实验一 集成门电路逻辑功能测试实验.docx

1、实验一 集成门电路逻辑功能测试实验实验一 集成门电路逻辑功能测试实验一、 实验概述更改74LS00、74LS02、74LS04、74LS08、74LS32、74LS86的输入引脚引脚状态，观察相应的输出电平，学习集成门电路逻辑功能。二、 实验目的1、熟悉集成门电路的工作原理和主要参数。2、熟悉集成门电路的外型引脚排列及应用事项。3、验证和掌握门电路的逻辑功能。三、 实验预习要求1、复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。2、常用TTL门电路和CMOS门电路的功能、特点。3、复习非门、与门、或门、或非门、与非门及三态门的逻辑功能。4、复习逻辑代数以及逻辑表达式之间的转换。5、用Proteus软件对实

2、验进行仿真并分析实验是否成功。四、 实验原理1、TTL门电路和CMOS门电路的工作原理（使用最广泛的数字集成门电路为TTL和CMOS两种）。A、TTL门电路（1）TTL门电路主要有与非门、集电极开路与非门（OC门）、三态输出与非门（三态门）、异或门等。为了正确使用门电路，必须了解它们的逻辑功能及其测试方法。（2）门与线逻辑门是指集电极开路门，这种电路的最大特点是可以实现线逻辑。即几个门的输出端可以直接连在一起，通过一只“上拉电阻”接到电源CC上。此外，门还可以用来实现电平移位功能。与门相对应，电路也有漏极开路输出的电路。其特点也和门类似。集电极开路的与非门可以根据需要来选择负载电阻和电源电压，

3、并且能够实现多个信号间的相与关系（称为线与）。使用OC门时必须注意合理选择负载电阻，才能实现正确的逻辑关系。（3）三态输出与非门是一种重要的接口电路，在计算机和各种数字系统中应用极为广泛，它具有三种输出状态，除了输出端为高电平和低电平（这两种状态均为低电阻状态）外，还有第三种状态，通常称为高阻状态或称为开路状态。改变控制端（或称选通端）的电平可以改变电路的工作状态。三态门可以同OC门一样把若干个门的输出端并接到同一公用总线上（称为线或），分时传送数据，成为TTL系统和总线的接口电路。（4）TTL集成电路除了标准形式外，而有其它四种结构形式：高速TTL（74H系列），低功耗TTL（74L系列）这

4、两种结构与标准TTL主要区别是电路中各电阻阻不同，另两种起高速TTL（74S系列）种低功耗肖特基TTL（74LS系列）。B、基本CMOS门电路CMOS逻辑门电路是在TTL电路问世之后，所开发出的第二种广泛应用的数字集成器件，从发展趋势来看，CMOS电路的性能将超越TTL而成为占主导地位的逻辑器件。CMOS电路的功耗和抗干扰能力远优于TTL电路，工作速度可与TTL电路相比较。CMOS电路产品有4000系列和4500系列。近几年有与TTL兼容的CMOS器件如74HCT系列等产品可与TTL器件交换使用。C、使用注意事项（1）TTL集成电路1）通常TTL电路要求电源电压VCC=5V0.25V。 2）T

5、TL电路输出端不允许与电源短路，但可以通过提升电阻连到电源级，以提高输出高电平。3）TTL电路不使用的输入端，通常有两种处理方法，一是与其它使用的输入端并联；二是把不用的输入端按其逻辑功能特点接至相应的逻辑电平上，不宜悬空。4）TTL电路对输入信号边沿的要求。通常要求其上升沿或下降沿小于50ns/v100ns/v。当外加输入信号边沿变化很慢时，必须加整形电路（如施密特触发器）。（2）集成电路1）不用的输入端不允许悬空，应根据逻辑需要接DD或SS端，或将它们与使用的输入端并联，不允许悬空。2）在工作或测试时，必须先接通电源，再加入信号。工作结束后，应先撤除信号，再关闭电源。3）不可在接通电源的情

6、况下插入或拔出组件。4）输入信号不可大于DD或小于SS。5）焊接时，电烙铁接地要可靠，或便电路铁断电后，用余热快速焊接。贮存，一般用金属箔或导电泡棉将组件各脚管短路。2、集成门电路外型及引脚排列。（以74LS系列为主）(a)74LS00 二输入四与非门 (b)74LS32 二输入四或门(c)74LS02 二输入四或非门 (d)74LS86 二输入四异或门 (e)74LS20 四输入二与非门图1.4-13、本实验中使用的TTL集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法：将TTL集成门电路正面（印有集成门电路型号标记）正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆

7、时针方向数，依次为1、2、3、4。如图3.2-2所示。具体的各个管脚的功能可通过查找相关手册得知。图1.4-2五、 Proteus使用的元器件1. LOGICPROBE /逻辑探头。2. LOGICPROBE(BIG) /逻辑探头（大）。3. LOGICSTATE /逻辑状态输入。4. 74LS00 /二输入四与非门。5. 74LS02 /二输入四或非门6. 74LS04 /六非门（反相器）。7. 74LS20 /四输入二与非门。8. 74LS32 /二输入与门。9. 74LS86 /二输入四异或门。六、 实验要求操作相应的集成门电路，控制其输入的高低高低电平，验证和掌握门电路的逻辑功能。七、

8、 硬件连接图图1.7-1：Proteus仿真图八、 实验步骤1. 测或门的逻辑功能点击开始仿真，找到74LS32（二输入端四或门），点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-1中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。逻辑表达式：F=A+B表1.8-1输入端输出电压输出逻辑00515151图1.8-12. 测或非门的逻辑功能点击开始仿真，找到74LS02（二输入四或非门），点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-2中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。 输入端输出电压输出逻辑51000000表1.8-2图1.8-2. 逻辑表达式F=(A+B)3. 测异或门的逻辑功能点击开始仿真，找到

9、74LS86（二输入四异或门），点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-3中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。表1.8-3输入端输出电压输出逻辑00515100逻辑表达式：F=AB+AB图1.8-34. 测与非门的逻辑功能点击开始仿真，找到74LS20（四输入端二与非门），点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-4中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。表1.8-4输入端输出电压输出逻辑51515151515100图：1.8-4逻辑表达式：F=（AB)动态图：九、 实验现象点击开始仿真后运行，操作相应的集成门电路，控制其输入电平的高低，就可以看到相应的逻辑电平变化。图1.9-1

10、：实验现象一十、 实验总结1、按照实验要求填写真值表，并写出门电路的逻辑表达式。2、整理实验数据，得出实验结果并与预习时的结果进行比较。3、自己拟定实验步骤及表格完成其它门电路(74LS00)逻辑功能的测试。1.测或门的逻辑功能点击开始仿真，找到74LS00 (二输入四与非门)，点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-5中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。表1.8-5输入端输出电压输出逻辑51515100逻辑表达式：F=(AB)2.测或非门的逻辑功能点击开始仿真，找到74LS04 (六非门（反相器)，点击逻辑逻辑状态输入，按表1.8-6中给出的输入端不同情况，测输出端的逻辑状态填入表中。输入端输出电压输出逻辑51100表1.8-6一十一、 作业TTL门电路和CMOS门电路有什么区别？CMOS:低功耗，抗干扰能力强TTL：速度快，功耗大；通过电阻接地端的电压跟电阻阻值大小有关。一十二、 实验思考题用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么？用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么？用与非门实现非门：使其中一个输入端接高电平，使用另一个输入端即可实现非门。用与非门实现或门：用与非门实现与门：