新版数字电路实验指导书

数字电子技术实验指导书适用专业：电子信息工程、应用电子浙江师范大学电工电子实验教学中心冯根良张长江目录实验项目实验一门电路逻辑功能的测试……………………………………验证型（1）实验二组合逻辑电路Ⅰ（半加器全加器及逻辑运算）…………验证型（7）实验三组合逻辑电路Ⅱ（译码器和数据选择器）………………验证型（13）实验四触发器………………………………………………………验证型（17）实验五时序电路（计数器、移位寄存器）………………………验证型（22）实验六组合逻辑电路的设计和逻辑功能验证……………………设计型（27）实验七D/A-A/D转换器……………………………………………设计型（34）实验八555定时的应用……………………………………………设计型（41）实验九集成电路多种计数器综合应用……………………………综合型（46）1实验一门电路逻辑功能及测试一、实验目的1.熟悉门电路的逻辑功能、逻辑表达式、逻辑符号、等效逻辑图。2.掌握数字电路实验箱及示波器的使用方法。3、学会检测基本门电路的方法。二、实验仪器及材料1、仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱2.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片三、预习要求1.预习门电路相应的逻辑表达式。2.熟悉所用集成电路的引脚排列及用途。四、实验内容及步骤实验前按数字电路实验箱使用说明书先检查电源是否正常，然后选择实验用的集成块芯片插入实验箱中对应的IC座，按自己设计的实验接线图接好连2线。注意集成块芯片不能插反。线接好后经实验指导教师检查无误方可通电实验。实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。1.与非门电路逻辑功能的测试（1）选用双四输入与非门74LS20一片，插入数字电路实验箱中对应的IC座，按图1.1接线、输入端1、2、4、5、分别接到K1~K4的逻辑开关输出插口，输出端接电平显示发光二极管D1~D4任意一个。（2）将逻辑开关按表1.1的状态，分别测输出电压及逻辑状态。表1.1输入输出1(k1)2(k2)4(k3)5(k4)Yzhe电压值（v）zhi（V）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL2.异或门逻辑功能的测试图1.2（1）选二输入四异或门电路74LS86，按图1.2接线，输入端1、2、4、5图1.13图1.3图1.4表1.4输入输出ABYZLLHHLHLH表1.3输入输出ABYLLHHLHLH接逻辑开关(K1~K4)，输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。（2）将逻辑开关按表1.2的状态，将结果填入表中。表1.2输入输出1(K1)2(K2)4(K3)5(K4)ABY电压（V）LHHHHLLLHHHHLLLHHLLLLLHH3.逻辑电路的逻辑关系测试（1）用74LS00、按图1.3，1.4接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.3、表1.4中。4（2）写出上面两个电路逻辑表达式，并画出等效逻辑图。4.利用与非门控制输出（选做）用一片74LS00按图1.5接线，S接任一电平开关，用示波器观察S对输出脉冲的控制作用。5.用与非门组成其它逻辑门电路,并验证其逻辑功能。（1）组成与门电路由与门的逻辑表达式Z=A·B=BA·得知，可以用两个与非门组成与门，其中一个与非门用作反相器。①将与门及其逻辑功能验证的实验原理图画在表1.5中，按原理图联线，检查无误后接通电源。②当输入端A、B为表1.5的情况时，分别测出输出端Y的电压或用LED发光管监视其逻辑状态，并将结果记录表中，测试完毕后断开电源。表1.5用与非门组成与门电路实验数据逻辑功能测试实验原理图输入输出YAB电压逻辑值图1.55表1.6用与非门组成或门电路实验数据逻辑功能测试实验原理图输入输出YAB电压逻辑值（2）组成或门电路根据De.Morgan定理，或门的逻辑函数表达式Z=A+B可以写成Z＝BA，因此，可以用三个与非门组成或门。①将或门及其逻辑功能验证的实验原理图画在表1.6中，按原理图联线，检查无误后接通电源。②当输入端A、B为表1.6的情况时，分别测出输出端Y的电压或用LED发光管监视其逻辑状态，并将结果记录表中，测试完毕后断开电源。（3）组成或非门电路或非门的逻辑函数表达式Z=BA，根据De.Morgan定理，可以写成Z=A·B=BA，因此，可以用四个与非门构成或非门。①将或非门及其逻辑功能验证的实验原理图画在表1.7中，按原理图联线，检查无误后接通电源。②当输入端A、B为表1.7的情况时，分别测出输出端Y的电压或用LED发光管监视其逻辑状态，并将结果记录表中，测试完毕后断开电源。表1.7用与非门组成或非门电路实验数据逻辑功能测试实验原理图输入输出YAB电压逻辑值6表1.8用与非门组成异或门电路实验数据逻辑功能测试实验原理图输入输出YAB电压逻辑值（4）组成异或门电路（选做）异或门的逻辑表达式Z=AB+AB=BABA，由表达式得知，我们可以用五个与非门组成异或门。但根据没有输入反变量的逻辑函数的化简方法，有A·B=（A+B）·B=BA·B，同理有AB=A·(A+B)=A·AB，因此Z=AB+AB=AABBAB，可由四个与非门组成。①将异或门及其逻辑功能验证的实验原理图画在表1.8中，按原理图联线，检查无误后接通电源。②当输入端A、B为表1.8的情况时，分别测出输出端Y的电压或用LED发光管监视其逻辑状态，并将结果记录表中，测试完毕后断开电源。五、实验报告1.按各步聚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？7实验二组合逻辑电路Ⅰ（半加器、全加器）一、实验目的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。二、实验仪器及材料1、实验仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱2器件74LS00二输入端四与非门3片74LS86二输入端四异或门1片74LS54四组输入与或非门1片三、预习要求1.预习组合逻辑电路的分析方法。2.预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理。3.预习二进制数的运算。四、实验内容及步骤1.组合逻辑电路功能测试8图2.1（1）用2片74LS00组成图2.1所示逻辑电路。为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。（2）先按图2.1写出Y2的逻辑表达式并化简。表2.1输入输出ABCY1Y2000111100011100101110010（3）图中A、B、C接逻辑开关，Y1，Y2接发光管电平显示。（4）按表2.1要求，改变A、B、C输入的状态，填表写出Y1，Y2的输出状9图2.2态。（5）将运算结果与实验结果进行比较。2.用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器电路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，即半加器可用一个异或门和二个与非门组成一个电路。如图2.2。（1）在数字电路实验箱上插入异或门和与非门芯片。输入端A、B接逻辑开关k，Y，Z接发光管电平显示。（2）按表2.2要求改变A、B状态，填表并写出y、z逻辑表达式。表2.2输入端A0101B0011输出端YZ3.全加器组合电路的逻辑功能测试（1）写出图2.3电路的逻辑表达式。（2）根据逻辑表达式列真值表。10（3）根据真值表画出逻辑函数S1C1的卡诺图。S1＝C1＝（4）填写表2.3各点状态表2.3A1B1C1-1YZX1X2X3S1C1000010100110001011101111图2.311（5）按原理图选择与非门并接线进行测试，将测试结果记入表2.4，并与上表进行比较看逻辑功能是否一致。4.用异或门、与或非门、与非门组成的全加器电路的逻辑功能测试全加器电路可以用两个半加器和两个与门一个或门组成。在实验中，常用一片双异或门、一片与或非门和一片与非门来实现。（1）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。（2）找出异或门、与或非门和与非门器件按自己设计画出的电路图接线，注意：接线时与或非门中不用的与门输入端应该接地。（3）当输入端A1B1C1-1为下列情况时，测量S1和C1的逻辑状态并填入表2.5。表2.4A1B1C1-1C1S1000010100110001011101111表2.5输入端A100001111B100110011C1-101010101输出端S1C112五、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.总结全加器卡诺图的分析方法。3．总结实验中出现的问题和解决的办法。13实验三组合电路Ⅱ（译码器和数据选择器）一、实验目的1.熟悉集成数据选择器、译码器的逻辑功能及测试方法。2.学会用集成数据选择器、译码器进行逻辑设计。二、实验仪器及材料1.实验仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱2.器件：74LS1392-4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14三、实验内容及步骤1.译码器功能测试将74LS139双2-4线译码器按图3.1分别输入逻辑电平，并填写表3、1输出状态。图3-1表3.1输入输出使能选择1G1B1AY0Y1Y2Y3HLLLLXLLHHXLHLH2.译码器转换将双2-4线译码器转换为3-8线译码器。（1）画出转换电路图。15（2）在实验箱上接线并验证设计是否正确。（3）设计并填表写该3-8线译码器功能表。3.数据选择器的测试及应用（1）将双4选1数据选择器74LS158参照图3.2接线，测试其功能并填写3、2功能表。（2）找到实验箱脉冲信号源中Sc，S1两个不同频率的信号，接到数据选择器任意2个输入端，将选择端置位，使输出端可分别观察到Sc，S1信号。（3）分析上述实验结果并总结数据选择器作用并画出波形。接电平开关接电平显示表3.2选择端输入端输出控制输出A1A0D0D1D2D3SQXXXXXXHLLLXXXLLLHXXXLLHXLXXLLHXHXXLHLXXLXLHLXXHXLHHXXXLLHHXXXHL图3-216四、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.总结译码器和数据选择的使用体会。17实验四触发器一、实验目的1.熟悉并掌握R-S、D、J－K触发器的特性和功能测试方法。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。二、实验仪器及材料1.实验仪器设备：双踪示波器、数字万用表、数字电路实验箱2.器件74LS00二输入端四与非门1片74LS74双D触发器1片74LS76双J-K触发器1片三、实验内容及步骤1.基本RS触发器功能测试：两个TTL与非门首尾相接构成的基本RS触发器的电路。如图5.1所示。18（1）试按下面的顺序在SR端加信号：dS=0dR=1dS=1dR=1dS=1dR=0dS=1dR=1观察并记录触发器的Q、Q_端的状态，将结果填入下表4.1中，并说明在上述各种输入状态下，RS执行的是什么逻辑功能？表4.1dSdRQ逻辑功能01111101（2）dS端接低电平，dR端加点动脉冲。（3）dS端接高电平，dR端加点动脉冲。（4）令dR＝dS,dS端加脉冲。记录并观察（2）、（3）、（4）三种情况下，Q、Q_端的状态。从中你能否总结出基本RS的Q或Q_端的状态改变和输入端dS、dR的关系。（5）当dS、dR都接低电平时，观察Q、Q_端的状态，当dS、dR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触发器功能测试图4.1基本RS触发器电路19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dS、dR端为异步置1端，置0端（或称异步置位，复位端），CP为时钟脉冲端。试按下面步骤做实验：（1）分别在dS、dR端加低电平，观察并记录Q、Q_端的状态。（2）令dS、dR端为高电平，D端分别接高，低电