数字电路与逻辑设计实验指导书(电子系)

数字电路与逻辑设计实验指导书主审：杨智主编：陈荣军原伟中山大学南方学院电子通信与软件工程系数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------2序言《数字电路与逻辑设计实验》是《数字电路与逻辑设计》的课程对口的实验课，是《数字电路与逻辑设计》课程的实验环节。通过本课程的学习，使学生进一步理解数字电子线路的工作原理、学会使用常用电子仪器、掌握基本的电子测量方法、调整电路的基本实验技能，提高理论联系实际、知识综合应用能力。具体要求：1、能正确、规范地使用常用电子仪器；2、具有查阅常用电子器件手册的能力；3、根据技术要求能选用合适的元器件、组成实验电路，能进行组装及调试；4、具有分析、寻找和排除常见故障的能力；5、具有自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。《数字电路与逻辑设计实验指导书》是在2009年院内印刷讲义的基础上进行修订，由电子通信与软件工程系陈荣军讲师完成全面修订工作、杨智教授审定修改，《数字电路与逻辑设计实验指导书》适于本院电子信息科学与技术专业、通信工程专业、计算机科学与技术专业的学生使用，也可供相关专业的学生参考。电子通信与软件工程系数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------3目录《数字电路与逻辑设计实验》教学大纲................................................4实验2门电路逻辑功能及测试...............................................................7实验3组合逻辑电路的设计..................................................................11实验4组合逻辑电路（半加器全加器及逻辑运算）.........................13实验5译码器和数据选择器.................................................................17实验6竞争冒险...................................................................................19实验7触发器工作原理与功能测试.....................................................21实验8集成计数器及寄存器的应用...................................................24实验9时序电路测试及研究...............................................................27实验10555时基电路..........................................................................29附图：实验常用芯片引脚图..................................................................33数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------4《数字电路与逻辑设计实验》教学大纲课程名称：数字电路与逻辑设计实验（DigitalCircuitandLogicExperiments）课程类别：必修编号：学时：36主编姓名：陈荣军单位：电子通信与软件工程系职称：讲师主审姓名：单位：电子通信与软件工程系职称：授课对象：本科生专业：电子信息科学与技术年级：二年级上编写日期：2010年8月通信工程计算机科学与技术一、实验教学目的和任务《数字电路与逻辑设计实验》属于《数字电路与逻辑设计》课程理论联系实际的实验课程。目的是使学生通过该实验课程的学习进一步加深对理论课程的理解，掌握数字电路设计的基本技能、熟练掌握数字信号的测量方法；通过该实验课程进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力。努力培养学生的创新精神和创新能力。二、实验教学的基本要求本实验课程主要以常规的TTL、CMOS中小规模数字电路器件为基础，通过本实验课程的学习使学生能够：1．通过实验学会数字电路实验需用的仪器及设备的使用。2．了解TTL、CMOS中小规模集成电路型号系列，使用注意事项。掌握常用数字集成电路的主要参数及逻辑功能的测试方法。3．学会分析和设计组合逻辑电路，并能用小规模集成电路和相应的中规模集成电路实现。4．学会分析和设计时序逻辑电路，并能用触发器或中规模计数器实现。5．初步具备设计、安装、调试数字电路的基本技能。三、实验内容及学时时安排实验项目的设置及学时分配序号实验项目名称内容简介实验学时实验类型实验要求每组人数数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------5序号实验项目名称内容简介实验学时实验类型实验要求每组人数1Multsim2001仿真软件练习1.熟悉Multsim2001软件的元件库2.练习仿真电路的绘制3.练习万用表和示波器的应用4.对基本门电路逻辑功能进行仿真测试3验证必修22门电路逻辑功能及测试1.测试四输入与非门74LS20的逻辑功能2.测试异或门的逻辑关系3.采用74LS00组成电路的逻辑功能4.采用与非门组成与门、或门、或非门并测试其逻辑关系5.测试与非门对脉冲的控制作用3验证必修23组合逻辑电路的设计在TPE-D型数字电路实验箱上用74LS00二输入端四与非门计出三人表决电路3设计选修24组合逻辑电路（加法器）1.组合逻辑电路功能测试2.测试半加器逻辑功能3.测试全加器逻辑功能3验证必修25译码器和数据选择器1.测试2-4译码器74LS139功能2.测试利用74LS139扩展的3-8译码器的功能3.测试数据选择器74LS153的逻辑功能3验证必修26双稳态触发器1.测试基本RS触发器的逻辑功能2.测试JK触发器的逻辑和计数功能3.测试D触发器的逻辑功能4.测试用JK触发器组成的应用电路的逻辑功能3验证必修27集成计数器1.集成计数器74LS90功能测试2.计数器级联3.任意进制计数器设计3设计必修28计数器芯片的应用1.测试集成计数器74LS161的功能2.利用74LS161设计一个其它进制的计数器3设计选修29计数器仿真实验1.仿真集成计数器74LS290的功能2.仿真利用74LS290组成的十进制和二-五进制的逻辑功能3.仿真利用74LS290组成的六进制的逻辑功能3设计选修210555集定时器实验用555定时器构成施密特触发器;构成单稳态触发器;设计一个过电压,欠电压声光报警电路,电路正常工作电压为5V,要求当电压超过5.5V(过电压),和低于4.5V(欠电压)时都要报警.3设计选修211时序逻辑电路测试及研究1.异步二进制计数器测试及研究2.异步二-十进制加法计数器测试及研究3.环形计数器测试及研究3验证必修212竞争冒险用74LS86、74LS10、74LS20搭建一个八位串行奇偶校验电路，观察竞争冒险现象，分析消除方法。3验证必修2数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------6序号实验项目名称内容简介实验学时实验类型实验要求每组人数13综合实验使用中、小规模集成电路设计与制作一台数字显示时、分、秒的闹钟设计要求：（1）能进行正常的时、分、秒计时功能；（2）能进行手动校时；（3）能进行整点报时；（4）能在整点时刻与电台所报标准时间校对；（5）具有定点闹时功能；（6）能自动按预定程序顺序自动报时。6综合设计选修3注：必修实验24学时，选修实验12学时，共需修36学时。四、使用说明1．与其他课程的联系本课程的先修课程有《电子信息测量基础实验》、《电路与电子学实验》等，后继课程有《微机原理与应用》、《单片机原理与应用》等，数字电路仿真实验内容与《电路仿真实践》有部分交叉，本门课重点在数电实验内容，详细仿真技术在《电路仿真实践》中讲解。2．教学方式课堂讲授、实验指导、小组讨论、项目设计等。3．考核方式《数字电路与逻辑设计实验》为必修课程，以学生课前预习报告成绩、课堂实验操作成绩和课后实验报告成绩按25%、50%、25%的比例计算学期总成绩。五、主要参考书目1.《数字电路与逻辑设计实验》内部讲义2．《数字电子技术基础》高等教育出版社阎石主编第五版20063．电工及电子技术实验天津科学技术出版社魏清海第一版20014．Multisim7&电子技术实验浙江大学出版社黄培根奚慧平第一版2005数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------7实验2门电路逻辑功能及测试一、实验目的1．熟悉门电路逻辑功能．2．熟悉数字电路学习机使用方法。二、实验仪器及材料1．TPE-D型数字电路学习机2.双踪示波器3．器件74LS00二输入端四与非门2片74LS20四输人端双与非门1片74LS86二输入端四异或门1片74LS04六反相器1片三、预习要求1．复习门电路工作原理及相应逻辑表达式．2．熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途．四、实验内容实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常然后选择实验用的集成电路·按自己设计的实验接线图接好连线．特别注意VCC及地线不能接错．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．测试门电路逻辑功能（1）。选用双四输入与非门74LS20一只，插入面包板按图2。1接线、输入端接S1～S4（电平开关输出插口）。输出端接电平显示发光二级管（D1～D8任意一个）（2）．将电平开关按表2．1置位，分别测输出电压及逻辑状态．表2．1输入输出1234Y电压（V）HHHHLHHH图2.1数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------8LLHHLLLHLLLL2．异或门逻辑功能测试图2.2（1）．选二输入四异或门电路74LS86，按图2．2接线，输人端1、2、4、5接电平开关，输出端A、B、Y接电子显示发光二极管。（2）．将电平开关按表2．2位，将结果填人表中。表2．2输入输出ABYY电压（V）LLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH3．逻辑电路的逻辑关系（1）．用74LS00按图2。3，2．4接线，将输人输出逻辑关系分别用人表2．3、表2．4中，表2．3输入输出ABLLLHHLHH图2.3数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------9表2．4图2.4（2）．写出上面两个电路逻辑表达式．4．用与非门组成其它门电路并测试验证．（1）．组成或非门．用一片二输入端四与非门组成或非门画出电路图，测试并填表2．5表2．5表2．6输入输出ABYABY0011010100110101输入输出ABYZLLHHLHLH数字电路与逻辑设计实验指导书---------------------------------------------------------------------10（2）．组成异或门（a）将异