数字电路实验指导书修改.docx

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数字电路实验指导书修改.docx

数字电路实验指导书修改

电工电子实践教学中心

数字电路实验指导书

信息与通信工程学院

二〇一五年九月

说明

《数字电路实验》为专业基础实验，面向电子信息工程、通信工程专业开设的独立设置的实验课程。

通过本课程的学习使学生进一步掌握常用仪器的使用，并掌握数字电路基本知识、常用芯片的功能及参数以及中、大规模器件的应用，掌握组合逻辑电路和时序逻辑电路的设计方法。

同时通过学习，可以培养学生独立思考、独立解决问题的能力，加强动手能力的培养，使学生掌握数字电路的设计方法。

对较复杂的数字系统的分析方法能有所了解，掌握各种电子电路和系统的测试方法和技能。

1、本实验指导书的模板不统一，实验报告的格式也不要求统一。

2、实验采用预约的方式。

3、实验前必须预习，完成仿真，撰写预习报告。

4、实验报告交打印稿。

实验一组合逻辑电路的设计与测试……………………1

实验二MSI组合逻辑器件及应用1……………………3

实验三触发器及其应用…………………………………8

实验四　24s倒计时电路设计……………………………14

实验一组合逻辑电路的设计与测试

一、实验目的

1、学会查阅数字芯片数据手册，掌握集成芯片的逻辑功能，了解芯片主要参数。

2、熟悉常用仪器如函数发生器，台式数字万用表及数字示波器的使用方法，熟悉电压、电流等参数测量。

3、掌握组合逻辑电路的设计与测试方法。

4、认识竞争冒险现象，加深对竞争冒险现象产生的理解，学会消除竞争冒险。

二、数字电路实验步骤

1、查阅与实验相关芯片资料，从网站下载芯片数据手册。

2、列表，列出相关标准参数。

3、测试方案设定，画出电路原理图，并用multisim10软件进行功能仿真测试。

如何设计电路实现题设要求的逻辑功能，选择哪款芯片?

考虑仪器、供电电源等各种误差，如何能测量准确?

4、在实验室面包板上搭建系统、调试电路，测试逻辑功能，测量数据，绘制波形，并进行误差分析。

5、按要求完成实验报告

三、实验任务

1、查阅实验过程中所用芯片技术手册，给出相关技术指标和逻辑功能真值表，画出芯片物理与逻辑引脚图。

2、验证74LS00的逻辑功能，自行设计电路测试VOL、VOH、ICCL、ICCH等参数。

低电平输出电源电流ICCL和高电平输出电源电流ICCH说明：

芯片处于不同的工作状态，电源提供的电流是不同的。

以与非门为例，ICCL是指所有输入端悬空，输出端空载时，芯片输出低电平时电源提供器件的电流。

ICCH是指输出端空载，每个门各有一个以上的输入端接地，其余输入端悬空，芯片输出高电平时电源提供给器件的电流。

通常ICCL＞ICCH，它们的大小标志着器件静态功耗的大小。

器件的最大功耗为PCCL＝VCCICCL。

手册中提供的电源电流和功耗值是指整个器件总的电源电流和总的功耗。

3、用所提供的芯片设计1位半加器、1位全加器和1位数值比较器电路。

按设计逻辑图搭建电路测试电路逻辑功能。

4、自行设计组合逻辑电路观察竞争冒险现象，并用输出并联电容法消除错误脉冲。

值得注意的是因为每级门电路的传输延迟时间是ns级，时间非常短，示波器中不好观察，所以设计电路时可适当多增加几级传输延迟，譬如7级。

同时用示波器观察时选择好触发档位，用us级的时间档观察尖峰窄脉冲。

5、实验设备与器件

实验室提供直流稳压电源、面包板及插线、数字示波器、台式数字万用表、函数信号发生器及相关芯片：

74LS00、74LS20、74LS86、74LS04、74LS02、74LS08、发光二极管和少量阻容器件。

四、实验预习要求

1、查阅实验中所用芯片数据手册，给出相关技术参数及逻辑、物理引脚图、真值表，给出74LS00芯片的VOL、VOH、ICCL、ICCH数据手册中典型值，设计表格对比实际测量值。

2、根据实验任务要求用给定芯片设计1位半加、全加和数值比较器电路，并用multisim10仿真电路功能。

3、设计面包板接线输入高、低电平和直观显示逻辑门输出结果电路，思考如何测试设计电路功能。

4、提前熟悉数字示波器，台式数字万用表等仪器的使用。

5、芯片特性参数参见教材第三章3.1.2节，组合逻辑电路设计参考数字电路教材第四章内容。

五、实验报告

1、列写实验任务的设计过程，画出设计的电路图。

2、对所设计的电路进行实验测试，记录测试结果，给出实验结论。

3、对测量的数据进行误差分析，总结组合电路设计方法。

实验二、MSI组合逻辑器件及应用1

一、实验任务

1、利用CD4511、数码管及部分电子元器件设计BCD码显示驱动电路

2、利用74LS138及部分门电路设计实现给定的逻辑函数

3、利用74LS138设计实现4—16线译码器

二、实验内容

1、测试74LS138的逻辑功能

2、利用74LS138及部分门电路设计实现如下逻辑函数的电路：

3、利用两片74LS138设计实现4—16线译码器

4、利用CD4511、8段数码管及电阻等器件设计BCD码显示驱动电路。

三、实验设备及器件

1、直流稳压电源；2、数字存储示波器；3、函数信号发生器；

4、74LS138×2，CD4511,74LS20,74LS04；7段共阴数码管，面包板及插线

四、实验要求

1、预习相关内容：

74LS138的结构及功能，CD4511的结构及功能，完成实验内容的仿真。

撰写预习报告。

2、完成实验内容1，列表记录ABC为000—111时的输出对应值。

3、完成实验内容2，自己设计搭建电路，并测试其功能，列出真值表。

4、自己搭建4—16线译码器电路，测试并列表记录其功能。

5、给定几组BCD码，显示对应的一位十进制数，当输入大于1001时，观察其结果

五、实验报告撰写指南

1、第一页写实验任务完成情况，实验的收获与体会，以及存在什么问题。

2、第二页是原始记录

3、第三页开始写实验设计方案（含原理与计算），仿真图，步骤与测试结果（表格），数据处理与分析

4、参考文献

六、思考题

1、用74LS138实现

，画出电路图

实验二预习指引

1、74LS138结构及功能

译码器74LS138逻辑图及引脚排列如图2－1,其中A2、A1、A0为地址输入端，

～

为译码输出端，S1、

、

为使能端。

表2－1为74LS138功能表

当S1＝1，

＋

＝0时，器件使能，地址码所指定的输出端有信号（为0）输出，其它所有输出端均无信号（全为1）输出。

当S1＝0，

＋

＝X时，或S1＝X，

＋

＝1时，译码器被禁止，所有输出同时为1。

（a）（b）

图2－13－8线译码器74LS138逻辑图及引脚排列

表2－1

输入

输出

2、七段发光二极管（LED）数码管与CC511

LED数码管是目前最常用的数字显示器，图2－2（a）、（b）为共阴管和共阳管的电路，（c）为两种不同出线形式的引出脚功能图。

一个LED数码管可用来显示一位0～9十进制数和一个小数点。

小型数码管（0.5寸和0.36寸）每段发光二极管的正向压降，随显示光（通常为红、绿、黄、橙色）的颜色不同略有差别，通常约为2～2.5V，每个发光二极管的点亮电流在5～10mA。

LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器，该译码器不但要完成译码功能，还要有相当的驱动能力。

（a）共阴连接（“1”电平驱动）（b）共阳连接（“0”电平驱动）

（c）符号及引脚功能

图2－2LED数码管

b、BCD码七段译码驱动器

此类译码器型号有74LS47（共阳），74LS48（共阴），CD4511（共阴）等，本实验系采用CD4511BCD码锁存／七段译码／驱动器。

驱动共阴极LED数码管。

图2－3为CD4511引脚排列

图2－3CC4511引脚排列

其中

A、B、C、D—BCD码输入端

a、b、c、d、e、f、g—译码输出端，输出“1”有效，用来驱动共阴极LED数码管。

—测试输入端，

＝“0”时，译码输出全为“1”

—消隐输入端，

＝“0”时，译码输出全为“0”

LE—锁定端，LE＝“1”时译码器处于锁定（保持）状态，译码输出保持在LE＝0时的数值，LE＝0为正常译码。

表2－2为CD4511功能表。

CD4511内接有上拉电阻，故只需在输出端与

数码管笔段之间串入限流电阻即可工作。

译码器还有拒伪码功能，当输入码超过1001时，输出全为“0”，数码管熄灭。

表2－2

输入

输出

显示字形

消隐

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