數(shù)字電路7大基礎(chǔ)實驗

1、實驗一 門電路邏輯功能及測試一、實驗?zāi)康?1了解實驗箱各部分的功能，并熟悉其使用方法。2熟悉門電路的外形和引腳以及邏輯功能。 3學(xué)習(xí)集成電路的測試方法及示波器使用方法。二、實驗儀器及材料 1雙蹤示波器 2器件 74LS00 二輸入端四與非門 2片 74LS20 四輸人端雙與非門 1片 74LS86 二輸入端四異或門 1片 74LS04 六反相器 1片三、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)門電路工作原理及相應(yīng)邏輯表達(dá)式 2熟悉所用集成電路的引線位置及各引線用途 3了解雙蹤示波器使用方法 四、實驗箱介紹實驗箱由電源、電平顯示、信號源、芯片插座、邏輯開關(guān)等部分組成。1、電源部分輸出DC、+5V、+1.25V+15V直

2、流穩(wěn)壓電源各一路。兩路均設(shè)有短路報警功能，電源在短路時自動將電源與已經(jīng)短路的電路斷開，當(dāng)短路故障排除后，按下報警復(fù)位開關(guān)即可恢復(fù)供電。2、顯示部分電平指示由10組發(fā)光二極管組成，用5V接電平輸入時燈亮為正常。用GND（地）接電平無輸出顯示為正常。數(shù)字顯示由2位7段LED數(shù)碼管及二-十進(jìn)制譯碼器驅(qū)動器組成。分譯碼輸入端和段位顯示輸入端（高電平有效）。3、信號源部分分單脈沖和連續(xù)脈沖2部分，單脈沖開關(guān)為消抖動脈沖；連續(xù)脈沖分為2組，一組為4路固定頻率脈沖，分別為200kHZ、100kHZ、50kHZ、25kHZ；另一組為：1Hz5kHz連續(xù)可調(diào)方波。4、邏輯電平開關(guān)由10組邏輯電平開關(guān)組成（S0-

3、S9），邏輯開關(guān)用于輸出邏輯電平“1”和“0”。接電平指示，并左右撥動開關(guān)（H為高電平+5V，L為低電平0V），則紅綠燈相應(yīng)亮燈。用一組（4位）邏輯開關(guān)分別接數(shù)碼顯示的譯碼輸入ABCD（8421BCD），撥動開關(guān)組合，輸入00001001，則數(shù)碼顯示為09。5、集成塊插座插座為雙列直插或多列直插，集成塊引腳數(shù)和引腳號須與插座相符，上左下右對角一般為正、負(fù)電源（特殊除外），電源負(fù)端接GND即可（10個14腳、3個16腳、1個20腳）。四、實驗內(nèi)容 實驗前按學(xué)習(xí)機(jī)使用說明先檢查學(xué)習(xí)機(jī)電源是否正常。然后選擇實驗用的集成電路，按自己設(shè)計的實驗接線圖接好連線，特別注意 VCC及地線不能接錯。線接好后經(jīng)實

4、驗指導(dǎo) 教師檢查無誤方可通電實驗。實驗中改動接線須先斷開電源，接好線后再通電實驗。 1測試門電路邏輯功能 （1）。選用雙四輸入與非門 74LS20一只，插入插座按圖11接線、輸入端接S1S4（電平開關(guān)輸出插口）。輸出端接電平顯示發(fā)光二級管（D1D8任意一個） （2）。將電平開關(guān)按表11置位，分別測輸出電壓及邏輯狀態(tài) 表11輸入輸出1234Y電壓（V）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL2邏輯電路的邏輯關(guān)系（1）用74LS00按圖1。3接線，將輸人輸出邏輯關(guān)系分別填人表13中， 表13輸入輸出ABLLLHHLHH（2）寫出上面電路邏輯表達(dá)式圖1.43利用與非控制輸出。 用一片74LS00 如

5、圖14接線， S接任一電平開關(guān)用示波器觀察 S對輸出脈沖的控制作用 表1。4S輸出波形01 4、選作 參照內(nèi)容1，自制表格，完成對74ls86,74ls04的測試.五、實驗報告 1按各步聚要求填表并畫邏輯圖。 2回答問題： （1）怎樣判斷門電路邏輯功能是否正常？ （2）與非門一個輸人接連續(xù)脈沖其余端什么狀態(tài)時允許脈沖通過？什么狀態(tài)時禁止脈沖通過？實驗二 組合邏輯電路的分析和設(shè)計一、實驗?zāi)康?1熟識常用邏輯門的使用方法。 2。掌握組合邏輯電路的分析與測試和設(shè)計。二、實驗儀器及材料 74LS00（與非門）2片 74LS86（異或門）1片 74LS54（與或非門）1片 74LS04（六反相器）1片

6、74LS20（四輸入端雙與非門）1片三、預(yù)習(xí)要求 1預(yù)習(xí)組合邏輯電路的分析方法 2預(yù)習(xí)用與非門和異或門構(gòu)成的半加器、全加器的工作原理。 3預(yù)習(xí)二進(jìn)制數(shù)的運算。四、實驗內(nèi)容1、分析、測試全加器的邏輯功能電路采用一片74LS00和一片74LS86連接。輸入信號A、B、Ci-1用邏輯電平開關(guān)（實驗箱右下方）輸出信號X1、X2、S、Si、Ci連接LED顯示（實驗箱右上方，“紅”為1，“綠”為0）將測試結(jié)果填入真值表和卡諾圖中，求出邏輯表達(dá)式。2、組合邏輯電路設(shè)計（1）設(shè)計一個三人無棄權(quán)表決邏輯電路。（2）設(shè)計一個四位奇偶校驗電路。要求當(dāng)四位數(shù)碼有奇數(shù)個1時，輸出為1，否則輸出為0。（3）設(shè)計一個1位二

7、進(jìn)制數(shù)值比較器邏輯電路。（4）設(shè)計一個將十進(jìn)制數(shù)09的8421碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的邏輯電路。（5）設(shè)計一個信號優(yōu)先順序邏輯電路。要求信號A、B、C在同一時間內(nèi)，只允許一個信號通過，若有兩個或以上信號出現(xiàn)，則按A、B、C順序通過。 任選2題設(shè)計。按給定邏輯門任選。寫出電路設(shè)計過程，繪出設(shè)計線路圖五、實驗報告1整理實驗數(shù)據(jù)、圖表，分析真值表，轉(zhuǎn)化為卡諾圖，化簡最簡邏輯表達(dá)式并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論。2、寫出設(shè)計過程（功能真值表、卡諾圖分析、邏輯表達(dá)式化簡），畫出設(shè)計的電路圖，記錄結(jié)果。實驗三 譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用 一、實驗?zāi)康?1、掌握譯碼器的邏輯功能及其使用方法。 2、了解譯碼器的一些應(yīng)用電路。

8、 3、熟悉選擇器的使用方法。 二、實驗儀器及元器件 1、數(shù)電實驗箱 2、數(shù)字萬用表 3、元器件 ： 74LS138（譯碼器） 74LS20（四輸入端雙與非門） 74LS153(雙4選1數(shù)據(jù)選擇器) 三、實驗內(nèi)容1、簡介74LS138為雙列直插16腳38線譯碼器，引腳及功能表見右。使能端：S1=1，使能；S1=0, 禁止。S2=S3=0，使 能；S2、S3任一端為1，禁止。輸出Y0Y7為低電平有效。 圖 3.12、功能測試將地址和使能端與邏輯開關(guān)連接，輸出端與電平指示連接。按上表逐項測試74LS138的邏輯功能。3、應(yīng)用電路產(chǎn)生邏輯函數(shù)用1片74LS138和基本邏輯門產(chǎn)生函數(shù)(電路自擬)：4、數(shù)

9、據(jù)選擇器的測試及應(yīng)用（1）將雙4選1數(shù)據(jù)選擇器7LS153參照圖42接線測試其功能并填寫功能表（2）將學(xué)習(xí)機(jī)脈沖信號源中固定連續(xù)脈沖4個不同頻率的信號接到數(shù)據(jù)選擇器4個輸入端，將選擇端置位，使輸出端可分別觀察到4種不同頻率脈沖信號（3）分析上述實驗結(jié)果并總結(jié)數(shù)據(jù)選擇器作用。選擇端數(shù)據(jù)輸入端輸出控制輸出B AC0C1C2C3GYX XX X X XHL LL X X XLL LH X X XLL HX L X XLL HX H X XLH LX X L XLH LX X H XLH HX X X LLH HX X X HL 圖 3.2 表3.1四、實驗報告1寫出電路設(shè)計過程，畫出實驗內(nèi)容3、4的

10、接線圖。2設(shè)計出對應(yīng)電路，對實驗結(jié)果進(jìn)行分析、討論3總結(jié)譯碼器和數(shù)據(jù)選擇的使用體會。 實驗四 觸發(fā)器 一、實驗?zāi)康?1熟悉并掌握RS、D、JK觸發(fā)器的構(gòu)成，工作原理和功能測試方法 2學(xué)會正確使用觸發(fā)器集成芯片 3了解不同邏輯功能FF相互轉(zhuǎn)換的方法 二、實驗儀器及材料 1雙法示波器 2、數(shù)字萬用表 3器件 74LS00 二輸人端四與非門 1片 74LS74 雙D觸發(fā)器 1片 74LS73 JK觸發(fā)器 1片 三、實驗內(nèi)容 1基本RS觸發(fā)器功能測試： 兩個TTL與非門首尾相接構(gòu)成的基本RSFF的電路如圖4.1所示 （1）試按下面的順序在，端加信號： =0 =1 =1 =1 =1 =0 圖 4.1 基

11、本 RS FF電路=1 =1觀來并記錄FF的Q、端的狀態(tài)，將結(jié)果填入下表4.1中. 表4.1Q01111101 （2）端接低電平端加脈沖。 （3）端接高電子端加脈沖。（4）連接Rd、Sd，并加脈沖。記錄并觀察（2）、（3）、（4）三種情況下，Q，端的狀態(tài)從中你能否總結(jié)出基本R一SFF的Q或端的狀態(tài)改變和輸人端，的關(guān)系。（5）當(dāng)、都接低電平時，觀察Q、端的狀態(tài)。當(dāng)、同時由低電平跳為高電平時，注意觀察Q、端的狀態(tài)，重復(fù) 35次看 Q、端的狀態(tài)是否相同，以正確理解“不定”狀態(tài)的含義。2維持一阻塞型D觸發(fā)器功能測試 雙 D型正邊沿維持一阻塞型觸發(fā)器 74LS74的邏輯符號如圖32所示。 圖中、端為異步

12、置1端，置0端（或稱異步置位，復(fù)位； 端）CP為時鐘脈沖端。 試按下面步驟做實驗：（1）分別在、端加低電平，觀察并記錄 Q、端的狀態(tài)。（2）令、端為高電平，D端分別接高，低電平，用點動脈沖作為 CP，觀察并記錄當(dāng) CP為 O、1、時 Q端狀態(tài)的變化。（3）當(dāng)=1、CP0（或CP=1）改變D端信號，觀察Q 圖 4.2 DFF邏輯符號 端的狀態(tài)是否變化？ 整理上述實驗數(shù)據(jù)，將結(jié)果填入下表42中（4）令=1，將 D和端相連，CP加連續(xù)脈沖，用雙蹤示波器觀察并記錄Q相對于CP的波形 表42CPDQQ01XX0110XX0111001111013負(fù)邊沿JK觸發(fā)器功能測試圖4.2雙JK負(fù)邊沿觸發(fā)器 74L

13、S73芯片的邏輯符號如圖 4.2所示。自擬實驗步驟，測試其功能，并將結(jié)果填入表4.3中（1）在74LS73中任取一JK觸發(fā)器按右圖連接。（2）輸入端 J、K、CLR 接邏輯開關(guān)，CLK端接單脈沖。輸出端 Q 、 接電平指示。（3）將測試結(jié)果填入表5.3中。（Qn=0，Qn=1，分別表示觸發(fā)器的初始狀態(tài)，Qn+1表示次態(tài)，即表中要填的數(shù)據(jù)）（4）J、K輸入“1”，CP分 別1Hz和1kHz脈沖，用電平指示或示波器觀察CP、Q的波形并記錄。 JKCPQn+1Qn=0Qn=1000110010110100110110110表4.33應(yīng)用電路，用74LS73組成單脈沖發(fā)生器（電路自擬）。要求：用1Hz

14、脈沖和手控觸發(fā)脈沖分別作兩個JK觸發(fā)器的CP輸入。手控送出一個脈沖，則發(fā)生器輸出一個與手控脈沖長短無關(guān)的單脈沖。四、實驗報告1、列表整理實驗所用觸發(fā)器的邏輯功能。2、總結(jié)實驗波形，說明觸發(fā)器的觸發(fā)方式。3、設(shè)計應(yīng)用電路及其實驗結(jié)果。實驗五 計數(shù)器的設(shè)計 一、實驗?zāi)康?1學(xué)習(xí)用觸發(fā)器構(gòu)成計數(shù)器的方法 2掌握中規(guī)模集成計數(shù)器的使用方法及功能測試方法 3運用集成計數(shù)器構(gòu)成1N分頻器 二、實驗設(shè)備與備件 1、數(shù)電實驗箱 2、雙蹤示波器 3、數(shù)字萬用表 4、電子器件 74LS74 74LS1922 74LS00 三、實驗內(nèi)容1用74LS74觸發(fā)器構(gòu)成2位二進(jìn)制異步加法計數(shù)器。圖5.1(1) 按圖5.1連

15、接，RD接至邏輯開關(guān)輸出插口，將低位CPO端接單次脈沖源，輸出端Q0、Q1接邏輯電平顯示輸入插口，各、接高電平+5V。(2) 清零后，逐個送入單次脈沖，觀察并列表記錄Q0Q1狀態(tài)。(3) 將單次脈沖改為1Hz的連續(xù)脈沖，觀察Q0Q1的狀態(tài)。(4) 將1Hz的連續(xù)脈沖改為1KHz，用雙蹤示波器觀察CP、Q1、Q0端波形。(5) 將圖5-1電路中的低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，構(gòu)成減法計數(shù)器，按實驗內(nèi)容2)，3)，4)進(jìn)行實驗，觀察并列表記錄Q0-Q1的狀態(tài)。2測試74LS192同步十進(jìn)制可逆計數(shù)器的邏輯功能。圖5.2 74LS192管腳圖表5.1(1)清除 令CR=1，其它輸入為任意態(tài)

16、，這時Q3Q2QlQ00000，譯碼數(shù)字顯示為0。清除功能完成后，置CRO(2)置數(shù) CRO，GPu，CPD任意，數(shù)據(jù)輸入端輸入任意一組二進(jìn)制數(shù)，令0，觀察計數(shù)譯碼顯示輸出，置數(shù)功能是否完成，此后置1。(3)加計數(shù) CR0，CPD1，CPu接單次脈沖源。清零后送入10個單次脈沖，觀察輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在CPu的上升沿。(4)減計數(shù) CR0，CPu1，CPD接單次脈沖源。參照3)進(jìn)行實驗。3設(shè)計一個60進(jìn)制加法計數(shù)器并進(jìn)行實驗。 四、實驗預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)有關(guān)計數(shù)器部分內(nèi)容 2繪出各實驗內(nèi)容的詳細(xì)線路圖 3擬出各實驗內(nèi)容所需的測試記錄表格 4查手冊，給出并熟悉實驗所用各集成塊的引腳排列圖五、實驗

17、報告 1畫出實驗線路圖，記錄、整理實驗現(xiàn)象及所得的有關(guān)波形。對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。 2.總結(jié)使用集成計數(shù)器的體會。實驗六 555時基電路一、實驗?zāi)康?1掌握555對基電路的結(jié)構(gòu)和工作原理學(xué)會對此芯片的正確使用。 2學(xué)會分析和測試用555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，RS 觸發(fā)器等三種典型電路。二、實驗儀器及材料 1示波器 2器件 NE556，（或LM556，5G556等）雙時基電路 1片 二極管1N4148 2只 電位器22KIK 2只 電阻、電容 若干 揚聲器 一支三、實驗內(nèi)容 1555時基電路功能測試 本實驗所用的555時基電路芯片為NE556同一芯片上集成了二個各自獨工的555 時

18、基電路，圖中各管腳的功能簡述如下：TH高電平觸發(fā)端：當(dāng)TH端電平大干2/3Vcc，輸出端OUT呈低電平DIS端導(dǎo)通。低電平觸發(fā)端：當(dāng)端電平小于1。3Vcc時OUT端呈現(xiàn)高電平DIS端關(guān)斷。 復(fù)位端：=0OUT端輸出低電平DIS端導(dǎo)通。 VC控制電壓端：VC接不同的電壓值可以改變TH。的觸發(fā)電平值。 DIS放電端：其導(dǎo)通或關(guān)斷為RC回路提供了放電或充電的通路。 OUT輸出端： 表61THOUTDISXXLL導(dǎo)通2/3Vcc1/3 VccHL導(dǎo)通2/3Vcc1/3VccH原狀態(tài)原狀態(tài)2/3Vcc1/3VccHH關(guān)斷 芯片的功能如表6.1所示管腳如圖6.1所示功能簡圖如圖6.2所示。 （1）按圖6.

19、3接線可凋電壓取自電位器分壓器。（2）按表6.1逐項測試其功能并記錄。2.555時基電路構(gòu)成的多諧振蕩器，電路如圖6.4所示。 圖6.l 時基電路556 f腳圖 圖6.2 時基電用功能簡圖 圖6.3 測試接線圖 圖6.4 多諾振蕩器電路（1）按圖接線。圖中元件參數(shù)如下： R115K R25K C1=0.033F C2=0.1F （2）用示波器觀察并測量OUT端波形的頻率。 和理論估算值比較算出頻率的相對誤差值。（3）若將電阻值改為R1=5KR2=10 K電容C不變，上述的數(shù)據(jù)有何變化？（4）。根據(jù)上述電路的原理充電回路的支路是R1R2R1，放電回路的支路是R2C1，將電路略作修改增加一個電位器

20、Rw和兩個引導(dǎo)二極管，構(gòu)成圖95所示的占空比可調(diào)的多諧振蕩器。 其占空比為 q= 改變Rw的位置可調(diào)節(jié)q值。 合理選擇元件參數(shù)（電位器選用22K）使電路的占空比q=02，調(diào)試正脈沖寬 度為02ms。調(diào)試電路，測出所用元件的數(shù)值，估算電路的誤差。3555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 圖6.5 占空比可調(diào)的多諧振蕩器電路 圖6.6 單穩(wěn)態(tài)過發(fā)器電路 實驗如圖6.6所示。（1）按圖 9.6接線，圖中 R=10 K,C1= 001F,V1是頻率約為 10KHZ左右的方波 時，用雙蹤示波器觀察 OUT端相對于 V1的波形并測出輸出脈沖的寬度T。（2）調(diào)節(jié) V1的頻率分析并記錄觀察到的 OUT端波形的變化。（3）若

21、想使Tw=10S，怎樣調(diào)整電路？因出此時各有關(guān)的參數(shù)值。5應(yīng)用電路 圖6.8所示用556的兩個時基電路構(gòu)成低頻對高頻調(diào)制的救護(hù)車警鈴電路。 （l）參考實驗內(nèi)容2確定圖6.8中未定元件參數(shù) （2）按圖接線，注意揚聲器先不接。 （3）用示波器觀察輸出波形并記錄 （4）接上揚聲器，調(diào)整參數(shù)到聲響效果滿意。 圖6.8 用時基電路組成警鈴電路6時基電路使用說明 556定時器的電源電壓范圍較寬，可在-5 -16V范圍內(nèi)使用（若為CMOS的555 芯片則電壓范圍在，+3一+18V內(nèi)） 電路的輸出有緩沖器因而有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，雙極性定時器最大的灌電流和拉電流都在200mA左右因而可直接推動TTL或CMOS電

22、路中的各種電路包括能直接推動蜂嗚器等器件。 本實驗所使用的電源電壓Vcc=+5V。四、實驗報告 1按實驗內(nèi)容各步要求整理實驗數(shù)據(jù)。 2畫出實驗內(nèi)容3和5中的相應(yīng)波形圖。 3畫出實驗內(nèi)容5最終調(diào)試滿意的電路圖并標(biāo)出各元件參數(shù)。 4總結(jié)時基電路基本電路及使用方法。實驗七 數(shù)字電子技術(shù)綜合設(shè)計實驗數(shù)字電子綜合設(shè)計實驗課說明：1、 次綜合實驗是在學(xué)生掌握了數(shù)字電子技術(shù)的基本理論知識基礎(chǔ)上進(jìn)行的。2、 次綜合設(shè)計實驗首先提出設(shè)計要求，要求學(xué)生自行設(shè)計電路，實現(xiàn)要求，分基本和擴(kuò)展要求實現(xiàn)因材施教。3、 效地學(xué)生對數(shù)字電路知識的學(xué)習(xí)鞏固、設(shè)計及綜合應(yīng)用。學(xué)會復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)試、測試方法。4、 求學(xué)生對下面兩

23、個題目進(jìn)行選擇設(shè)計。完成其中一個整個設(shè)計任務(wù)。實驗題目1：簡易交通燈控制電路一、實驗?zāi)康模?. 學(xué)習(xí)數(shù)字電路中觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、時序計數(shù)、組合邏輯、譯碼顯示等單元電路的設(shè)計及綜合應(yīng)用。2. 學(xué)習(xí)復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)的調(diào)試、測試方法。二、 實驗任務(wù)：（一）基本要求： 設(shè)計一個交通信號燈控制器，由一條主干道和一條支干道匯合成十字路口，在每個入口處設(shè)置紅、綠、黃三色信號燈。紅燈亮禁止通行，綠燈亮允許通行，黃燈亮則停止行駛（給行駛中的車輛有時間停在禁行線以外）。兩者交替允許通行。主干道每次放行40秒，支干道每次放行30秒，設(shè)立40秒、30秒計時、顯示電路。在每次由綠燈亮轉(zhuǎn)換到紅燈亮的過程中，要亮10秒鐘的

24、黃燈作為過渡。（二）擴(kuò)展要求：1用紅、綠、黃發(fā)光二極管作信號燈，用邏輯開關(guān)作檢測車輛是否到來的的信號。主干道處于常允許通行的狀態(tài)，支干道有車來時才允許通行。主干道亮綠燈時，支干道亮紅燈；支干道亮綠燈時，主干道亮紅燈； 240秒、30秒、10秒的定時信號，可用倒計時實現(xiàn)，要求使用盡可能少的器件(三)設(shè)計要求及設(shè)計方案提示：140秒、30秒、10秒的定時信號，可用順時計時，也可用倒計時，計時起始信號由主控電路給出，定時結(jié)束信號也輸入到主控電路，由主控電路點亮或關(guān)閉三色信號燈或啟動另一計時電路。2主控電路是核心，它是一個時序電路，它的輸入信號為： 40秒、30秒、10秒的定時信號； 可用下面的四個狀態(tài)描述狀態(tài)主 干 道支 干 道間 時 S0綠燈亮，允許通行紅燈亮，禁止通行 40秒 S1黃燈亮，停車紅燈亮，禁止通行 10秒