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实验一TTL/CMOS集成门电路的逻辑功能测试一、实验目的1掌握查找集成门电路资料的方法。2掌握7种逻辑门电路的逻辑功能。3会用74LS00(四2输入与非门)实现其它逻辑功能。4初步用Multisim10进行数字电路的仿真。二、实验设备和元器件1SAC-2电工电子实验台;SS-01数字实验模块。2DL-4330示波器;EM-1463函数信号发生器。374LS0474LS0074LS0274LS86三、实验内容和步骤1.74LS04(六反相器)逻辑功能测试将74LS04按图1.1连线。输入端A接逻辑开关,输出端接发光二极管。改变输入端的状态(即高、低电平),观察输出端发光二极管的亮灭。2.74LS00(四2输入与非门)逻辑功能测试将74LS00按图1.2连线。输入端A、B接逻辑开关,输出端接发光二极管。改变输入端的状态(即高、低电平),观察输出端发光二极管的亮灭。3.74LS02(四2输入或非门)逻辑功能测试将74LS02按图1.3连线。输入端A、B接逻辑开关,输出端接发光二极管。改变输入端的状态(即高、低电平),观察输出端发光二极管的亮灭。VCC5VU1A74LS04DJ1Key=AX1LEDU2电压表0.113V+-图1.1VCC5VJ2Key=AJ3Key=BU3A74LS00DX2LEDU4电压表4.424V+-图1.24.74LS86(四2输入异或门)逻辑功能测试将74LS02按图1.4连线。输入端A、B接逻辑开关,输出端接发光二极管。改变输入端的状态(即高、低电平),观察输出端发光二极管的亮灭。5.用74LS00实现非、与、或、异或等逻辑功能(图1.5)输入输出ABY1Y2Y3Y400011011逻辑表达式74LS00D74LS00D74LS00D5VAY1AY174LS00D5VABY2VCC5VU1A74LS02DJ1Key=AJ2Key=BX1LEDU2电压表4.424V+-图1.3VCC5VJ1Key=AJ2Key=BU1A74LS86DU2电压表0.113V+-X1LED图1.4图1.56.用74LS00实现与或非、或非的逻辑功能,写出逻辑表达式,画出逻辑电路图,测试其功能。总结用与非门实现其它逻辑功能的一般步骤。7.用Multisim10对以上实验内容进行仿真。四、实验报告要求1.画出实际集成电路实验连接图。2.整理实验数据。五、预习要求1熟悉所用集成逻辑门电路的逻辑功能和外部引脚排列及使用方法。2TTL门电路多余输入端如何处理?3用与非门实现其它逻辑功能的一般步骤。74LS00D74LS00D74LS00D5VABY374LS00D74LS00D74LS00D74LS00DABY4ILI实验二TTL集成门电路的主要参数测试一、实验目的1深入学习集成门电路资料的内容。2掌握TTL门电路(74LS04)的主要参数及参数意义。3掌握TTL门电路(74LS04)的主要参数的测试方法。3初步用Multisim10进行数字电路的仿真。二、实验设备和元器件1SAC-2电工电子实验台;SS-01数字电路实验模块;DY-05电源模块。274LS04三、实验内容和步骤1静态电源电流ICC集成门电路处于不同的工作状态时,电源提供的电流不同。它们的大小标志着器件静态功耗的大小。按图2.1连线。2低电平输入电流,高电平输入电流。按图2.2连线。低电平输入电流是指被测输入端接地,由被测输入端流出的电流值。一般情况下希望小些。高电平输入电流是指被测输入端接高电平,流入被测输入端的电流值。希望小些。由于较小,难于测量,一般免于测试。VCC5VVCC5VVCC5VVCC5VU174LS04N1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCCU274LS04N1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCCJ1Key=AJ2Key=BLEDLED图2.2电流表0.000A+-电流表0.000A+-3输出低电平电流OLI,输出高电平电流OHI。按图2.3连线。这两个参数主要反映门电路的输出特性。与ILI,IHI结合能反映集成门电路的带负载能力。常用扇出系数ON表示。VCC5VU174LS04N1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCCU274LS04N1A1Y2A2Y3A3YGND4Y4A5Y5A6Y6AVCCVCC5VVCC5VVCC5VJ1Key=AJ2Key=BLEDLED图2.1电流表0.000A+-电流表0.000A+-IHIILIILIIHIIHIIHIVCC5VVCC5VR1200Ω1kΩKey=A90%电流表4.442mA+-电压表0.114V+-J1Key=SpaceR310kΩ电流表0.353mA+-U1A74LS04NVCC5V电压表3.527V+-J2Key=SpaceU8A74LS04N图2.34电压传输特性曲线。按图2.4连线。门电路的输出电压OU随输入电压IU而变化的曲线)(IOUfU称为门电路的电压传输特性。测试电路如图2.4所示,采用逐点测试法,即调节RW,逐点测得IU和OU,然后绘成曲线。VCC5VU1A74LS04NR11kΩKey=A50%电压表0.000V+-电压表0.000V+-图2.4R21kΩ5平均传输延迟时间pdtpdt是衡量门电路开关速度的参数,它是指输出波形边沿的mU5.0到输入波形边沿mU5.0的时间间隔,如图2.5所示。图中的pdLt为导通延迟时间,pdHt为截止延迟时间,平均传输时间为)(21pdHpdLpdtttpdt的测试电路如图所示,由于TTL门电路的延迟时间较小,直接测量时对信号发生器的性能要求较高,故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期T来求得。其工作原理是:假设电路在接通电源后某一瞬间,电路中的A点为逻辑“1”,经过三级门的延迟后,使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0”;再经过三级门的延迟后,A点电平又重新回到逻辑“1”。电路中其它各点电平也跟随变化。说明使A点电平发生一个周期的振荡,必须经过6级门的延迟时间。因此平均传输时间为tpd=T/6四、实验报告要求1整理实验数据,分析实验结果。与厂家给出的资料数据对比。2画出实际集成电路实验连线图。五、预习要求1熟悉TTL门电路的工作原理,主要参数。2熟悉实验用各集成电路外部引脚排列和使用方法。3用Multisim10仿真以上实验。实验三SSI组合逻辑电路(1)一、实验目的1、掌握组合逻辑电路的分析和设计方法。2、掌握常用中规模集成电路(MSI)的逻辑功能和使用方法。3、加深对七种基本门电路(SSI)使用的理解。U1A74LS04NU1B74LS04NU1C74LS04NXSC1ABExtTrig++__+_图2.5A二、实验设备与器件1、SAC-DG2实验台(SS01L模块)。2、芯片74LS86、74LS20、74LS00、74LS04、74LS1383、万用表三、实验原理、内容、步骤(一)实验原理1、组合逻辑电路的设计组合逻辑电路(又称组合电路),是一类没有记忆功能的电路,它在任一时刻的输出仅取决于该时刻电路的输入,而与过去的输入状态无关。一旦输入消失,输出随之消失。组合逻辑电路的设计是根据给出的实际逻辑问题,求出这一逻辑功能的最简逻辑电路,其设计步骤如图所示:设计组合电路时,通常先根据具体的设计任务和要求列出真值表,将真值表转换为对应的逻辑函数式,再根据所选器件的类型,将函数式进行化简(小规模集成门电路SSI)或将函数式进行变换(MSI组合电路或PLD器件),最后根据化简或变换所得到的逻辑函数式,画出逻辑电路的连接图,至此,原理性的设计基本完成,最后用实验来验证设计的正确性。组合电路的冒险现象是一个重要的问题。在设计组合电路时,应该考虑可能产生的冒险现象,以便采取防护措施,保证电路的正常工作。2、组合逻辑电路的分析组合逻辑电路的分析与设计相反,其步骤如下:(1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式。(2)化简和变换各逻辑表达式。(3)列出真值表。(4)根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析验证,最后确定其功能。(二)实验内容与步骤1、分析原码/反码变换器的逻辑功能。按图3-1连线。记录测试结果。图中A、B、C、D为四位输入二进制码,E是控制信号。当E=0时,X1、X2、X3、X4输出A、B、C、D的原码,因为任何变量与0的异或输出原变量;当E=1时,X1、X2、X3、X4输出A、B、C、D的反码,因为任何变量与1的异或输出反变量。2、用74LS00(四2输入与非门)、74LS20(二4输入与非门)设计一个三人多数表决器。解:1、逻辑抽象用A、B、C表示输入变量;Y表示输出变量。2、确定输入、输出变量的状态。3、列真值表ABCY00000010逻辑真值表逻辑问题抽象选定器件类型将函数式化简逻辑电路图逻辑表达式将函数式变换输出函数表达式按图3-2连线。记录测试结果。3、用74LS86设计一个四位奇偶校验器。当输入奇数个1时,输出为1;否则为0。按图3-3连线。记录测试结果。三人多数表决器图3-1原码/反码变换器4、(1)译码器74LS138逻辑功能测试。译码是编码的逆过程,它的功能是将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。译码器在数字系统中有广泛的应用,不仅用于代码的转换、终端的数字显示,还用于数据分配,存贮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。74LS138具有3个输入端,32个输出端和3个使能输入端。在使能输入端为有效电平时,对应每一组输入代码,只有其中一个输出端为有效电平,其余输出端则为非有效电平。每一01000111100010111101111174LS86DGNDVCC5VJ1Key=AJ2Key=BJ3Key=CJ4Key=DJ5Key=EX1X2X3X474LS00D5VKey=AKey=BKey=C74LS20D5VX5图3-274LS86DX6ABCD接输入开关图3-3CABCABABCABCCABBCAY''')')'()'()'((CABCAB个输出所代表的函数对应于n个输入变量的最小项。二进制译码器实际上也是负脉冲输出的脉冲分配器,若利用使能端中的一个输入端输入数据信息,器件就成为一个数据分配器(又称为多路数据分配器)。各引脚排列如图。其中8脚为GND;16脚为VCC。如图3-4,在74LS138的第8脚接上地(GND),第16脚接上电源(VCC)。将74LS138的输出端Y0——Y7分别接到8个发光二极管上。将74LS138的地址输入端A2、A1、A0和三个使能端接到输入拨动开关上。拨动对应的拨位开关,根据发光二极管显示的变化,测试74LS138的逻辑功能。。(2)用74LS138(3-8线译码器)、74LS20(二4输入与非门)设计一个一位全加器。全加器能进行加数、被加数和低位来的进位数相加,并根据求和解的结果给出该位的进位。根据全加器的功能,可列出真值表如表所示。其中,Ci-1为相邻低位来的进位数,Si为本位和数(称为全加和),Ci为向相邻高位的进位数。由全加器的真值表可以写出Si和Ci的逻辑表达式:VCCGNDJ1J2J3J4J5J6Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7VCCU1Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77A1B2C3G16~G2A4~G2B5GND8VCC16图3-474LS138逻辑功能测试1)(iiiiiiiiCBAABCCBAS74LS20D1A11B2NC31C41D51Y6GND72Y82D132C12NC1112B102A9VCC14转换成最小项的表示形式为用74LS138和74LS20构成的电路。如图3-5四、预习及实验要求1、对本实验的电路设计题按组合逻辑电路设计步骤完整设计出电路原理图并在实验台上验证其功能。2、查找实验中所用集成电路资料,预习组合逻辑电路的分析和设计方法。3、预习用译码器74LS138设计组合逻辑电路的步骤。4、用Multisim10仿真完成全部实验内容
本文标题:《数字电子技术基础》实验讲稿
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