数字逻辑电路实验教案.docx

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数字逻辑电路实验教案

绪论

数字逻辑电路是高等学校计算机科学技术专业中的一门主要的技术基础课程，它是为培养计算机科学技术专业人才的需要而设置的，它为计算机组成原理、微型机及其应用等后续课程打下牢固的硬件基础。

数字逻辑电路是一门理论性和实践性均较强的专业基础课，实验是数字逻辑电路课程中极其重要的实践环节。

通过数字逻辑电路实验可以使学生真正掌握本课程的基本知识和基本理论，加强对课本知识的理解，有利于培养各方面的能力；有利于实践技能的提高；有利于严谨的科学作风的形成。

一、常用电子仪器的使用

1、示波器

2、THD—4型数字电路实验箱

3、万用表

二、实验课的程序

1．实验预习

由于实验课的时间有限，因此，每次实验前要作好预习，写好预习报告。

预习的要求：

a．理解实验原理，包括所用元器件的功能。

b．粗略了解实验具体过程。

c．根据实验要求，画好实验线路及数据表格。

2．实验操作

每次测量后，应立即将数据记录下来，并由实验老师签字。

实验操作一般步骤：

（1）在连接实验线路之前，必须保证“数字电路实验箱”所有电源关闭；

（2）按所画的实验线路图连接实验线路，所用短路线必须事先用万用表检查，以减少故障点；

（3）实验线路连接完成后，必须仔细检查实验线路，以保证实验线路连接无误；

（4）实验线路连接正确后，接通电源，进行具体实验。

（5）如变动实验线路，必须从

（1）重新进行。

故障检查方法及处理：

（1）检查元器件的接入电源是否正确；

（2）使实验线路处于静态，用万用表“直流电压挡”，从输入级向输出级逐级检查逻辑电平，确定故障点；

（3）关闭“数字电路实验箱”电源，用万用表“欧姆挡”，检查实验线路连接是否正确，确定故障点；

（4）关闭“数字电路实验箱”电源，按实验操作一般步骤

（2）（3）（4）将故障排除。

3．实验报告

写实验报告应有如下项目：

（1）实验目的

（2）实验内容

（3）实验设备及元器件

（4）实验元器件引脚图

（5）实验步骤、实验线路及实验记录等

（6）实验结果及故障处理分析、讨论和体会等

（7）“思考题”要求同学在完成基本实验内容的前提下去做，并将实验内容、实验所用器件、线路、结果及分析等做副页附在实验报告最后，其副页由实验老师签字确认。

（该内容满分1分）

（1）~（4）及（5）（7）的部分内容应在写预习报告时完成。

注意：

鼓励同学对原线路及思考题在一定范围内做合理的改动。

附：

实验所用器件引脚图

74LS002输入四与非门74LS01集电极开路输出2输入四与非门

74LS204输入双与非门

74LS74

74LS1383线—8线译码器

74LS192可预置BCD可逆计数器（双时钟）

（EN=0,Y=X;EN=1,Y=Z）

74LS244八同相三态缓冲器/线驱动器

CD4511

实验一TTL与非门逻辑功能测试

一、实验目的

1．掌握TTL门电路逻辑功能测试方法。

2．掌握用示波器观察波形及测量波形幅度和周期的方法。

二、实验所用设备及元器件：

数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00

三、实验内容：

采用典型的TTL与非门74LS00完成下列实验内容

1、测试与非门输入输出的逻辑关系

2、测试与非门开关作用，用示波器观察与非门输入输出波形。

四、实验步骤、实验线路及实验记录：

1．测试与非门74LS00的输入输出逻辑关系，测试输出电平

一片74LS00有四个双输入与非门，将其中一个与非门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，然后用万用表测输出电平（见图1-1），并填写下表1-1：

表1-1

输入

输出

2．熟悉示波器的使用方法

并用示波器测试数字电路实验箱上输出的20KHz连续脉冲的周期及幅值，并填写下表1-2。

（连接方式见图1-2）

表1-2

频率（KHZ）

周期（μS）

幅值（V）

3．测试74LS00与非门开关作用

表1-3

输入

输出

V1（K1）

0V（0）

（1）

将74LS00的其中一个与非门的一个输入端接逻辑开关，另一输入端接数字电路实验箱上的连续脉冲源，逻辑开关K1分别接1和0时，用示波器观察输入脉冲和输出信号的相对波形关系并加以记录在表1-3，连接方式见图1-3。

五、思考题

·进行74LS00其中一个与非门的平均传输延迟时间tpd的测试。

实验中易出现的问题：

1．示波器使用不熟。

2．线路连接不熟炼。

实验二三态门和OC门

一、实验目的

熟悉计算机中常用的两种特殊门电路：

三态门和OC门（集电极开路门）。

二、实验所用设备及元器件：

数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS01，IC74LS244

三、实验内容：

1、采用74LS01典型的集电极开路与非门芯片，完成OC门逻辑功能的测试

2、采用74LS01芯片构成逻辑电平转换电路

3、采用74LS244典型的三态缓冲器，进行三态门逻辑功能的测试

四、实验步骤、实验线路及实验记录：

1．测试OC门逻辑功能并记录

一片74LS01有四个双输入OC门，将其中一个OC门的二个输入分别接逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻10KΩ接电源5V，见图2-1，然后用万用表测在不同输入条件下的输出电平，并填写下表2-1：

表2－１

输入

输出

V1（V）

V2（V）

V3（V）

０Ｖ

５Ｖ

０Ｖ

５Ｖ

２．用７４ＬＳ０１构成逻辑电平转换电路并测试

将一片74LS01其中一个OC门的二个输入同时接一个逻辑开关，可按要求分别输入高、低电平，输出端通过电阻10KΩ接电源15V，见图2-2，然后用万用表分别测量输入在为0V、5V时的输出电平，并填写下表2-2：

表２－2

输入（V1、V2）

输出（V3）

０Ｖ

３．测试三态门逻辑功能

表２－3

输入

输出（V3）

使能输入（V2）

数据输入（V1）

０Ｖ

５Ｖ

０Ｖ

５Ｖ

一片74LS244有八个三态门，分成二组分别有二个使能端控制，在其中一个三态门上验证其逻辑功能：

在它的输入端接逻辑开关，分别接输入高、低电平；其对应的使能端也接逻辑开关，可作不同的控制，见图2-3，然后用万用表测在不同使能端控制下的输入和输出电平，并填写下表2-3：

五、思考题

采用74LS01修改图2-3，使其电路在使能端控制信号为“高电平”时，将进行数据传输。

实验中易出现的问题：

1．对三态门的概念理解不深。

2．对OC门的概念理解不深

实验三组合逻辑电路的设计

一、实验目的

1．掌握组合逻辑电路的设计方法。

2．用实验验证设计结果。

3．掌握组合逻辑电路调试方法。

二、实验所用设备及元器件：

数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00，74LS20，74LS138。

三、实验内容：

1．设A、B、C、D为四位二进制数码，X=8A+4B+2C+D，用74LS20及274LS00设计一个组合逻辑电路，当4

2．用74LS138和74LS20构成函数发生器，实现如下逻辑函数：

P=A·B·C+A（B+C）

四、实验步骤、实验线路及实验记录：

自己设计和拟定

实验中易出现的问题：

1．对设计过程不很理解。

2．对译码器的理解不深。

3．集成电路接线时总忘接电源。

实验四触发器及简单时序电路设计

一、实验目的

1．掌握触发器的性质

2．掌握触发器的逻辑功能，触发方式。

3．掌握简单时序电路的设计调试方法。

二、实验所用设备及元器件：

数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS00，74LS74

三、实验内容：

1、采用74LS74芯片，进行集成D触发器的逻辑功能和触发方式测试

2、采用74LS74中二个D触发器构成一个异步四进制的加计数器，并用示波器观察其相对的输入、输出波形。

四、实验步骤、实验线路及实验记录：

1．验证集成D触发器的逻辑功能

一个74LS74有二个D触发器，采用一个D触发器进行验证，其中/SD1、/RD1分别接单脉冲源的负脉冲输出端或接逻辑开关，D1接逻辑开关，CP1接单脉冲源的正脉冲输出端，Q1、/Q1分别接逻辑电平灯显示其高低，或用万用表测量其电平值，并将测量结果记录在表4-1中。

表4-1

输入

输出

/RD1

/SD1

CP1

/Q1

↑

2．构成一个异步四进制的加计数器

根据异步四进制加计数器构成原理，采用74LS74中二个D触发器可设计出如图4-1所示的实验线路，按此实验线路图连接线路:

表4-2

CP1次数

图4-1

（1）CP1接单脉冲源的正脉冲输出端，Q1、Q2分别接逻辑电平灯显示其高低，利用对/SD1、/RD1、/、SD2、/RD2端的控制，使Q1、Q2初始值分别为“0”，而后逐一在CP1端加正脉冲，观察Q1、Q2的变化，并记录在表4-2中；

（2）CP1接连续脉冲源的输出端，输入连续脉冲，用示波器观察并记录CP1、Q2的相对波形及各自的幅值、脉宽、周期。

六、思考题

采用74LS00、74LS74构成一个T触发器

实验时易出现的问题：

1、对触发器的复位、清零端具体应用不太理解。

2、示波器的使用不熟练。

实验五计数、译码及显示

一、实验目的

1．熟悉常用中规模计数器的逻辑功能；

2．掌握计数、译码、显示电路的工作原理及其应用。

3．进一步提高使用示波器的能力。

二、实验所用设备及元器件：

数字电路实验箱，双踪示波器，万用表，74LS192×2、CD4511、NES-5011A

三、实验内容：

1、采用一片74LS192构成一位十进制计数器并进行逻辑功能验证

2、采用二片74LS192构成二位十进制加计数器，其输出经译码器/驱动器CD4511到七段显示器NES-5011AG，观察显示器的变化，验证8421BCD计数器的计数功能。

四、实验步骤、实验线路及实验记录：

1．构成一位十进制计数器，并进行逻辑功能验证

采用一片74LS192，CR接逻辑开关以进行清零控制，/LD接逻辑开关以进行置位控制，CPU接逻辑开关或单脉冲源的正脉冲输出端，CPD接逻辑开关或单脉冲源的正脉冲输出端；D0~D3接逻辑开关以进行预置数字的输入，Q0~Q3、/BO、/CO接逻辑电平灯。

（1）·CPD接逻辑开关高电平，CPU接单脉冲源的正脉冲输出端，输入单次脉冲，观察Q0~Q3、/CO逻辑电平灯的变化并记录在表5-1：

表5-1

输入

输出

/LD

CPU

/CO

1↑

2↑

3↑

4↑

5↑

6↑

7↑

8↑

·CPD接逻辑开关高电平，CPU接连续脉冲源的输出端，输入连续脉冲信号，用示波器观察CPU和Q3的变化并记录波形。

（2）CPU接逻辑开关高电平，CPD接单脉冲源的正脉冲输出端，输入单次脉冲，观察Q0~Q3、/BO逻辑电平灯的变化并记录在表5-2：

表5-2

输入

输出

/LD

CPD

/BO

1↑

2↑

3↑

4↑

5↑

6↑

7↑

8↑

2．构成二位十进制计数器，验证8421BCD计数器的计数功能。

采用二片74LS192、数字电路实验箱上的二片CD4511二个NES-5011AG七段显示器构成二位十进制加法计数器，见图5—1，CP接单脉冲源的正脉冲输出端，C接逻辑电平灯，输入计数脉冲进行00~100累加计数，记录之（至少5个值包括“C”的变化）。

六、思考题

采用二片74LS192构成二位十进制减法计数器，实现由99~00递减计数，记录之。

实验时易出现的问题：

1．示波器的使用。

2．对计数器的原理不太理解。

3．对译码驱动器的使用不了解。

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