”电源，用万用表“欧姆挡”，检查实验线路连接是否正确，确定故障点；（4）关闭“数字电路实验箱”电源，按实验操作一般步骤（2）（3）（4）将故障排除。3实验报告 写实验报告应有如下项目：（1）实验目的（2）实验内容 学习必备 欢迎下载（3）实验设备及元器件（4）实验元器件引脚图（5）实验步骤、实验线路及实验记录等（6）实验结果及故障处理分析、讨论和体会等（7）“思考题”要求同学在完成基本实验内容的前提下去做，并将实验内容、实验所用器件、线路、结果及分析等做副页

4、附在实验报告最后，其副页由实验老师签字确认。（该内容满分 1 分）（1）（4）及（5）（7）的部分内容应在写预习报告时完成。注意：鼓励同学对原线路及思考题在一定范围内做合理的改动。附：实验所用器件引脚图&12345678910111213141A1B1Y2A2B2YGND3Y3B3A4Y4B4AVcc74LS 00(Y=AB)74LS00 2 输入四与非门 74LS01 集电极开路输出 2 输入四与非门 1234567891011121314GNDVccA1 B1 NC C1 D1 Y1D2 C2 NCB2 A2 Y24输入端双与非门Y=ABCD 74LS20 4 输入双与非门 1234567

5、891011121314GNDVccRDCPSQQRDCP SQQRSC11DSRC22D11112222D1D1D2双D触发器（带置位、复位、正触发）D2&12345678910111213141A1B1Y2A2B2YGND3Y3B3A4Y4B4AVcc(Y=AB)辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 74LS74 74LS138 3 线8 线译码器 74LS192 可预置 BCD 可逆计数器（双时钟）(EN =0,Y=X;E

6、N =1,Y=Z)74LS244 八同相三态缓冲器/线驱动器 12345678910111213141516ABCBI LEDLTVssQVddBCD-7段锁存/译码/驱动器fgebcdaQQQQQQ CD4511 辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 实验一 TTL 与非门逻辑功能测试 一、实验目的 1 掌握 TTL 门电路逻辑功能测试方法。2 掌握用示波器观察波形及测量波形幅度和周期的方法。二、实验所用设备及元器件：数字电路

7、实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00 三、实验内容：采用典型的 TTL 与非门 74LS00 完成下列实验内容 1、测试与非门输入输出的逻辑关系 2、测试与非门开关作用，用示波器观察与非门输入输出波形。四、实验步骤、实验线路及实验记录：1 测试与非门 74LS00 的输入输出逻辑关系，测试输出电平 一片 74LS00 有四个双输入与非门，将其中一个与非门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，然后用万用表测输出电平（见图 1-1），并填写下表 1-1：&VK1K2+5V+5V图1-1V1V2V3 2 熟悉示波器的使用方法 并用示波器测试数字电路实验箱上输出的 20KHz 连续

8、脉冲的周期及幅值，并填写下表1-2。（连接方式见图 1-2）示 波器CH1 CH2连续脉冲源数 字 电 路 实 验 箱图1-2 3 测试 74LS00 与非门开关作用 将 74LS00 的其中一个与非门的一个输入端接逻辑开关，另一输入端接数字电路实验箱上的连续脉冲源，逻辑开关 K1 分别接 1 和0 时，用示波器观察输入脉冲和输出信号的相对波形关系并加以记录在表 1-3，连接方式见图 1-3。&K1+5VV1V2V3示波器CH1 CH2连续脉冲源图1-3 表 1-1 输入 输出 V1 V2 V3 0V 0V 0V 5V 5V 0V 5V 5V 表 1-2 频率（KHZ）周期（S）幅值（V）20

9、 表 1-3 输入 输出 V 1（K1）V2 V3 0V（0）5V（1）辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 五、思考题 进行 74LS00 其中一个与非门的平均传输延迟时间 tpd的测试。实验中易出现的问题：1 示波器使用不熟。2 线路连接不熟炼。实验二 三态门和 OC 门 一、实验目的 熟悉计算机中常用的两种特殊门电路：三态门和 OC 门（集电极开路门）。二、实验所用设备及元器件：数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS

10、01，IC74LS244 三、实验内容：1、采用 74LS01 典型的集电极开路与非门芯片，完成 OC 门逻辑功能的测试 2、采用 74LS01 芯片构成逻辑电平转换电路 3、采用 74LS244 典型的三态缓冲器，进行三态门逻辑功能的测试 四、实验步骤、实验线路及实验记录：1 测试 OC 门逻辑功能并记录 一片 74LS01 有四个双输入 OC 门，将其中一个 OC 门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻 10K接电源 5V，见图 2-1，然后用万用表测在不同输入条件下的输出电平，并填写下表 2-1：&VK1K2+5V+5V图2-1V1V2V3+5V10k 用

11、构成逻辑电平转换电路并测试 将一片 74LS01 其中一个 OC 门的二个输入同时接一个逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻 10K接电源 15V，见图 2-2，然后用万用表分别测量输入在为 0V、5V 时的输出电平，并填写下表 2-2：&VK1+5V图2-2V3+5V10k15VV1V2 测试三态门逻辑功能 表 2 输入 输出 V1(V)V2(V)V3(V)表2 输入（V1、V2）输出（V3）5V 辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表

12、格实验学习必备 欢迎下载 一片 74LS244 有八个三态门，分成二组分别有二个使能端控制，在其中一个三态门上验证其逻辑功能：在它的输入端接逻辑开关，分别接输入高、低电平；其对应的使能端也接逻辑开关，可作不同的控制，见图 2-3，然后用万用表测在不同使能端控制下的输入和输出电平，并填写下表 2-3：1VK1K2+5V+5V图2-3V1V2ENV3 五、思考题 采用 74LS01 修改图 2-3，使其电路在使能端控制信号为“高电平”时，将进行数据传输。实验中易出现的问题：1 对三态门的概念理解不深。2 对 OC 门的概念理解不深 实验三 组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1 掌握组合逻辑电路的设

13、计方法。2 用实验验证设计结果。3 掌握组合逻辑电路调试方法。二、实验所用设备及元器件：数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00，74LS20，74LS138。三、实验内容：1 设 A、B、C、D 为四位二进制数码，X=8A+4B+2C+D，用 74LS20 及 274LS00 设计一个组合逻辑电路，当 4X15 时，它的输出 Y=1，否则为 0。2用 74LS138 和 74LS20 构成函数发生器，实现如下逻辑函数：P=ABC+A(B+C)四、实验步骤、实验线路及实验记录：自己设计和拟定 实验中易出现的问题：1 对设计过程不很理解。2 对译码器的理解不深。3 集成电路接线时总忘接电

14、源。实验四 触发器及简单时序电路设计 一、实验目的 1 掌握触发器的性质 2 掌握触发器的逻辑功能，触发方式。3 掌握简单时序电路的设计调试方法。二、实验所用设备及元器件：数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00，74LS74 三、实验内容：表3 输入 输出（V3）使能输入（V2）数据输入（V1）辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 1、采用 74LS74 芯片，进行集成 D 触发器的逻辑功能和触发方式测试 2、采用 7

15、4LS74 中二个 D 触发器构成一个异步四进制的加计数器，并用示波器观察其相对的输入、输出波形。四、实验步骤、实验线路及实验记录：1 验证集成 D 触发器的逻辑功能 一个 74LS74 有二个 D 触发器，采用一个 D 触发器进行验证，其中/SD1、/RD1分别接单脉冲源的负脉冲输出端或接逻辑开关，D1 接逻辑开关，CP1接单脉冲源的正脉冲输出端，Q1、/Q1 分别接逻辑电平灯显示其高低，或用万用表测量其电平值，并将测量结果记录在表 4-1中。表 4-1 输 入 输 出/RD1/SD1 D1 CP1 Q1/Q1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 2构成一个异步四进制的加计数器 根据异步

16、四进制加计数器构成原理，采用 74LS74 中二个 D 触发器可设计出如图 4-1所示的实验线路，按此实验线路图连接线路:RSC11DSRC22DQ1Q1Q2Q2接 脉冲 源CP1 图 4-1（1）CP1 接单脉冲源的正脉冲输出端，Q1、Q2 分别接逻辑电平灯显示其高低，利用对/SD1、/RD1、/、SD2、/RD2端的控制，使 Q1、Q2 初始值分别为“0”，而后逐一在 CP1 端加正脉冲，观察 Q1、Q2 的变化，并记录在表 4-2中；（2）CP1 接连续脉冲源的输出端，输入连续脉冲，用示波器观察并记录 CP1、Q2 的相对波形及各自的幅值、脉宽、周期。六、思考题 采用 74LS00、74

17、LS74 构成一个 T 触发器 实验时易出现的问题：1、对触发器的复位、清零端具体应用不太理解。2、示波器的使用不熟练。实验五 计数、译码及显示 一、实验目的 1 熟悉常用中规模计数器的逻辑功能；2 掌握计数、译码、显示电路的工作原理及其应用。表 4-2 CP1 次数 Q2 Q1 0 1 2 3 4 5 辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 3 进一步提高使用示波器的能力。二、实验所用设备及元器件：数字电路实验箱，双踪示波器，万

18、用表，74LS192 2、CD4511、NES-5011A 三、实验内容：1、采用一片 74LS192 构成一位十进制计数器并进行逻辑功能验证 2、采用二片 74LS192 构成二位十进制加计数器，其输出经译码器/驱动器 CD4511 到七段显示器 NES-5011AG，观察显示器的变化，验证 8421BCD 计数器的计数功能。四、实验步骤、实验线路及实验记录：1 构成一位十进制计数器，并进行逻辑功能验证 采用一片 74LS192，CR 接逻辑开关以进行清零控制，/LD 接逻辑开关以进行置位控制，CPU接逻辑开关或单脉冲源的正脉冲输出端，CPD接逻辑开关或单脉冲源的正脉冲输出端；D0D3接逻辑

19、开关以进行预置数字的输入，Q0Q3、/BO、/CO 接逻辑电平灯。（1）CPD接逻辑开关高电平，CPU接单脉冲源的正脉冲输出端，输入单次脉冲，观察 Q0Q3、/CO 逻辑电平灯的变化并记录在表 5-1：表 5-1 输入 输出 CR/LD CPU D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0/CO 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 2 0 1 0 0 0 1 3 0 1 0 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 5 0 1 0 0 0 1 6 0 1 0 0 0 1 7 0 1 8 CPD接逻辑开关高电平，CPU接连续脉冲源的输出端，输入连续脉冲信号，用示波器观察

20、CPU和 Q3的变化并记录波形。（2）CPU接逻辑开关高电平，CPD接单脉冲源的正脉冲输出端，输入单次脉冲，观察 Q0Q3、/BO 逻辑电平灯的变化并记录在表 5-2：表 5-2 输入 输出 CR/LD CPD D3 D2 D1 D0 Q3 Q2 Q1 Q0/BO 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 2 0 1 0 0 0 1 3 0 1 0 0 0 1 4 0 1 0 0 0 1 5 0 1 0 0 0 1 6 0 1 0 0 0 1 7 0 1 8 辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使

21、用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验学习必备 欢迎下载 2构成二位十进制计数器，验证 8421BCD 计数器的计数功能。采用二片 74LS192、数字电路实验 箱 上 的 二 片CD4511二 个NES-5011AG 七段显示器构成二位十进制加法计数器，见图 51，CP 接单脉冲源的正脉冲输出端，C 接逻辑电平灯，输入计数脉冲进行 00100 累加计数，记录之（至少 5 个值包括“C”的变化）。图 5-1 六、思考题 采用二片 74LS192 构成二位十进制减法计数器，实现由 9900 递减计数，记录之。实验时易出现的问题：1 示波器的使用。2 对计数器的原理不太理解。3 对译码驱动器的使用不了解。abcdefgAQQCPCag.BCDQQQQ0123DDDD0123COCPu4511192abcdefgAQQag.BCDQQQQ0123DDDD0123COCPu4511192辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课实验是数字逻辑电路践技能的提高有利于严谨的科学作风的形成一常用电子仪器的使用示波功能粗略了解实验具体过程根据实验要求画好实验线路及数据表格实验