工学数字电子技术实验指导书.docx
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工学数字电子技术实验指导书
数字电子技术
实验指导书
河北科技师范学院
机电工程学院
电基础教研室
2009.7.30
目录
实验一 门电路
实验二 组合逻辑电路
实验三触发器
实验四译码驱动显示电路
实验五二进制计数器实验
实验六计数器及译码驱动显示
实验七倒T型电阻网络D/A转换器
《数字电子技术》课程实验指导书
使用说明
《数字电子技术》实验指导书适用于电气工程、电子信息专业和计算机科技、网络工程等本科及专科专业,共有验证型实验6个、综合型实验1个。
其中网络工程专业实验12学时,实验/理论学时比为48/12,包括门电路实验、组合逻辑电路实验、触发器实验、译码驱动显示电路实验、二进制计数器实验、倒T型电阻网络D/A转换器实验等6个实验项目。
计数器及译码驱动显示实验为选作综合型实验。
本实验现有主要实验设备16台(套),每轮实验安排学生30人,每组2人,每轮实验需要安排实验指导教师2人。
实验指导书执笔人:
郭秀梅
实验指导书审核人:
郭秀梅
实验一:
门电路实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的:
熟悉、掌握门电路的逻辑功能
二、实验仪器和设备:
1、SXJ-3C型数字电路学习机
2、数字万用表
三、实验原理及主要知识点
1.与非门
(有0出1,全1出0)
2.与或非门
(画真值表自行总结)
3.或门
(有1出1,全0出0)
四、实验步骤
实验前的准备:
在学习机上未接任何器件的情况下(指实验用插座部分),先合上交流电源,检查5V电源是否正常,再合直流电源测VCC处电压是否正常,测两排插口中间VCC插口处电压是否正常,全正常后断开全部电源。
随后选择好实验用集成片,查清集成片的引腿及功能,然后根据实验图接线,特别注意VCC及地的接线不能接错,待老师检查后方可接通电源进行实验,以后所有实验依此办理。
(一)测与非门的逻辑功能
1、选双4输入正与非门74LS20集成芯片一只;选择一个组件插座(片子先不要插入)按图接好线。
2、输入端接电平开关输出插口,输出端接发光二极管显示插口。
3、拨动电平开关,按表中情况分别测出输出端电平。
输入端
输出端
1
2
4
5
6
电压(V)
逻辑状态
1
1
1
1
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
(二)、测与或非门的逻辑功能
1、选两路四输入与或非门电路74LS55集成芯片一只;选择一个组件插座(片子先不要插入)按图接好线。
2、输入端接电平输出插口,拨动开关当输入端为下表情况时分析测试输出端的电位,将结果填入表中:
输入端
输出端
1
2
3
4
10
11
12
13
8
电压(V)
逻辑状态
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
(三)、利用与非门组成组成或门电路并测试其逻辑功能
根据摩根定理,或门的逻辑函数表达式
,可以写成
,因此可以用三个与非门构成或门。
(1)将由三个与非门构成的或门测试电路画在下面空白处。
(2)当输入端(A、B)为下列情况时,分别测输出端(Z)的电位,将结果填入表中。
输入
A的逻辑状态
0
0
1
1
B的逻辑状态
0
1
0
1
输出
Z的电位(V)
Z的逻辑状态
五、实验思考题及实验报告要求
整理实验数据,并对数据进行分析,根据实验观察到的现象,回答下列问题。
1、与非门在什么情况下输出高电平?
什么情况下输出低电平?
TTL与非门不用的输入端应如何处理?
2、与或非门在什么情况下输出高电平?
什么情况下输出低电平?
TTL与或非门不用的与门应如何处理?
实验二组合逻辑电路实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的
(一)掌握组合逻辑电路的分析方法
(二)验证半加器的逻辑功能
(三)了解二进制数的运算规律
二、实验仪器及设备
(一)SXJ-3C型数字电路学习机
(二)数字万用表
三、实验原理及主要知识点
组合逻辑电路的分析是根据所给的逻辑电路,写出其输入与输出之间的逻辑关系(逻辑函数表达式或真值表)。
从而判定该电路的逻辑功能。
组合电路的分析方法,一般是首先对给定的逻辑电路,按逻辑门的连接方式,逐一地写出相应的逻辑表达式,然后写出输出函数的表达式(如果需要列真值表时,可由表达式通过运算求出)。
但这样写出的逻辑表达式可能不是最简单的,所以还应该利用逻辑代数的公式或者卡诺图进行化简。
四、实验内容及步骤
(一)用与非门组成异或门电路
1、异或门的逻辑表达式为
2、将异或门的逻辑表达式化成与非表达式。
3、在下面空白处画出异或门逻辑符号及其由与非门构成的测试电路。
4、将测试结果填入表中。
输入
A的逻辑状态
0
0
1
1
B的逻辑状态
0
1
0
1
输出
Z的逻辑状态
(二)分析半加器的逻辑功能
1、写出下图电路的逻辑表达式
X1=;X2=;X3=
Y=;Z=
2、根据表达式列出真值表,并画出卡诺图判断能否化简。
A
B
X1
X2
X3
Y
Z
0
0
0
1
1
0
1
1
3、根据上图所示电路,在学习机上接线,将测试结果(逻辑状态)记入下列真值表,同时与上面真值表进行比较,两者是否一致。
A
B
Y
Z
0
0
0
1
1
0
1
1
五、实验思考题及实验报告要求
1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论
2、总结组合逻辑电路的分析方法
3、总结组合逻辑电路的设计方法
实验三触发器实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的
1、学习触发器逻辑功能的测试方法
2、熟悉基本R-S触发器逻辑功能及触发方式
3、熟悉J-K触发器和D触发器的逻辑功能及触发方式
二、实验仪器及设备
1、SXJ-3C型数字电路学习机
2、数字万用表
三、实验内容及步骤
(一)基本触发器的逻辑功能的测试
选用双与非门接成如下基本触发器。
和端接入插孔,平时为高电平,利用输入电平的改变实现置0和置1。
利用万用表测及端的电位,借助发光二极管测触发器的状态,并计入下表:
(V)
(V)
触发器状态
0
1
1
0
1
1
(二)JK触发器逻辑功能测试
借助发光二极管测量74LS73在下表情况下Q端的逻辑状态,填入表中,观察其触发方式是什么。
J
0
0
1
1
K
0
1
0
1
Qn
0
1
0
1
0
1
0
1
CP
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
Qn+1
注:
箭头↑表示CP上升沿,↓表示CP下降沿。
(三)D触发器(74LS74)逻辑功能的测试
1、异步置位及复位功能的测试。
D、CP端开路,用万用表测试表中所示情况下Q端的电位,并将其转为逻辑状态填入下表
CP
D
Q端逻辑状态
╳
╳
0
1
╳
╳
1
0
2、借助发光二极管测量74LS74在下表情况下Q端的逻辑状态,填入表中,观察其触发方式是什么。
D
0
1
Qn
0
1
0
1
CP
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
保持
↑
↓
Qn+1
四、实验报告要求
1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论
2、实验收获
实验四译码驱动显示电路实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的
1、学习掌握译码驱动电路7448的原理和使用方法
2、熟悉数码管的原理和使用方法
二、实验仪器及设备
1、SXJ-3C型数字电路学习机
2、数字万用表
三、实验内容及步骤
用译码驱动电路7448和数码管构成译码驱动显示电路
实验电路图
1.按照实验电路图接好线。
2.验证译码驱动电路7448的逻辑功能并填好如下表。
74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表
十进数
或功能
输入
BI/RBO
输出
字形
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0000
H
1
1
1
1
1
1
0
1
H
x
0001
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0010
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0011
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1000
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001
H
1
1
1
0
0
1
1
消隐
H
L
0000
L
0
0
0
0
0
0
0
LT灯测试
L
x
xxxx
H
1
1
1
1
1
1
1
四、实验报告要求
1、整理实验结果并对实验结果进行分析讨论
2、实验收获
实验五二进制计数器实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的:
学习计数器逻辑功能的测试方法,熟悉计数器的工作原理
二、实验仪器和设备:
1、数字万用表
2、SXJ-3C型数字电路学习机
三、实验内容与步骤
(一)异步二进制加法计数器
1、按下图接线,在学习机上用JK触发器组成三位异步二进制加法计数器。
将各触发器输出端QA、QB、QC分别接发光二极管插口。
清零端平时处于+5V。
需要清零时接地,随后再接+5V。
2、清零
3、计数器CP端加入脉冲,借助指示灯或万用表测量计数器的逻辑状态,并记入下表中。
CP
0
1
2
3
4
5
6
7
8
QC
0
QB
0
QA
0
(二)、异步二进制减法计数器
1、用JK触发器设计一个二进制异步减法计数器,绘出电路图
2、清零
3、计数器CP端加入脉冲,借助指示灯或万用表测量计数器的逻辑状态,并记入下表中。
CP
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
QD
0
QC
0
QB
0
QA
0
(三)、用D触发器设计一个二进制异步加计数器,绘出电路图
2、清零
3、计数器CP端加入脉冲,借助指示灯或万用表测量计数器的逻辑状态,并记入下表中。
CP
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
QD
0
QC
0
QB
0
QA
0
四、实验报告要求
1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论
2、实验收获
五、预习要求
1、复习计数器工作原理
2、预习实验内容,画好实验电路。
实验六计数器及译码驱动显示实验
实验学时:
2
实验类型:
(综合型)
实验要求:
(选修)
一、实验目的
(一)掌握中规模组合逻辑电路7448的使用及工作情况
(二)掌握七段数码显示器原理及工作情况
(三)学习数字电路中JK触发器构成的计数器及显示电路的综合应用
二、实验仪器及设备
数字电路学习机
三、实验内容及步骤
1、根据设计的原理图连接JK触发器组成的二——十进制计数器实验电路。
3、将其四位输出接至7448应用电路,观察实验结果。
并填表。
74ls48引脚功能表—七段译码驱动器功能表
CP
输入
BI/RBO
输出
字形
LT
RBI
DCBA
a
b
c
d
e
f
g
0
H
H
0000
H
1
1
1
1
1
1
0
1
H
x
0001
H
0
1
1
0
0
0
0
2
H
x
0010
H
1
1
0
1
1
0
1
3
H
x
0011
H
1
1
1
1
0
0
1
4
H
x
0100
H
0
1
1
0
0
1
1
5
H
x
0101
H
1
0
1
1
0
1
1
6
H
x
0110
H
0
0
1
1
1
1
1
7
H
x
0111
H
1
1
1
0
0
0
0
8
H
x
1000
H
1
1
1
1
1
1
1
9
H
x
1001
H
1
1
1
0
0
1
1
消隐
H
L
0000
L
0
0
0
0
0
0
0
LT灯测试
L
x
xxxx
H
1
1
1
1
1
1
1
四、实验报告要求
1、整理实验结果并对实验结果进行分析讨论
2、实验收获
五、预习要求
1、预习JK触发器组成的二——十进制计数器实验电路
1、预习译码驱动电路7448和数码管的工作原理
2、熟悉集成芯片引脚、功能
实验七倒T型电阻网络D/A转换器实验
实验学时:
2
实验类型:
(验证型)
实验要求:
(必修)
一、实验目的:
1、熟悉D/A转换器的工作原理及转换器的转换特性
2、了解倒T型电阻网络D/A转换器的原理及组成
二、实验仪器和设备:
1、实验板1
2、数字万用表
三、实验内容
1、按图接线
2、先将10KΩ电阻接入电路,用短接线将AB、CD、DE、FG、GH、IJ短接。
3、VREF接+5V参考电压
4、静态测试D/A转换器输入端输入二进制数据与输出直流电压的关系。
数字输入端开关接运算放大器3端为高电平1,接地为低电平0。
其结果填入表中,并与计算值比较。
输入D
(二进制数)
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
输出VO(伏)
(直流电平)
理论计算值VO(伏)
四、实验报告要求
1、整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论
2、实验收获
五、预习要求
预习倒T型电阻网络D/A转换器的原理
常用集成器件外形管脚示意图