《数字电子技术实验》指导书-和版-(3)

数字电子技术基础实验康怡何玉均张凌吕安强华北电力大学二○○六年十月学生实验守则1．实验前必须认真预习实验指导书及实验内容，明确实验目的、步骤、原理并写出预习报告，达到要求者方能进行实验。2．做实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器仪表设备的操作规程，服从实验指导教师的指导。3．对规定实验外的选做开放内容，可先提出实验原理和方法，经实验老师同意后方可实验。4．爱护仪器设备，节约使用材料。使用前详细检查，使用后需整理归位，发现丢失或损坏要立即报告。未经许可不得动用与本实验无关的仪器设备及其应用品，不准将任何物品带出室外。5．进入实验室应保持安静，不得高声喧哗和打闹，不准随地吐痰、乱抛纸屑和杂物，要保持实验室和仪器设备的整齐清洁。每组配用的仪器设备不能擅自挪用交换。6．保持实验室仪器、仪表设备的整齐清洁，每组配用的仪器、仪表等设备不得擅自挪用交换。7．实验过程中必须注意安全，防止人员和设备事故的发生，若发生事故应立即切断电源，及时向指导教师报告，并保持现场，不得自行处理，待指导老师查明原因，排除故障后方可继续实验。8．实验完毕后，经实验室老师检查仪器设备、工具、材料及实验记录后方可离开。9．实验后要认真完成实验报告，包括分析结果、处理数据并写出实验收获体会及建议。10．对违反实验室规章制度和操作规程者，指导教师有权终止其实验。如因使用不当损坏仪器仪表，视情节轻重和认识程度，按仪器仪表管理办法进行赔偿，并写出书面检查。目录学生实验守则基础实验实验一实验仪器操作练习……………………………………………………………………1实验二门电路特性、参数测试………………………………………………………………7实验三组合逻辑电路………………………………………………………………………15实验四双稳态触发器（计数器、寄存器）…………………………………………………19实验五时序逻辑电路………………………………………………………………………24实验六脉冲电路……………………………………………………………………………29综合设计性试验实验七电子拔河比赛游戏机的设计………………………………………………………32实验八交通灯设计实验……………………………………………………………………35实验九智力抢答电路………………………………………………………………………38实验十可预置定时电路……………………………………………………………………40附录附录ATHHD-2型数字电子技术实验箱面板介绍……………………………………………42附录B-1SS-7804示波器使用指南…………………………………………………………45附录B-2SS-7804示波器使用指南…………………………………………………………471基础实验实验一实验仪器操作练习一、实验目的1.学习用示波器测量脉冲参数和直流电平。2.熟悉数字电路实验箱面板上布局、直流电源及信号源的特性。3.练习示波器的使用方法。二、实验原理及实验资料1．THHD-2型数字电子技术实验箱面板图见附录A。2．SS-7804型数字示波器面板示意图和按钮的详细操作说明见附录B。三、实验设备与器件设备：THHD-2型数字电子技术实验箱、示波器、信号发生器器件：无四、实验内容及步骤1．熟悉数字实验箱布局、各区域的功能和操作方法以及SS-7804型数字示波器常用按钮的作用。(1)熟悉数字实验箱面板上布局，各部分的功能和使用方法。结合数字实验箱阅读附录A，了解实验箱上的布局，熟悉它们的功能和用途，对实验箱有初步的感性认识。重点了解电源的使用方法和信号源的使用方法，熟悉频率粗调和微调的调节方法。(2)熟悉示波器面板上各操作件的功能和使用方法。①参考附录B，在示波器面板上找到相应的操作件，熟悉中英文名称，并重点了解以下几组操作件的功能及操作方法：第一组，控制示波器屏幕显示的操作件·“亮度（INTEN）”旋钮·“字符显示（READOUT）”旋钮/按钮·“聚焦（FOCUS）”旋钮·“刻度亮线（SCALE）”旋钮第二组，控制波形垂直方向显示的操作件（两通道CH1、CH2基本相同）·“输入接口（CH1/CH2）”·“Y轴位移（POSITION）”旋钮·“通道选择（CH1/CH2）”按钮2·“Y轴灵敏度调节及微调（VOLT/DIV(VARIABLE)）”旋钮/按钮·“输入耦合方式，即直流/交流（DC/AC）”按钮·“接地（GND）”按钮·“相加（ADD）”按钮·“反相（INV）”按钮第三组，控制波形水平方向显示的操作件（两通道CH1、CH2共用）·“X轴位移（POSITION）”旋钮·“X轴位置微调（FINE）”按钮·“X轴灵敏度调节及微调，即扫描开关（TIME/DIV）”旋钮/按钮·“扫描放大（MAG×10）”按钮·“触发源选择（SOURCE）”按钮·“触发耦合方式（COUPL）”按钮·“触发沿选择（SLOPE）”按钮·“触发电平（TRIGLEVEL）”旋钮②参考附录B中的“屏幕显示内容示意图”，找出屏幕上显示的内容与各个按钮的关系③打开示波器电源，此时屏幕上应该显示一条水平亮线。旋转“亮度（INTEN）”旋钮，观察屏幕上水平亮线的变化；旋转“字符显示（READOUT）”旋钮，观察屏幕上字符的变化；按下“字符显示”按钮一次、两次，观察屏幕上的变化；旋转“聚焦（FOCUS）”旋钮，观察屏幕上水平亮线的变化；旋转“刻度亮线（SCALE）”旋钮，观察屏幕上的变化。综合调整以上各旋钮，使屏幕上显示出一条细而清晰的、亮度适中的水平扫描线。（注：扫描线亮度不能太高，否则会影响显示屏寿命）。2．示波器开机调整流程图33．脉冲幅度测量(1)连线将测试线一头旋入示波器的输入接口CH1；另一头的黑色夹子（接地线）接实验箱的GND，红色夹子接实验箱的“方波”脉冲信号源。（注：按钮要旋紧，夹子要夹牢，以防虚接）(2)操作4·打开实验箱和示波器的电源。·按下“CH1通道选择”按钮，此时应在屏幕左下角显示出通道1的标号，表示当前观察的是CH1通道的波形。方波脉冲幅度约为5V，旋转“VOLT/DIV”旋钮，选择1V/DIV或2V/DIV档位（1DIV=1cm）。（注：此时不能处于微调状态）。·在示波器面板的触发区域，按“SOURCE”按钮，选择CH1作为触发源；按“COUPL”按钮，选择DC方式；按“SLOPE”按钮，选择“＋”边沿触发。·旋转“TRIGLEVEL”旋钮，直到在屏幕上显示出以上升沿开始的稳定波形。·旋转“TIME/DIV”旋钮，得到宽度适中的波形。·旋转“垂直位移POSITION”旋钮，使波形底线与屏幕靠下部的某一条水平刻度线重合，根据所选的“VOLT/DIV”和屏幕垂直刻度直接读出波形幅度Vm，将测量数据添入表1.1。(3)仿照上述做法，测量实验箱上三角波信号的幅度，并将测量数据填入表1.1中。(4)不看操作说明，重做（1）（2）（3）步实验，直到熟练为止。4．时间参数测量(1)三角波时间参数测量·在示波器屏幕上调出稳定的三角波信号波形。·旋转示波器上“TIME/DIV”旋钮，调整扫描时间为100μs，然后旋转实验箱上三角波频率微调旋钮，将三角波频率调到2.1kHz，根据扫描时间和水平刻度读出三角波的正斜率时间Pt和负斜率时间Nt。用同样的方法，测出频率为2.2KHz三角波的Pt和Nt。将测量数据填入表1.2中。·回答思考题1。(2)方波脉冲时间参数测量·在示波器屏幕上调出稳定的方波信号波形。·调整实验箱上方波频率档位开关到f1位置，旋转方波频率微调旋钮，将频率调到1KHz，旋转“TIME/DIV”旋钮，将扫描时间设为250μs，根据扫描时间和水平刻度读出方波的高电平持续时间（脉冲宽度）Ht和周期T，计算占空比（*Hq%=(T)100%t）。将测量数据填入表1.2中。·将实验箱上方波频率档位开关打到f2位置，旋转方波频率微调旋钮，将频率调到100kHz，旋转“TIME/DIV”旋钮，将扫描时间设为2.5μs，根据扫描时间和水平刻度读出方波的高电平持续时间Ht和周期T，计算占空比。将测量数据填入表1.2中。·按下CH1的GND按钮，将通道1内部接地，此时屏幕上显示一条水平亮线，这条线就是“零电平”位置，旋转“POSITION”旋钮，将此线调到屏幕合适的位置，再次按下GND，方波信号显示在屏幕上；然后，连续按动“DC/AC”按钮，观察屏幕上波形的垂直位置变化，以及屏幕左下角字符显示的变化；按下“INV”按钮，观察屏幕上波形的变化，以及屏幕左下角字符显示的变化；按下“MAG×10”按钮，观察屏幕上波形的变化，以及屏幕左上角显5示的扫描时间的变化；按动“COUPL”按钮，选择不同的触发耦合方式，比较它们的区别；按下“SLOPE”按钮，选择“正”“负”触发沿，观察波形起始位置的变化。回答思考题2～3。5．用示波器测量直流电压·选择示波器某一通道（例如CH1）的Y轴灵敏度为1V/DIV，并关闭微调功能，输入耦合方式开关置“GND”档位。调相应通道垂直位移旋钮使扫描线与屏幕下方的某一水平刻度线重合，此线即是“零电平”位置，记住这条线，被测直流电压的值将相对于该线读出。（注：调好“零电平”位置后，垂直位移旋钮不允许再做任何调节）·输入耦合方式开关置“DC”档位。回答思考题5。·将示波器相应通道（CH1）的信号输入端与实验箱的“＋5V”直流电源连接，根据扫描线偏离“零电平”位置的距离，测出直流电源的实际电压值。将测量数据填入表1.3中。做思考题6。6．示波器双踪显示练习·将方波和三角波信号分别输入示波器的CH1和CH2通道，调节实验箱上的频率微调旋钮，使方波频率为1KHz，三角波频率为2KHz。·按触发源选择（“SOURCE”）按钮，选择触发源为CH1，按触发沿选择（“SLOPE”）按钮，选“＋”边沿触发，旋转触发电平（“TRIGLEVEL”）旋钮，使屏幕上显示稳定的方波和三角波，选输入耦合方式为DC，将波形画在图1-1（a）所示的坐标系中；将触发沿设为“－”边沿触发，选输入耦合方式为AC，调整波形稳定后，再次画波形于图1-1（b）所示的坐标系中。·选择CH2作为触发源，调整“TRIGLEVEL”旋钮，看能否显示稳定波形。结论：用示波器进行双踪显示时，若两输入信号频率不同且某通道信号频率是另一通道信号频率的整数倍时，应选频率较低的通道作为触发源。表1.1脉冲幅度测量VOLT/DIV垂直格数测量结果Vm方波三角波表1.2时间参数测量频率TIME/DIVtPtN三角波2.1kHz频率TIME/DIVtHTq%1kHz方波100kHz6表1.3直流电压测量VOLT/DIV垂直格数测量结果Vm1V2V5V五、实验报告1．实验预习（1）了解方波脉冲、三角波和电源电压信号的幅值与频率特点，掌握它们的测量原理、测量方法及测量步骤。（2）完成实验的预习报告，包括：实验目的、实验设备、实验内容及步骤、原始数据记录表格及图形。2．实验及数据处理（1）根据实验内容认真完成实验中的各项测试任务，仔细观察实验中的各种现象并加以分析。（2）在数据记录表格中记录实验测量数据，并对实验数据进行分析。（3）在坐标系上画出“示波器双踪显示练习”中的方波和三角波信号波形。3．思考题（1）在测量2.2KHz三角波的正斜率时间Pt和负斜率时间Nt时，扫描时间调成100μs和500μs，哪一个读数误差大？为什么？（2）按下“GND”按钮后，屏幕上的水平亮线代表的电平值为多少？调好“零电平”位置后测量信号绝对电压时，还能否移动垂直位移旋钮？为什么？（3）测量信号时，输入耦合开关置于DC和AC的显示信号有何区别？（4）表1.3中测直流电压时，三组Y轴灵敏度对应的测量数据哪一个误差大？为什么？4．实验的注意事项及主要经验教训。7实验二门电路特性、参数测试一、实验目的1.了解数字集成电路外形结构及外部引脚的排列规律。2.掌握逻辑门电路主要特性、参数的测试方法。3．学习查阅器件手册。4．进一步训练实验箱及常用仪器的使用方法。二、实验资料1．TTL与非门74LS0074LS00为四2输入TTL与非门，为双列直插14脚塑料封装，外部引