工学数电实验指导书50.docx
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工学数电实验指导书50
数字电子技术
实验指导书
电子信息工程学院
二0一二年三月
实验要求
1.实验前必须充分预习,完成指定的预习任务,预习要求如下:
(1)认真阅读实验指导书,分析、掌握实验电路的工作原理。
(2)熟悉各实验中相关的理论知识内容。
(3)熟悉实验任务。
(4)熟悉实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。
2.使用仪器和实验箱前必须了解其性能,操作方法及注意事项,在使用时应严格遵守。
3.实验时接线要认真,相互仔细检查,确定无误才能接通电源,初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。
4.预先在电路图上把引脚标上,以便实验时顺利连线。
5.实验时应注意观察,若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟,发烫或有异味)应立即断开电源,保持现场,报告指导老师。
找出原因,排除故障,经指导老师同意后再继续实验。
6.实验过程中需要改接线时,应关断电源后才能拆、接线。
7.实验过程中应仔细观察实验现象,认真记录实验结果(数据、波形、现象)。
所记录的实验结果经指导老师审阅签字后再拆除实验线路。
8.实验结束后,必须关断电源、拔出电源插头、并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。
9.实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告
实验一门电路逻辑功能及测试
(1)
一、实验目的
1、熟悉器件外形和管脚引线排列。
2.、熟悉与、或、非门电路的逻辑功能。
3.、熟悉数字电路实验箱的使用方法。
二、实验器件
四2输入与门74LS08芯片1片
四2输入或门74LS32芯片1片
六反相器74LS04芯片1片
芯片引脚图如下所示:
四2输入与门74LS08芯片四2输入或门74LS32芯片
六反相器74LS04芯片
三、预习要求
1、复习与、或、非门电路的工作原理。
2、熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。
四、实验内容及步骤
实验前先检查实验箱电源是否正常。
然后对所选实验用的集成电路进行连线,特别注意Vcc及地线不能接错。
实验中改动接线须先断开电源,接好线后再通电源。
1、按图1所示要求连接电路,输入端接逻辑开关A、B,输出端接指示器。
改变输入状态的高低电平,将A、B输入端依次接成0-0,0-1,1-0,1-1状态,观察输出端电平指示器的显示状态(亮为“1”,灭为“0”),并填写实验结果。
实验结果填入表1的逻辑真值表中,并写出输出端Y的逻辑表达式和电路的逻辑功能。
图1
表1逻辑真值表
输 入
输出
A B
Y
0 0
0 1
1 0
1 1
逻辑表达式Y=___________________
逻辑功能:
______________________
2、按图2所示要求连接电路,将A、B输入端依次接成0-0,0-1,1-0,1-1状态,观察输出端电平指示器的显示状态(亮为“1”,灭为“0”),实验结果填入表2的逻辑真值表中,并写出输出端Y的逻辑表达式和电路的逻辑功能。
图2
表2逻辑真值表
输 入
输出
A B
Y
0 0
0 1
1 0
1 1
逻辑表达式Y=___________________
逻辑功能:
______________________
3、按图3所示要求连接电路,将A输入端接逻辑开关A,依次为0、1时,观察输出端电平指示器的显示状态(亮为“1”,灭为“0”),实验结果填入表3的逻辑真值表中,并写出输出端Y的逻辑表达式和电路的逻辑功能。
图3
表3逻辑真值表
输 入
输出
A
Y
0
1
逻辑表达式Y=__________________
逻辑功能:
_____________________
五、实验报告
1、按各步骤要求填表。
2、回答问题:
怎样判断门电路逻辑功能是否正常?
实验二门电路逻辑功能及测试
(2)
一、实验目的
1、熟悉器件外形和管脚引线排列。
2、熟悉与非、异或门电路逻辑功能。
3、设计用与非门组成其它门电路并测试验证。
二、实验器件
74LS86四二输入端异或门1片
74LS00四二输入端与非门2片
74LS20四输入端双与非门1片
芯片引脚图如下所示:
74LS86四二输入端异或门74LS00四二输入端与非门
74LS20四输入端双与非门
三、预习要求
1、复习与非、异或门电路工作原理。
2、熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。
四、实验内容及步骤
实验前先检查实验箱电源是否正常。
然后对所选实验用的集成电路进行连线,特别注意Vcc及地线不能接错。
实验中改动接线须先断开电源,接好线后再通电源。
1、测试门电路逻辑功能
(1)选用四输入端双与非门74LS20一只,插入设计板,按图1接线,输入端a、b、c、d接S1—S4(电平开关输出插口),输出端L接电平显示发光二极管(D1—D8任意一个)。
图1.1
(2)将电平开关按表1置位,分别测出输出逻辑状态。
将输出结果填入表1中。
表1.1
输入
输出
a
b
c
d
L
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
2、异或门逻辑功能测试
(1)选四二输入端异或门74LS86,按图2接线,输入端a、b、c、d接电平开关,输出端A、B、Y接电平显示发光二极管。
(2)将电平开关按表2置位拨动,将输出结果填入表2中。
图2
表2
输入
输出
a
b
c
d
L1
L2
L3
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
0
1
0
1
3、分析并验证逻辑电路的逻辑关系
(1)用74LS00按图3、图4接线,将输入输出关系分别填入表3、表4中。
(2)写出上面两个电路的逻辑表达式。
图3
图4
表3
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
1
1
0
1
1
表4
输入
输出
A
B
Y
Z
0
0
0
1
1
0
1
1
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74LS00组成或非门。
a)将或非门表达式转化为与非门表达式。
b)画出逻辑电路图
c)测试并填表5
表5
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
1
1
0
1
1
(2)组成异或门:
用一片二输入端四与非门74LS00组成异或门。
a)将异或门表达式转化为与非门表达式。
b)画出逻辑电路图。
c)测试并填表6
表6
输入
输出
A
B
Y
0
0
0
1
1
0
1
1
五、实验报告
1、按各步骤要求填表。
2、回答问题:
(1)与非门一个输入端连接连续脉冲,其余端什么状态时允许脉冲通过?
什么状态时禁止脉冲通过?
(2)异或门又称可控反相门,为什么?
实验三译码器
一、实验目的
熟悉集成译码器,掌握译码器电路的功能、特点及其测试方法。
掌握译码器的级联方法。
二、实验器件
74LS139双2—4译码器1片
74LS20四输入端二与非门1片
74LS1383-8译码器1片
74LS04六反相器1片
芯片引脚图如下所示:
74LS139双2—4译码器74LS1383—8译码器
74LS04六反相器74LS20四输入端双与非门
三、实验内容及步骤
1、译码器功能测试
74LS139双2线—4线译码器如图1所示。
图(a)为逻辑电路图,图(b)为实验测试连线图。
输入端D0、D1接逻辑开关A、B,输出----Y0~----Y3接电平指示器。
改变输入信号D0、D1的状态,观察输出,写出----Y0~----Y3的数值(表1)及其表达式。
图1
表1功能表
输入
输出
----S
D1
D0
------Y3
------Y2
------Y1
------Y0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
------Y3=_____________------Y2=________________------Y1=_______________------Y0=________________
2、将双2—4译码器扩展成3—8译码器
用双2线—4线译码器74LS139组成的3线—8线译码器电路如图2所示,按图连线。
输入端D0~D2接逻辑开关0、1、2,输出------Y0~------Y7接电平指示器。
改变输入信号D0~D2的状态,观察输出,写出------Y0~------Y7的数值(表2)及其表达式。
图2
表2
输入
输出
D2
D1
D0
----Y7
------Y6
------Y5
------Y4
------Y3
------Y2
------Y1
------Y0
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
------Y7=_____________------Y6=________________------Y5=_____________------Y4=_______________
------Y3=_____________------Y2=_______________-------Y1=_____________------Y0=_______________
四、实验报告
1、按各步骤要求填表。
2、试用两片3线—8线译码器74LS138构成4线—16线译码器,画出逻辑电路图。
实验四数据选择器
一、实验目的
掌握四选一数据选择器的逻辑功能及测试方法。
掌握数据选择器的级联方法及测试方法。
二、实验器件
74LS253双四选一数据选择器1片
74LS04六反相器1片
74LS32四2输入或门1片
芯片引脚图如下所示:
74LS253双四选一数据选择器74LS32四2输入或门
74LS04六反相器
三、实验内容及步骤
1、将双四选一数据选择器74253按图1所示连线,信号输入端DCBA=0101,分别接逻辑开关,地址码输入端A1、A0分别接逻辑开关,输出Y接电平指示器。
改变地址码输入端A1A0的状态,观察输出Y,并填写表1
图1
表1
使能端
地址码
四路数据输入
输出
G
A1 A0
D(D3)
C(D2)
B(D1)
A(D0)
Y
0
0 0
0
1
0
1
0
0 1
0
1
0
1
0
1 0
0
1
0
1
0
1 1
0
1
0
1
逻辑表达式Y=_________________________
2、将双四选一多路数据选择器74LS253接成八选一数据选择器。
电路如图2所示,按测试图连线,选通输入A2、A1、A0信号分别接逻辑开关,D7—D0分别为01100011,输出Y接电平指示器。
改变A2A1A0,观察输出Y的状态,并把实验结果填表2,说明电路功能。
图2(a)原理图
图2(b)测试图
表2
使能端
地址码
八路数据输入
输出
G
A2 A1 A0
D7D6D5D4D3D2D1D0
Y
0
0
0
0
0
0
0
0
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
11100011
01100011
01100011
01100011
01100011
01100011
01100011
01100011
逻辑表达式Y=___________________________
功能说明:
________________________________
四、实验报告
1、按各步骤要求填表。
2、总结数据选择器的芯片扩展方法。
实验五全加器功能测试
一、实验目的
认识和熟悉加法器的功能和特点,测试由门电路组成的一位全加器的逻辑功能。
掌握超前进位集成4位加法器的连接方法和测试方法。
二、实验器件
74LS08四2输入与门1片
74LS86四2输入异或门1片
74LS32四2输入或门1片
74LS283超前进位集成4位加法器1片
芯片引脚图如下所示:
74LS08四2输入与门74LS283超前进位集成4位加法器
74LS86四2输入异或门74LS32四2输入或门
三、实验内容及步骤
1、用门电路组成的全加器按图1所示连线,将电路的三个输入端Ai、Bi和Ci-1分别接逻辑开关A、B、C,两个输出Si和Ci分别接电平指示器。
改变输入信号的高、低电平,观察输出端的状态变化,填写表1,写出Si和Ci的逻辑函数表达式。
图1
表1逻辑真值表
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
1
Si=_________________________
Ci=_________________________
2、使用74LS283超前进位集成4位加法器,A3、A2、A1、A0、B3、B2、B1、B0分别接逻辑开关。
输出S1、S2、S3、S4接七段译码显示器,输出Ci接发光二极管。
改变输入A3A2A1A0和B3B2B1B0,观察七段译码显示器的输出结果,并将输出结果填入表2。
表2
输入信号
输出信号
A3A2A1A0
B3B2B1B0
七段译码显示器
C3
0001
0010
0010
0011
0011
0100
0100
0101
1010
0110
四、实验报告
1、整理实验数据和图表。
2、总结组合逻辑电路的分析方法。
实验六锁存器功能测试
一、实验目的
熟悉基本SR锁存器逻辑功能和特点,掌握测试方法。
熟悉门控D锁存器逻辑功能和特点,掌握测试方法。
二、实验器件
四2输入与非门74LS00芯片1片
六反相器74LS04芯片1片
芯片引脚图如下所示:
74LS00四2输入与非门74LS04六反相器
三、实验内容及步骤
1、按图1所示连线,电路为用与非门构成的基本SR锁存器,
、
接逻辑开关A、B,Q、
接指示器。
改变
、
的状态,观察输出Q和
的状态。
填写实验结果入表1,并写出其特性方程。
图1
表 1功能表
Q
功能说明
0
0
0
1
1
0
1
1
基本SR锁存器逻辑功能:
_________________________
基本SR锁存器的特性方程
=__________________________
画出基本SR锁存器状态转换图:
2、按图2所示连接电路,信号输入端D和使能端E分别接逻辑开关。
改变E、D的输入状态,观察输出端Q的状态,填写实验结果入表2,并写出其特性方程。
图2
表2功能表
E
D
Q
功能说明
0
0
0
1
1
0
1
1
D锁存器功能:
_______________________
D锁存器特性方程
=_________________________
画出D锁存器状态转换图:
四、实验报告:
1、填写实验表格
2、锁存器与触发器的主要区别是什么?
实验七触发器功能测试
一、实验目的
学会正确使用触发器集成芯片。
1、熟悉边沿D触发器的逻辑功能和特点,掌握测试方法。
2、熟悉边沿JK触发器的逻辑功能和特点,掌握测试方法。
3、熟悉T触发器的构成、逻辑功能和特点,掌握测试方法。
4、熟悉T,触发器的构成、逻辑功能和特点,掌握测试方法。
二、实验器件
74LS74双D触发器(带置位、复位、正触发)1片
74LS112双J-K触发器(带置位、复位、负触发)1片
芯片引脚图如下所示:
74LS74双(上升沿)D触发器74LS112双(下降沿)JK触发器
三、实验内容及步骤
1、维持-阻塞型D触发器功能测试
D、---Sd、---Rd、CP分别接逻辑开关,输出Q和---Q端接电平指示器。
改变D、---Sd、---Rd的状态,观察输出端Q和---Q的状态。
填写表1。
表1
---Sd---Rd
CP
D
Qn
Qn+1
功能
说明
01
×
×
0
1
10
×
×
0
1
11
↑
0
0
1
11
↑
1
0
1
D触发器功能:
__________________________________
D触发器特性方程Qn+1=__________________________
端名称为_____________功能:
_________________
端名称为____________功能:
___________________
D触发器状态转换图:
2、J-K触发器功能测试
J、K、---Sd、---Rd、CP分别接逻辑开关,输出Q和---Q端接电平指示器。
改变J、K、---Sd、---Rd的状态,观察输出端Q和---Q的状态。
填写表2。
表2
---Sd---Rd
CP
JK
Qn
Qn+1
功能
说明
01
×
××
0
1
10
×
××
0
1
11
↓
00
0
1
11
↓
01
0
1
11
↓
10
0
1
11
↓
11
0
1
JK触发器功能:
__________________________________
JK触发器特性方程Qn+1=__________________________
端名称为_____________功能:
_________________
端名称为____________功能:
___________________
JK触发器状态转换图:
3、将J-K触发器转换成T触发器
a)画出转换电路图,输入电平,观察并记录Q,将结果填入表3中。
表3
---Sd---Rd
CP
T
Qn
Qn+1
功能
说明
01
×
×
0
1
10
×
×
0
1
11
↓
0
0
1
11
↓
1
0
1
T触发器功能:
__________________________________
T触发器特性方程Qn+1=__________________________
端名称为_____________功能:
_________________
端名称为____________功能:
___________________
T触发器状态转换图:
b)使T常接1,将T触发器转换成T,触发器。
输入时钟脉冲,观察并记录Q,将结果填入表4中,并说明逻辑功能。
表4
---Sd---Rd
CP
T,
Qn
Qn+1
功能
说明
01
×
×
0
1
10
×
×
0
1
11
↓
1
0
1
T,触发器功能:
__________________________________
T,触发器特性方程Qn+1=__________________________
端名称为_____________功能:
_________________
端名称为____________功能:
___________________
T,触发器状态转换图:
四、实验报告:
1、填写实验表格
2、触发器有哪几种常见的电路结构?
实验八集成计数器
一、实验目的
1、熟悉集成计数器的逻辑功能和各控制端的作用。
2、掌握计数器的使用方法。
3、掌握N进制计数器的实现方法及测试方法。
二、实验器件
74LS390双异步二---十进制计数器1片
74LS00四二输入端与非门1片
芯片引脚图如下所示:
74LS390引脚图
74LS00二输入端四与非门
74LS390功能表:
CR
(A)CP0
(B)CP1
功能
1
×
×
异步清零
0
外部时钟
1
Q0输出二进制计数
0
1
外部时钟
Q3Q2Q1输出五进制计数
0
外部时钟
QO
十进制计数8421BCD码
0
Q3
外部时钟
十进制计数5421BCD码
三、实验内容与步骤
1、集成计数器74LS390功能测试
a)二进制计数
CPO(A)接输入脉冲,输出QO接电平指示器,观察在CP脉冲作用下,电平指