数字电路实验仪器说明.docx

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数字电路实验仪器说明

2.1实验仪器的使用及门电路逻辑功能的测试

一、实验目的

（1熟悉实验仪器和实验箱的使用。

（2掌握TTL集成电路的使用规则与逻辑功能的测试方法。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱，万用表。

（2实验器件：

74LS00、74LS02各一片。

三、实验内容任务1～5

1．示波器的使用2．数字实验箱的检查

3．测试74LS00（2输入4与非门）的逻辑功能4．利用门电路控制输出5．组合电路逻辑功能分析

四、思考题：

（1、（2

五．实验仪器简介

（一）数字实验箱ET－3200B1．面板设置及使用

（1电源：

±12V、＋5V→TTL。

（2数据开关SW1~SW4：

置上：

逻辑“1”（+5V），置下：

逻辑“0”（0V）。

（3单脉冲开关：

拨动一次，插座A输出一个正脉冲，插座A输出一个负脉冲。

拨一下，插座输出

正脉冲负脉冲

图1单脉冲开关

（4时钟

频率：

1HZ、1kHZ、100kHZ，由开关切换。

注意市电频率方波为50或60HZ，不要用。

（5电平指示器

输入逻辑“1”：

LED发光，

输入逻辑“0”：

LED不发光。

（6接插实验板

2．注意事项

①接地点多处，便于接线。

②电源、时钟、数据开关、单脉冲开关输出各自间或相互间不能有短路现象。

③连线拔除时应按住插座，以防插座被带出。

（二）示波器1．常用开关（1扫描方式

√自动扫描（AUTO——无输入也可显示扫描光迹。

一旦有输入信号时，电路自动转为触发扫描状态，调节触发电平得到稳定波形。

适于观察50Hz以上的信号。

常态（NORM）——无输入信号时，无光迹。

有输入信号时，调节触发电平使电路触发扫描。

适于观察50Hz以下的信号。

（2与波形稳定有关的控制开关

①触发源：

√CH1通道信号、√CH2通道信号、电源、外接信号4种

双踪显示时适于作触发源的条件是：

（1

周期长者；

（2时间导前者；

（3）波形边沿陡峭、幅值较大、波数少者。

沟槽

孔横向不通

图2接插板结构

fCH1CH2――触发源

BS601选择内触发“INT”。

②触发信号耦合方式：

选“AC”。

③触发电平：

调节触发点以稳定波形。

（3垂直通道控制①衰减开关：

调节波形的Y向显示幅值，读数时微调旋纽顺时针至底。

②输入信号耦合方式：

显示时基线——GND；显示信号波形——DC。

③Y位移：

调节波形于Y方向的位置。

④显示方式：

按“CH1”——CH1通道波形；按“CH2”——CH2通道波形，其中：

“CH2反相”——CH2的信号被反相，抬起信号正常。

同按“CH1”与“CH2”——显示双踪波形，其中“交替（ALT）”——高频双踪；

“断续”（CHOP）”——低频双踪。

直接为双踪显示按键。

（4水平通道控制

①扫描时间：

调节波形的X向疏密程度，读数时微调旋纽顺时针至底。

②水平扩展：

波形在X向显示幅值×5。

③X位移：

调节波形于X方向的位置。

（5校正信号：

1kHz，0.5VP-P方波，用于标定时间、电压刻度值，或检查示波器的工作是否正常。

（6高频探头探头有1∶1√和10∶1两种衰减档可以调节。

2．注意事项

（1开机前将亮度旋纽逆时针至较小处，使用中亮度不要太亮，且避免长时间显示单一光点。

（2输入端子禁止接220V高压。

（3面板开关操作时，不要用力过猛。

3．数字万用表

（1严禁表笔插电流孔时去测非电流信号。

实验不测电流，表笔始终插电压/欧姆孔。

（2不用后关闭电源。

六、数字电路实验方法

图示展示了电路实验系统的构成及各部分间的关系。

图3电路实验系统的构成

2.2TTL与非门应用

一、实验目的

（1进一步掌握门电路逻辑功能的测试。

（2熟悉用与非门构成其它逻辑门电路的方法。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱、万用表。

（2实验器件：

74LS00若干

三、实验内容

任务1，2必做，任务3选做。

1．用与非门组成非门、与门、或门、或非门、异或门2．用与非门组成半加器3．用与非门组成全加器

四、思考题：

见教材。

用或非门实现非门、或门、与门、与非门。

要求写出表达式，画出逻辑原理图。

五、实验原理

1．门电路多余端的处理

对于TTL电路，多余输入端悬空可等效为高电平。

但因悬空端易受干扰影响，所以在实际应用时应进行处理。

BA1

2．与非门应用①→Y最简与或式②YY→→与非—与非③逻辑原理图

④实验图（原理图上标注型号、管脚编号（包括电源与地脚）实例1：

BAY∙→+=

实例：

异或门电路方案比较：

①Y=AB+ABBA∙＝——需5个与非门，两片74LS00实现；

③Y=AAB+BAB=∙——需4个与非门，一片74LS00实现。

YU—2U：

74LS00（电源14脚，地7脚）

A0B

2.4组合电路的设计

一、实验目的

（1掌握组合电路逻辑功能的设计方法。

（2观察组合电路的竞争冒险现象，探讨解决方法。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱、万用表、示波器。

（2实验器件：

自定。

三、实验内容

任务1、3必做，任务4选做。

1．设计一个ABC三人表决电路。

表决原则：

少数服从多数，但A具有一票否决权，用与非门实现。

3．设计一把数字保密锁。

锁上有A、B、C三个按键，此外还有一个开锁总控制开关F。

当F=0时，按键不起作用；当F=1时，锁处于开启状态。

开启状态下只有同时按下B、C键时锁才可打开，按错则报警。

电路器件自定。

4．竞争冒险现象的观察与消除。

四、思考题

是否所有的竞争冒险现象都会影响电路的正常工作？

试举例说明。

五、实验原理

实例：

某电子锁有A、B、C三键控制，只有同时按下3键锁才开，否则发出报警信号，要求用与非门实现。

设计步骤：

（1确定输入、输出变量及变量赋值0锁不开0键开开锁信号Y1锁开输入：

三键状态A、B、C输出0不报警1键合报警信号1报警（2真值表（3最简函数式

ABCY=，∑+=61（mmZ→化简或合并“0”得ABCZ+=或逻辑

归纳得（CBAYZ++=

（4逻辑图与实验图

2.5编码器

一、实验目的

（1熟悉编码器的工作原理及逻辑功能。

（2掌握编码器的设计方法及应用。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱，万用表。

（2实验器件：

自定。

三、实验内容

1．4线－2线普通编码器

根据表1设计。

要求写出设计过程，画出实验图，实验验证。

表1

2．8线－3线优先编码器

根据表2设计。

要求同任务1。

表2

3．编码器应用

用任务2完成的8线－3线优先编码器设计一个病房优先呼叫器。

每一个病房有一个按键，当1#键按下时，1#灯亮，且其它按键不起作用；当1#键没按下时，2#键按下，2#灯亮，且不响应3#键；只有1#、2#键均没按下，3#键按下，3#灯亮。

要求画出实验电路图（允许添加门电路），实验验证。

四．思考题

（1假设某一编码器不具有优先级别，那末它对输入信号有何要求？

五、实验原理

对不同事件编制不同的二进制代码的器件称

编码器。

图1为线－2线普通编码器的逻辑符号。

注意：

普通编码器限定某时刻只允许一个输入申请有效，故表中输入的取值组合均不允许出现。

图2为8线－3线优先编码器的逻辑符号。

其

与普通编码器的区别在于多个输入申请可同时有

效，但电路只对优先级别高的申请有效。

如当7I＝0时，此时无论其它输入端有无申请，电路只对7I编码，即2Y1Y0Y=000；而若使6I的申请有效，则必须满足比其优先级别高的输入端无编码申请。

利用SY与EXY信号可实现多个电路的级连，扩展输入端数。

工作状态及编码见表.2。

I0I1I2I3

4个待编码申请输入

（高电平申请有效）2位二进制编码输出

图14线－2线普通编码器逻

辑符号

S片选端，低电平有效（工作）

I0I1I2I3

Y2Y1

I4I5I6I7

Y0YSYEX

8个待编码申请输入（低电平申请有效）

级低级高3位二进制编码输出（反码）

图28线－3线优先编码器逻辑符号

SY=0无申请

EXY=0有申请

2.6译码器及数码显示

一、实验目的

（1熟悉译码器的种类及逻辑功能。

（2

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱，万用表。

（2实验器件：

74LS139一片，BS211一个，三极管3DG6两个，门电路、电阻若干。

三、实验内容

任务1、2、3（1～（3。

1．测试74LS139的逻辑功能

2．将74LS139扩展成3线－8线译码器

3．显示器译码电路设计：

代码为001时，显示“一”，代码为010时，显示“二”，代码为011时，显示“三”。

四、思考题：

（1、（3

（1集成电路的各控制端能否悬空？

为什么?

（3用于驱动共阳极数码管的译码驱动器，它的输出是高电平有效，还是低电平有效？

驱动共阴极的呢？

五、实验原理

1．74LS139逻辑符号的意义及逻辑功能功能表

输出逻辑表达式：

01200mAAA==„，iim=――称最小项译码器。

二进制代码输入图1逻辑符号

片选控制端低电平有效译码输出端低电平有效

2．译码器的扩展：

3线－8线译码器→4线－16线译码器

（14线－16线译码器逻辑符号

（2电路结构3．用译码器设计组合电路

（1实现原理

①组合电路函数由最小项构成：

∑=miY④译码器输出最小项：

iim=⑤译码器输出管脚组合→组合电路函数（2实例：

用3线－8线译码器实现3变量函数。

Y=ABC+ABC，令A2=A，A1=B，A0=C，则Y=m2+m5=52mm⋅=52YY⋅→实验图4．数码管及等效电路

（1共阳极数码管的结构及等效电路（2数码管的工作参数

每个笔段工作电流约10mA，工作压降约2.4V。

5．数码管驱动电路

VI=3.6V→T饱和，VCE≈0→Rc=（5－2.4/Ic=0.43KΩIB＞Ic/β=0.06mA，RB＜（3.7－0.7/IB=50KΩ6．数码显示器的设计

（1根据驱动电路，确定控制数码管逻辑电平；（2用3线－8线译码器设计显示器译码电路；（3确定驱动电路的各阻值。

0„78„15

3210图2（b）逻辑图

gfV+ab

图3（a）外形图

V+=

+Vcc

（b）等效电路

图4驱动电路

＋2.4V－

图2（a）框图

2.7数据选择器

一、实验目的

（1熟悉数据选择器的工作原理和逻辑功能。

（2了解数据选择器的应用。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱、万用表。

（2实验器件：

74LS153一片，门电路若干。

三、实验内容任务1～3。

1．测试并验证74LS153的逻辑功能2．将74LS153扩展成8选1数据选择器

3．用8选1数据选择器实现可控式运算电路：

当M=0时，输出Y=ABC；当M=1时，输出Y=A+B+C。

四、思考题

如何将任务2的8选1数据选择器设计为具有选通控制端功能的器件？

画出逻辑图。

五、实验原理

1．74LS153逻辑符号的意义及逻辑功能

功能表

等效：

双刀4位开关

4路数据输入口

2D3

2D2

2Y2D12D01D31D21Y1D11D0A1A0图174LS153逻辑符号

通道地

址代码

2．数据选择器的扩展：

8选1数据选择器→16选1数据选择器。

（116选1数据选择器逻辑符号设计（2扩展图

3．用数据选择器设计组合电路（1构成原理

如用4选1数据选择器，当=0时，输出Y的表达式为：

Y=[D0（1A0A）+D1（1AA0）+D2（A10A）+D3（A1A0）]，若设：

A1、A0——2个输入变量

D0~D3——第三个输入变量的适当形式：

原、反变量，0，1Y为3变量组合逻辑函数

同理用8选1数据选择器可实现4变量组合逻辑函数。

（2实例

用4选1数据选择器实现Y函数步骤：

Z=AB+AB→0110⋅+⋅+⋅+⋅ABAB，令A1=A，A0=B，D0=D3=0，D1=D2=1则Y=Z

D15

A3A2A1A0

图216选1数据选择示意图

D8D15

图3扩展图

图4组合电路

2.8RS触发器与D触发器

一、实验目的

（1掌握RS触发器与D触发器的逻辑功能和测试方法。

（2熟悉RS触发器与D触发器的基本应用。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱，双踪示波器。

（2实验器件：

74LS00、74LS74各一片，电阻3kΩ两个，微动开关一只。

三、实验内容

任务1、2、4、5。

1．测试基本RS触发器的逻辑功能2．单脉冲发生器

4．测试74LS74（双D触发器）的逻辑功能5．用74LS74设计二分频与四分频电路

四、思考题：

（1、（2

（1用与非门构成的基本RS触发器的约束条件是什么?

如果改用或非门构成基本RS触发器，其约束条件又是什么?

（2机械开关能否用来做单脉冲开关？

为什么？

五、实验原理

特性表

1．基本RS触发器电路结构及逻辑功能

2．用消除机械开关抖动电路（单脉冲开关）

图1基本RS触发器

置0端

置1端低电平有效

输出端，

触发器输出

3．边沿

D触发器逻辑符号的意义及逻辑功能

功能表

4．分频电路

2分频：

D触发器→T’触发器∵D触发器特性方程：

Qn+1=D

T’触发器特性方程：

5．强调

（1器件的控制输入端应严格按照其逻辑要求接入电平，决不允许悬空处理。

（2CP单脉冲必需由无抖动的单脉冲开关提供。

图2（a）消抖动电路

Q重复置1重复置0

与保持与保持

图2（b）波形图

图3逻辑符号

同步输入端时钟控制端

异步复位端

1端低电平有效Q

图4（a分频器

Q（1/2f

图.4（b波形图

Qn+1∴——驱动方程

2.9JK触发器

一、实验目的

（1掌握JK触发器的逻辑功能和测试方法。

（2了解触发器逻辑功能的转换。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱，双踪示波器。

（2实验器件：

74LS00、74LS112（或74LS73）各一片、按钮、电阻若干。

三、实验内容任务1～3

1．测试74LS112（或74LS73）触发器的逻辑功能2．触发器逻辑功能的转换3．计数电路分析4．简易2人抢答器：

（1）每位参赛者控制一个抢答按钮，按动按钮发出抢答信号；

（2）竞赛开始后，先按动按钮者抢答成功，对应发光二极管指示，并使对方的

按钮不作用；

（3）竞赛主持人另有一个复位按钮，用于将电路复位。

要求设计并画出实验图，实验验证。

四、思考题

如何将D触发器转换为JK触发器和T、T′触发器？

请画出逻辑原理图。

五、实验原理

1．JK触发器逻辑符号的意义及逻辑功能功能表

2．触发器逻辑功能的转换

已有触发器的特性方程＝待求触发器的特性方程→转换方程→实验图实例：

D触发器→JK触发器D触发器特性方程（Qn+1=D

图1逻辑符号

KCP

图2触发器逻辑功能转换电路

＝JK触发器特性方程（Qn+1=JQ+KQn∴D＝n

2.11移位寄存型计数器

一、实验目的

（1掌握移位寄存型计数器的组成、工作特点。

（2分析并解决时序电路的自启动问题。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱、示波器。

（2实验器件：

自定。

三、实验内容

任务1（1～（3，任务2（1～（3。

1．由D触发器构成4位环形计数器（用预置初态法实现自启动）2．由D触发器构成4位扭环形计数器（用自启动设计法实现自启动）四、思考题

时序电路自启动的作用是什么？

是否可以用人工预置的方法代替自启动功能？

五、实验原理

1．由D触发器构成3位环形计数器

（1原理图

状态转换表

（2状态转换表根据D触发器特性方程：

Q1n+1=D1＝Q3nQ2n+1=D2＝Q1nQ3n+1=D3＝Q2n

图1由D触发器构成的3位环形计数器原理

3进制计数器

进制数＝触发器个数

（3状态转换图

2．自启动设计Q1n+1Q2n+1Q3n+1

（1电路次态Q1n+1Q2n+1Q3n+1的卡诺图

Q2n+1的卡诺图

Q3n+1的卡诺图

（2无效状态进入有效循环状态的入口设计

为使电路最简，仍设：

Q2n+1=D2＝Q1n→画圈，确定取1的任意项。

Q3n+1=D3＝Q2n→画圈，确定取1的任意项。

状态转换图011→101110

图2（b无效循环

000111

图2（c死循环

100→010001

图2（a有效循环

按自启动确定Q1n+1函数。

3．由D触发器构成3位扭环形计数器

（1逻辑图

（2状态转换图

进制数＝2×触发器个数＝6

（3用预置初态法实现自启动

图3由D触发器构成的3位扭环形计数器原理图

状态转换图000→100→110→111

001←011

图4（a有效循环

010→101

图4（b无效循环

Q1n+1＝Q1nQ2n=Q1+Q2=D1

35v

2.10集成计数器及应用

一、实验目的

（1掌握MSI计数器的逻辑功能及应用。

（2熟悉用MSI计数器获得任意进制计数器的方法。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱。

（2实验器件：

74LS161（或74LS160两片，门电路、译码器、发光二极管、电阻若干。

三、实验内容任务1～4

1．测试74LS161（或74LS160的逻辑功能2．测试计数器的进制数

3．设计一个20制计数器，两片之间为10进制关系4．设计一个彩灯循环闪烁控制电路

四、思考题：

（1、（2

（1从功能、动作特点上说明控制端D

、D

有何差别？

（2画出用2片同步十进制计数器74LS160实现60进制计数的逻辑图，2片之间要求为十进制关系。

五、实验原理

1．74LS161（或74LS160逻辑符号的意义及逻辑功能

功能表

23数据输入端

图1逻辑符号

计数值输出进位输出

QQQQCET同步置数端EP

提示：

单步测试时，CP单脉冲由单脉冲开关提供。

数据开关具有抖动性。

2．用MSI计数器获得任意进制计数器实例1：

74LS160→5进制计数器（1状态转换图（2构成

实例2：

2×74LS161→30进制计数器，两片间为10进制关系：

（1构成原理

（2构成

S0→S1→„S4

S5图2状态转换图

图3（a5进制计数器（置数法

图3（b快速自启动置数法

图3（c复位法

进位连接

30＝10×3

计满值为9

计满值为2

2片计满值＝9×1＋2×10＝29，逢30回零，∴30进制

3．彩灯循环闪烁控制电路的设计2位二进制计数器的4个二进制输出代码作为2线——4线译码器的输入地址码，通过译码器的译码对应选中译码器的对应4路输出的某路，使之为低电平，对应灯亮。

1H图5彩灯循环闪烁控制电路

图4（a30进制计数器（串行进位）

图4（b并行进位

图4（c整体置0数

2.12时序电路的设计

一、实验目的

（1掌握时序电路的设计方法。

（2提高分析、动手解决实际逻辑问题的能力。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱。

（2实验器件：

自定。

三、实验内容任务1、2。

1．设计并安装一个广告灯控制电路。

该电路的三个灯在CP脉冲作用下亮、暗的时序按000→010→101→111→000循环。

2．设计并安装一位计数译码显示器。

要求任选一种MSI计数器构成一位8421BCD码10进制计数器，计数值通过MSI译码/驱动器，在共阳极数码管上显示。

四、实验原理

1．设计一个6进制加法计数器的步骤：

（16状态的编码及状态转换图设计

S0——000S1——001S2——010

：

S5——101

图1（a状态编码

000→001→010→011

↖↙

101←100

图1（b状态转换图

（2次态Q3n+1Q2n+1Q1n+1卡诺图与最简状态方程

（4自启动检查

110→111→100进入有效循环

3．一位计数译码显示器原理框图

图2一位译码显示器框图

Q3n+1＝Q3n1n+Q2nQ1nQ2n+1＝3nQ2nQ1n+Q2n1nQ1n+1＝1n

（3触发器的驱动方程若选D触发器，则

Q3n+1＝Q3n1n+Q2nQ1n＝D3Q2n+1＝3n2nQ1n+Q2n1n＝D2Q1n+1＝Q1n＝D1

2.14555定时器及其应用

一、实验目的

（1掌握555定时器的逻辑功能。

（2熟悉555定时器的应用。

二、实验仪器与器件

（1实验仪器：

数字实验箱。

（2实验器件：

自定。

三、实验内容任务1～4

1．闪光灯电路2．报警电路的设计3．“嘀－嘀”声响器的设计

4．“嘀嘟”声响器的设计5．．烟雾监测报警器

其功能是：

当空气中的烟雾浓度超过设定值时，报警器灯光闪烁，并发出报警声。

图2为气体取样电路。

虚框内元件为半

导体烟雾传感器，5V为元件灯丝的加热电

压，Rx为元件体电阻。

当空气中的烟雾浓度升高时，烟雾传感器的体电阻下降，取样电路的输出电压增大。

实验时取样电路的输出

电压可用电位器提供

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