数字电路实验指导书14级数计软工资料.docx
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数字电路实验指导书14级数计软工资料
计算机硬件基础实验指导书（2014级数计软工）
每组2人；每个实验完成后，必须于下个实验前提交实验报告（纸质版）。
附录一数字电路实验箱的使用说明
附录二数字电路实验器件引脚排列图
实验仪器及实验器件需求
每台实验箱需配备：
1个示波器，1个面包板，1个万用表，1个电位器（可能实验箱上本身就有），若干导线。
所需芯片如下：
（每台）
74LS00与非门1片
74LS86异或门1片
74LS125三态门1片
74LS08与门1片
74LS04非门1片
74LS20与非门3片
74LS283全加器1片
74LS138译码器1片
74LS151数据选择器1片
74LS74D触发器1片
74LS112JK触发器1片
74LS161计数器2片
1、电子技术测量仪器的使用及门电路逻辑功能测试
熟悉示波器和数字电路实验箱的使用方法，掌握脉冲信号参数的测试方法。
了解集成电路的外引线排列及其使用方法，测试各种逻辑门电路的逻辑功能。
一、实验目的
了解数字实验箱的原理，掌握其使用方法
了解TTL器件和CMOS器件的使用特点
掌握基本门电路逻辑功能的测试方法
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS00与非门，1个万用表，1片74LS86异或门，1片74LS125三态缓冲器，1片74LS08与门，导线若干。
三、实验内容
（1）数字实验箱的使用（参考附录一）
用万用表测出固定直流稳压源的出去电压值。
用万用表分别测出十六路高低电平信号源和单次脉冲信号源的高低电平值，并观察单次脉冲前后沿（即输出波形的上升和下降时间）的变化。
分别用十六路高低电平信号源和单次脉冲信号源检查十二路高低电平指示灯的好坏。
用十六路高低电平信号源测试七段数码管的工作情况，观察是否正确显示0-9十个数码。
（2）分别写出74LS00，74LS86，74LS08，74LS125的逻辑表达式，列出其真值表，并分别对其逻辑功能进行静态测试。
74LS125三态缓冲器的逻辑功能为：
E’为使能端，低电平有效。
当E’为低电平时，实现传输功能，逻辑表达试为Y=A；当E’为高电平时，输出Y呈现高阻态。
（3）用74LS00完成下列逻辑功能，分别写出逻辑表达式，画出逻辑图，测试其功能。
①构成或门（图1）
②构成异或门（图2）
图1图2
四、预习要求
了解数字实验箱的组成和工作原理
认真查阅实验器件的功能表和引脚图
列出实验内容的记录数据表格，写出实验的方法和步骤，画出实验电路图
了解74LS86异或门、74LS125三态缓冲器、74LS08与门的逻辑功能及其测试方法
2、SSI组合逻辑电路的设计
采用SSI（小规模集成电路）设计四人表决器、一位数值比较器、串行数据显示器的逻辑功能电路。
一、实验目的
掌握组合逻辑电路的设计方法
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS00与非门，1片74LS04非门，1片74LS86异或门，3片74LS20与非门，导线若干。
三、实验内容
要求：
结合所提供的实验器件，设计以下三个题目，必须写出详细的设计过程，画出完整的逻辑电路图，记录实验结果。
（1）四人表决器（参考课后习题4.5）
设计一个无弃权四人表决电路，要求三人或三人以上同意才能通过，输出为1，否则输出0。
（2）一位数值比较器
设计一个电路，比较2个一位二进制数的数值大小。
（3）串行数据显示器
利用两个数据输入开关和一个七段数码管，设计一个数据显示器，通过控制两个开关的四个不同状态，使数码管上依次显示1、6、9、8四个数字。
四、预习要求
复习组合逻辑电路的设计方法和步骤
根据实验要求，画出电路图，写出实验的方法和步骤
3、MSI组合逻辑电路的设计
采用MSI（中规模集成电路）设计全减器、Y=3X、函数发生器等的逻辑功能电路。
一、实验目的
掌握组合逻辑电路的设计方法
熟悉译码器、数据选择器、加法器的工作原理和逻辑功能
掌握译码器、数据选择器、加法器的使用方法
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS283，1片74LS138，1片74LS151，1片74LS20与非门，导线若干。
三、实验内容
要求：
结合所提供的实验器件，设计以下几个题目，必须写出详细的设计过程，画出完整的逻辑电路图，记录实验结果。
（1）利用74LS283实现Y=3X。
其中X是不大于5的3位二进制数。
要求用2个数码管显示运算结果，1个作为十位数，1个作为个位数。
（提示：
利用左移一位实现Y=2X。
）
（2）利用74LS138构造一位全减器（参考课后习题4.14）
（3）利用74LS151设计一个路灯控制电路。
现有一盏路灯由4个不同位置的开关独立控制，每个开关都能独立控制路灯的亮和灭。
当路灯点亮时，按下任何一个开关都能使它熄灭；反之，当路灯熄灭时，按下任何一个开关都能使它点亮。
（4）利用74LS151设计一个函数发生器电路，它的功能如表所示。
00
01
10
11
四、预习要求
复习组合逻辑电路的设计方法和步骤
熟悉译码器、数据选择器、加法器的工作原理及使用方法
根据实验要求，画出电路图，写出设计过程
4、触发器的功能及应用
验证触发器的功能，并用触发器构成同步计数器。
一、实验目的
掌握集成D、JK触发器的逻辑功能和使用方法
掌握利用触发器构成计数器的方法
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS04，1片74LS00与非门，1片74LS74，1片74LS112，1片74LS20与非门，导线若干。
三、实验内容
（1）测试74LS112的逻辑功能（下降沿JK触发器：
异步置0，异步置1，保持，置0，置1，翻转）。
参考教材，列出该芯片的功能表。
测试74LS74的逻辑功能（上升沿D触发器：
异步置0，异步置1，置0，置1）。
参考教材，列出该芯片的功能表。
（2）试用JK触发器和D触发器分别构成一个二进制和四进制同步计数器，记录输入和输出结果。
要求计数结果在数码管上显示，二进制显示0—1循环变化，四进制显示0—3循环变化。
（3）结合所有已提供的实验器件，设计一个七进制同步计数器，要求在数码管上能显示数字0—6的循环变化，即每按一次单脉冲，电路实现加1计数。
参考接法：
用JK触发器构成二进制：
1脚接CLK，2和3脚接1，5脚接电平指示器
用D触发器构成二进制：
3脚接CLK，2脚接6脚，5脚接电平指示器
用JK触发器构成四进制：
1和13脚接CLK，2和3脚接1，11和12脚接5脚，9和5脚接电平指示器
用D触发器构成四进制：
请自行设计。
四、预习要求
复习各种触发器的逻辑功能及其触发方式
复习利用触发器设计同步计数器的方法
根据实验要求，画出电路图，写出实验的方法和步骤，并画出有关电路的理论波形
5、计数器的功能及其应用
验证计数器的功能，并用集成计数器构成任意进制计数器。
一、实验目的
掌握中规模集成计数器的工作原理和任意进制计数器的设计方法
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS04，2片74LS161，1片74LS20与非门，导线若干。
三、实验内容
测试74LS161的预置数、置零、计数功能
（1）计数：
清零端、预置数端接1，EP和ET接1，CLK接连续脉冲源。
（2）预置数：
清零端接1，预置数端接0，D3D2D1D0接任意数。
（3）清零：
清零端接0。
根据给定器件，设计一个20进制的计数器，并用数码管显示其结果。
试设计一个可控计数器，以输入变量M为控制端，当M=0时该电路实现七进制加法计数，数码管显示1—7循环变化；当M=1时该电路实现十二进制加法计数，数码管显示1—12循环变化。
注意：
七进制计数器可以用单个或两个数码管显示结果，十二进制计数器必须用两个数码管显示结果，即正确结果应为01—12。
（1）若使用2片74LS161，结合SSI小规模集成电路芯片，实现可控计数器。
（2）若仅使用1片74LS161，结合中小规模集成电路芯片，实现可控计数器。
四、预习要求
复习74LS161的逻辑功能、引脚作用及时序要求
根据实验要求，画出电路图，写出实验的方法和步骤，并画出有关电路的理论波形
6、综合实验：
交通灯逻辑控制电路设计
模拟十字路口交通信号灯控制器，设计一个交通灯控制电路并要求数字显示作为时间提示。
一、实验目的
掌握中规模集成计数器的工作原理和任意进制计数器的设计方法
掌握时序逻辑电路的设计方法
培养综合运用所学知识及灵活使用各种器件解决实际问题的能力
二、实验仪器及实验器件
器件：
YB3262实验箱，YB4325示波器，1片74LS04，1片74LS161，1片74LS74，1片74LS112，2片74LS20与非门，导线若干。
三、实验内容
交通灯的工作状态如下：
（1）绿灯亮，持续时间为15秒，数字显示从0计到14为止。
之后绿灯灭。
（2）黄灯亮，持续时间为15秒，数字显示从0计到14为止。
之后黄灯灭。
（3）红灯亮，持续时间为15秒，数字显示从0计到14为止。
之后红灯灭。
根据给定器件，设计出符合交通灯工作要求的逻辑电路，并用逻辑电平指示器显示绿灯、黄灯和红灯，用七段数码管或逻辑电平指示器显示每种灯的持续时间。
附加设计题：
若要求数字显示为倒计时，即从14，13，12，…计到0为止，试利用已提供的所有器件，设计出倒计时的数字显示电路（不要求实现交通灯）。
四、预习要求
复习74LS161、74LS74、74LS112的逻辑功能、引脚排列及使用方法
复习利用触发器构成计数器的方法
根据实验要求，画出电路图，写出实验的方法和步骤，并分析电路图的可行性和正确性
附录一通用实验底板及其使用方法
数字电路实验广泛使用各种逻辑实验箱或实验底板，它们的结构大同小异。
我们实验所使用的是YB3262型数字电路实验箱，实验箱的中间有3块插座板，上方有8路发光二极管逻辑电平指示器，下方有8只数据开关，右上角是电源接线柱。
通用实验底板及其使用方法：
1、插座板使用的是面包板，它是实验板的主要部分，实验时使用的所有器件都在面包板上连接插线，实现各种电路功能。
每块面包板中央有一凹槽，凹槽两边各有59列小孔，每1列的5个小孔在电气上相互连通，相当于一个结点；列与列之间在电气上互不相通。
每一个小孔内允许插入一个元件引脚或一条导线。
面包板的上、下两边各有一排（50个小孔），每排小孔分为若干段（一般是2~3段），每段内部在电气上相互连通。
实验底板通过外部接线将各段连在一起，且将上排各孔与电源接线柱相连接，下排各孔与地线接线柱相连接。
2、LED逻辑电平指示器
使用LED逻辑电平指示器。
被测信号从Z点输入，当被测信号是高电平时，LED点亮；当被测信号是低电平时，LED将熄灭。
通常使用的LED，其正向工作压降为2V，工作电流5~10mA。
从减少电平指示器对被测电路的影响来考虑，直接驱动电路是不适宜的。
实验底板上8路LED电平指示器的驱动电路，已经装入底板内，使用1只8孔插座作为被测信号的Z输入端，插孔与LED在位置上自左向右依次一一对应。
3、数据开关
数据开关是利用手动的机械开关，为实验提供0或1信号的装置。
1个数据开关可以同时提供两个互补的逻辑值，因此8个开关需要有2只8孔插座，以便输出16个信号。
在插座上，每两个相邻孔成为一对，输出1个开关提供的1对互补信号，开关与每对插孔的位置，自左向右依次对应。
实验约定：
每1对插孔中，左边孔为原变量输出，右边孔为反
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