電子技術(shù)基礎(chǔ)全文11

1、實(shí)驗(yàn)一 認(rèn)識實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉TTL數(shù)字集成電路的引腳排列與使用方法。2. 掌握數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的使用方法。3. 掌握數(shù)字萬用表的使用方法。4. 學(xué)會撰寫實(shí)驗(yàn)報告。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器件序號名稱及型號數(shù)量1 ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱一臺2 UT2003數(shù)字萬用表一塊3 TTL 數(shù)字集成塊4 * 雙蹤示波器一臺三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1 實(shí)驗(yàn)儀器與器件的介紹1) 集成塊外形及引腳排列方法見圖 1-1。2) 數(shù)字萬用表的使用方法 直流電壓檔的使用將電源開關(guān)置于“ ON ，紅表筆插入“ V/ Q插孔，黑表筆插入“ COM 插孔，量程開 關(guān)置于“ DC V 范圍內(nèi)適當(dāng)量程上即可測量直流電壓。在使用直

2、流電壓檔時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在無法估計被測電壓大小時，應(yīng)先撥至最大量程，然后再根據(jù)情況選擇適宜的量程。假設(shè)萬用表顯示器僅在最高位上顯示“1，那么說明被測電壓超量程，應(yīng)選擇更高量程。 測量電壓時，數(shù)字萬用表應(yīng)與被測電路并聯(lián)連接。 數(shù)字萬用表電壓檔輸入電阻很高， 當(dāng)表筆開路時， 萬用表低位上會出現(xiàn)無規(guī)律變化的數(shù)字， 此屬正?，F(xiàn)象，并不影響測量準(zhǔn)確度。注意：不能用電流、電阻檔測電壓。 直流電流檔的使用脅 J-5911(s.za&l恤切1WENT冋Hl冋而而茨D?5QlO.t1DjOSTFgisIiiJ W Ma 丄卿 HAX <7 33F| iF?j DEPTHOPTWIiIMDEHFN

3、W 1IMMT門同i?杯榛i熱 斤節(jié)詁入2逐:近滋：lL LU L1IMIOHW 13SWHKa jl 卻 ti 1P1«. m-O2ioiTfliTTnii ah(Q-5»jmNP F SltlOOM irsSijJD14 1023TOfl?5J|O OMlKlt 刊卜(I0 375-0.015kf mJ川心yn-yn(7上勿7龍I口疵5(1換補(bǔ)b i niR.-0.3811 NA Hf/ P|實(shí)圖1-1集成電路的外形圖紅表筆插入“ A 插孔，黑表筆插入“ COM 插孔，將量程開關(guān)置于“ DC A 范圍內(nèi)適 當(dāng)量程上即可測量直流電流。在使用直流電壓檔時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：測量

4、電流時，應(yīng)把數(shù)字萬用表串聯(lián)在被測電路中。當(dāng)被測電流源內(nèi)阻很低時，應(yīng)盡量選用較大量程，以提高測量準(zhǔn)確度。當(dāng)被測電流大于 200mA時，應(yīng)將紅表筆插入“ 10A 插孔內(nèi)。測量大電流時測量時間 不得超過15秒。電阻檔的使用使用電阻檔時，紅表筆插入“ V/ Q插孔，黑表筆插入“ COM 插孔，將量程開關(guān)置于 “OHM 范圍內(nèi)適當(dāng)量程上即可測量電阻。在使用電阻檔時，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：在用“ 20M Q檔時，顯示的數(shù)值幾秒鐘才能穩(wěn)定下來，數(shù)值穩(wěn)定前方可讀數(shù)。在用“ 200 Q檔時，應(yīng)先短路兩支表筆，測出表筆引線電阻值(一般為0.10.3 Q),再去測量電阻，并應(yīng)從測量結(jié)果中減去表筆引線的電阻值。測量電阻時，

5、絕對不能帶電測量，否那么測量結(jié)果無意義。數(shù)字萬用表置于電阻檔時，紅表筆帶正電，黑表筆帶負(fù)電，在檢測有極性的元件時， 必須注意表筆的極性。數(shù)字萬用表使用的考前須知：使用前要仔細(xì)閱讀說明書，熟悉各局部的使用方法。輸入插孔旁邊注有危險標(biāo)記的數(shù)字為 該插孔的極限值，使用中絕對不能超出此值。數(shù)字萬用表使用完畢后，應(yīng)將量程開關(guān)置于電壓 檔最高量程，再關(guān)閉電源。數(shù)字萬用表其它使用方法參見本教材第四章。3ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱一一面板介紹及使用方法圖1-2是ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的面板圖。tr畑加北療W偏幀I ?m4中EEEEMPttaswaixytiisw市為忻和H戢拔I j尸匚豐：11廣.

6、滬 |1 | -I I 4 I 49 L f f I f . I ftrdMS. I IM r * O艸迴I呦醪強(qiáng)糾 喊店誠SI際頃I ° km*R2£FffiWS££?f占上i#吩勺遼雖汕0 El & C. o & fl冠豔Bi oLo » p?&2 2 2.222 任？屮？| Wffi iHolca T IB曾.£T?聞臨顱 1 c c o 0 o c r 土品q實(shí) 圖1-2 ELL- H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的面板圖信號源面板上有五個頻率輸出點(diǎn)，可同時輸出，分別為1MHz、100KHz、10KHz、1KHz、1

7、Hz ,可用作信號源，隨著電源 5V和12V的轉(zhuǎn)變其Vpp也隨之改變。指示燈邏輯電平顯示器、LED顯示器L1 L8八個指示燈可作為輸出指示，當(dāng)輸入為高電平時燈亮。其下方的插孔稱為邏輯電平輸入插孔或LED輸入插孔。數(shù)碼管面板上共有數(shù)碼管六個，其對應(yīng)的輸入為 8421碼的數(shù)據(jù)線，分別對數(shù)據(jù)線 Dx、Cx、Bx、 Ax進(jìn)行編碼，可得到從“ 09的顯示x=16 。數(shù)據(jù)線下邊為對應(yīng)的公共端 LEDx，數(shù)碼 管為共陰極，故對應(yīng)的 LEDx接低電平時，數(shù)碼管才能點(diǎn)亮。邏輯電平開關(guān)在指示燈的下面有 K1K8共八個邏輯電平開關(guān)，用于改變輸入信號的邏輯狀態(tài)無抖動開關(guān)。開關(guān)向上撥動為高電平1狀態(tài)，向下?lián)軇訛榈碗娖?

8、狀態(tài)。其下方的插孔稱為邏輯電平輸出插孔。單脈沖面板上有單脈沖輸出端分別為P+、P-。按下按鍵：P+由高變低，P-由低變高；放開按鍵：P+由低變高，P-由高變低。實(shí)驗(yàn)板最右下腳提供了 +5V 、+12V 、 -12V 電源，面板上提供有正電源 VCC 接線柱，實(shí) 驗(yàn)時可根據(jù)所用芯片類型用連接線將電源+5V或+12V接入實(shí)驗(yàn)板上右下端的 VCC插孔。實(shí)驗(yàn)板上地線已經(jīng)連接好，可直接使用。 電源轉(zhuǎn)換TTL與CMOS電平轉(zhuǎn)換，TTL為+5V電源、CMOS為+12V電源，電路板上的 VCC隨使 用電源的值變化。電源轉(zhuǎn)換可直接用引線將右下腳的 +5V或+ 12V電源引入VCC為實(shí)驗(yàn)板上 實(shí)驗(yàn)用電源注意： 在

9、接通電源前，一定要先檢查所芯片用是 TTL 還是 CMOS 的，再接電源，否那么將 會導(dǎo)致芯片毀壞。 開關(guān)在板上的右下方，有兩個開關(guān)命名為S1、S2,對應(yīng)的端口反映在面板上，作為選用，可作為臨時的電平轉(zhuǎn)換用。 IC 插座在面板的左側(cè)分布著共 24 個 IC 插座，用 8PIN、 14 PIN、 16 PIN、 20 PIN、 24 PIN、 28 PIN、 40 PIN 共七種規(guī)格，實(shí)驗(yàn)中將選用的集成電路插在上面，而引線那么用周邊的插孔。 元件轉(zhuǎn)換插口線路板上左下腳有兩排大孔，用于外接分立元件如電阻、電容。將元件插入小孔內(nèi)，兩端的大孔那么用于電路連接。11雙列直插連接插座 在面板的右側(cè)、電源插

10、座上方，用一個雙列直插連接插座，用于與箱外電路的信號連接。2. 實(shí)驗(yàn)箱及集成塊的使用規(guī)那么1先熟悉ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的面板及開關(guān)，插上220V交流電源。注意：面板上220V交流電源開關(guān)此時應(yīng)放在“ OFF位置上。只有當(dāng)檢查集成塊及接線連接正確前方可開啟 電源，置開關(guān)于“ ON位置上。每測試完一項參數(shù)后，或要改接電路前，一定要先關(guān)掉電源開關(guān)。2集成塊的使用首先必須分清選用的是 TTL芯片還是CMOS芯片。將所用集成塊缺口向左，插入面板上的IC插座上，一定要插緊。集成塊的電源VCC 及地GND 管腳一定要有效地接至實(shí)驗(yàn)箱的電源和地上。實(shí) 際上很多電路圖上省略了電源和地，但并不意味著可以

11、不接。建議： 當(dāng)電路插接完畢， 可以用數(shù)字萬用表的電阻檔測量一下電源、 地之間的電阻。 阻值 > 150 Q時可初步判斷接線正確，可以開啟電源。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1根據(jù)圖 1-1，了解實(shí)驗(yàn)中提供的集成電路的管腳數(shù)及其排列。注意：集成塊的缺口下方為“1 ，而其余管腳按逆時針方向排列。2機(jī)箱內(nèi)部連線的驗(yàn)證 測量 IC 插座與其周邊插孔之間的連線 用數(shù)字萬用表的電阻檔測量它們之間的對應(yīng)關(guān)系。 電阻檔量程選擇用 “蜂鳴器 擋。結(jié)論： 插座與其周邊插孔之間已經(jīng)具有了內(nèi)部連線。以后測量 IC 管腳狀態(tài)時，可以通過測量相應(yīng)插孔上狀態(tài)來完成。測量IC插座下方的VCC插孔、GND插孔與電源+5V/+12V 之

12、間的連線測量方法同上一步驟。結(jié)論： GND插孔與電源的 GND端已經(jīng)有內(nèi)部連線，而 VCC插孔 與+5V/+12V之間沒有連線。實(shí)驗(yàn)時，需根據(jù)選用的集成電路的不同，自行連接電源線。TTL電路選用+5V，而CMOS電路可選用+12V。嘗試用連接線將IC插座的1、2、16腳、VCC及電源的+5V插孔相連，并用萬用表電 阻檔測試是否連通在斷電狀態(tài)下操作。3將實(shí)驗(yàn)中提供的14PIN的集成塊插入面板上一個 14PIN的插座上。注意：將集成塊的型號正向?qū)χ褂谜撸笨谠谧蠖?，與面板上的IC插座上的缺口位置一致。絕對不可插反，否那么將會損壞器件。插入時，注意每個管腳應(yīng)都插入到插孔中。撥出集成塊時，應(yīng)盡量使用

13、專用工具或小改錐，使所有的管腳均勻受力， 否那么極易將某個管腳掰斷， 集成塊那么報廢了。在某些情況下，使用的 集成塊的管腳數(shù)少于IC插座管腳數(shù)時，應(yīng)留意空出的管腳的位置，插線時要特別注意。習(xí)慣 將集成塊靠右插入。通常情況下，14PIN的集成電路的第7管腳是地，而第14管腳是電源。用萬用表電阻檔測試14管腳與7管腳間的電阻，分別將兩組參數(shù)記錄在表1-1中。這是一種最簡單地測試集成電路好壞的方法。表1-114腳接紅表筆14腳接黑表筆阻值4實(shí)驗(yàn)箱的測試不涉及集成塊接通電源，LED 發(fā)光二極管及數(shù)碼管全滅。將邏輯電平開關(guān) K1接到LED 發(fā)光二極管的輸入口，依次檢測L1L8的亮滅狀況。 設(shè)計實(shí)驗(yàn)步驟，

14、要求能夠測試到所有的邏輯電平開關(guān)和LED。提示：用一個邏輯開關(guān)去測試記錄邏輯電平開關(guān)和 LED顯所有的LED，然后用一個LED來顯示所有的邏輯開關(guān)的狀態(tài)。 示器的狀況，在表1-2中將不符合實(shí)際情況的劃掉。表1-2撥向上H LH亮滅撥向下H LL亮滅分別接L1、L2，檢測一下正負(fù)單脈沖狀況。記錄在表1-3表1-3P+按下P+釋放P-按下P-釋放L1滅t亮L2LED輸入狀態(tài)邏輯狀態(tài)顯示狀態(tài)中。將 P+、P-結(jié)論：數(shù)碼管的輸入為8421碼的數(shù)據(jù)線，分別為Dx、Cx、Bx、Ax。將4個邏輯電平開關(guān)邏輯電平開關(guān)狀態(tài)K1、K2、K3、 K4分別與Dx、Cx、Bx、Ax端相連，然后按 8、4、2、1碼操作邏

15、輯開關(guān), 數(shù)碼器顯示09各個數(shù)字。例如：K1、 K2、 K3、 K4的值為10 0 1,那么數(shù)碼管上應(yīng)顯示“9。測試兩組數(shù)碼管，取x =3、4。自擬測試表格并記錄。注意：各組測試時，相應(yīng)的公共端LEDx應(yīng)接地。 *用示波器測試連續(xù)脈沖發(fā)生器，觀察波形并讀出相應(yīng)的頻率。方法參照示波器的使用說明。四、實(shí)驗(yàn)報告1. 實(shí)驗(yàn)報告的一般要求實(shí)驗(yàn)報告一般包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?shí)驗(yàn)使用的儀器、器件，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟，思考和討論等 四局部。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟包括方框圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或真值表、 文字說明、邏輯圖等幾項內(nèi)容。 其中方框圖的作用是給出某一電路的概貌，并能反映出該電路的總體設(shè)計構(gòu)思，因而在形式上較為簡單，方框圖一般一

16、涉及具體電路，但要求能夠清晰地反映出輸入輸出通路，主要的控制信號等。狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖或真值表是設(shè)計電路的依據(jù)，同時又是表達(dá)設(shè)計思想的最簡潔的一種方式，通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖可以幫助理解實(shí)驗(yàn)電路的控制作用和邏輯關(guān)系。文字說明要求簡潔、明確，通過文字說明進(jìn)一步簡述電路的工作原理、邏輯功能和設(shè)計思想。邏輯圖的繪制要求邏輯圖的信號流向或自上而下，或自左而右，這樣容易看清所有的輸入輸出信號，邏輯電路的核心局部應(yīng)繪制在圖中間或上面局部，并有顯著的標(biāo)記。實(shí)驗(yàn)報告的最后一項內(nèi)容是對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論，主要是對重要的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、 結(jié)論進(jìn)行討論，并加以分析和說明，以便進(jìn)一步加深理論知識的理解。2. 本次實(shí)驗(yàn)報告要求描述TTL數(shù)字集

17、成電路的引腳排列與使用方法，歸納總結(jié) ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的面板特征及信號特征。五、預(yù)習(xí)要求1閱讀本教材中關(guān)于數(shù)字萬用表及示波器的使用的有關(guān)章節(jié)。2事先擬制實(shí)驗(yàn)步驟 4的表格。注：文中加“*的內(nèi)容為選做內(nèi)容，加“*的儀器為選做內(nèi)容所用的儀器。Vcc 4E1Ih冋-kA 4X 3B 3A " rn 冋 m rn-IL1LdU UJLdldLJLJIA IB IY 1、2B 2Y實(shí)圖卻74LSPO|管腳圖亠實(shí)驗(yàn)四 根本TTL門電路及其邏輯變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉根本的與門、與非門、或門、異或門、非門電路的邏輯功能測試方法。2. 掌握門電路的邏輯變換方法。、實(shí)驗(yàn)原理1 本實(shí)驗(yàn)中

18、采用的門電路的介紹 圖4-1、4-2、4-3、4-4是根本門電路 74LS04、74LS08、74LS32、74LS86的引腳圖和邏輯符號Vcc 北斗人 4Y 313 3A市冋冋冋冋冋rn)74LS04LJUJ ULJU LJV代 OA 6Y 5A BY 4A 4Y冋冋冋冋冋冋阿!74LS08LLlUJ I2JLJULJLJIB 1Y 2A 2B 2Y GMD實(shí) 圖4-1 74LS04管腳圖和邏輯符號實(shí) 圖4-2 74LS08管腳圖和邏輯符號7也411 4A 4Y 皿 3A JY円冋冋冋Finn74LS32U L2J Lil LULJLUlJIB iy 2A小I：)m1 1Vcc 4B 4A

19、4Y3A 3Y幣i rn 冋nrnLJL2J LULJULJLJ2B ?¥ GND¥ =實(shí) 圖4-3 74LS32管腳圖和邏輯符號實(shí) 圖4-4 74LS86管腳圖和邏輯符號圖。而74LS00的引腳圖和邏輯符號圖參見實(shí)驗(yàn)二的圖2-1。2.邏輯變換的根本公式和定理1常量之間的關(guān)系與運(yùn)算：0000101 00111或運(yùn)算：000011101111K1、K2、K3、K4，輸出接 L1。非運(yùn)算：1001注意：圖中缺省電源和地，但實(shí)驗(yàn)中一定要接。依據(jù)管腳圖可知，本實(shí)驗(yàn)中所用的5種2 根本公式0-1 律：A0AA11A1AA00互補(bǔ)律：AA1AA0等冪律：AAAAAA雙重否認(rèn)律：AA3

20、根本定理交換律：A BB AABBA結(jié)合律：(AB)CA(BC)(AB)CA(BC)分配律：A(BC)ABACABC(AB) (AC)A.BAB反演律摩根定律:ABAB三、實(shí)驗(yàn)儀器與器件序號-名稱及型號數(shù)量1.ELL- n型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱一只274LS00、74LS04、74LS08、74LS32、74LS86各一塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法F面是用上述幾個門電路實(shí)驗(yàn)中輸入信號 A、B、C、D接邏輯電平開關(guān)芯片均為14PIN，其中14腳接Vcc, 7腳接地GND。1. 用74LS00 只實(shí)現(xiàn)與門，圖見圖 4-5 14腳接Vcc、7腳接GND 。按圖在實(shí)驗(yàn)箱 中接線，確認(rèn)無誤后，接通電源。然后按表4-1

21、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并記錄在表格中。表4-1輸入端輸出端或、B-2' a&實(shí)圖4-5與邏輯的實(shí)現(xiàn)2.用74LS00 一只實(shí)現(xiàn)或非門，圖見圖ABL1亮火邏輯狀態(tài)000110114-6 14腳接Vcc、7腳接GND 。按圖在實(shí) 箱中接線，確認(rèn)無誤后，接通電源。然后按4-2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并記錄在表格中。& 3 表 4-Y1 =Y =3.用74LS00 一只實(shí)現(xiàn)異或門，圖見圖 按圖 在實(shí) 驗(yàn)箱 中接 線， 確認(rèn) 實(shí)驗(yàn)4-7 14 腳接 Vcc、7 腳接 GND 。Y邏狀態(tài)L2邏輯狀態(tài)實(shí)圖4-7異或門的實(shí)現(xiàn)0圖4-6或門、或非門的實(shí)現(xiàn)11無誤后，接通電源。然后按表4-3進(jìn)行驗(yàn)證，并記錄

22、在表格中。4.用74LS04、08、32各一塊組成圖 4-8的異或、4-9同或電路選做。要求：根據(jù)給出的管腳圖，事先在圖4-8、表4-34-9電路中標(biāo)出各管腳號。 按圖在實(shí)驗(yàn)箱中接線， 確認(rèn)無誤后, 接通電源。然后按表 4-4、表4-5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并記錄在表 格中。輸入端A表 4論輸入端0 0A 11 01 11 01 1輸出端L1邏輯亮滅;俞出端狀態(tài)L1邏輯亮滅狀態(tài)實(shí)圖4-8異或門的實(shí)現(xiàn)ri. 二 實(shí)圖4-9同或門的實(shí)現(xiàn)5.用74LS00 一只實(shí)現(xiàn)與或非門， 圖見圖4-10。按圖 在實(shí)驗(yàn)箱中接線，確認(rèn)無誤后，接通電源。然后按表 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并記錄在表格中。A &B C D-12j

23、131& 11實(shí)圖4-10與或非門的實(shí)現(xiàn)表4-5輸入端L1亮滅輸出端邏輯狀態(tài)00110101輸入Y1Y2ABCD狀態(tài)狀態(tài)000000010010001101000101101010111100110111101111表4-64-6Y16.用74LS86 一只和74LS00 一只實(shí)現(xiàn)半加功能，圖見圖4-11。按圖在實(shí)驗(yàn)箱中接線,確認(rèn)無誤后，接通電源。然后按表4-7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并記錄在表格中。74LS86實(shí)圖4-11半加器的實(shí)現(xiàn)輸入端輸出端ABYC00011011表4-7五、實(shí)驗(yàn)報告1. 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小結(jié)真值表、邏輯表達(dá)式、邏輯圖之間的換算規(guī)律。2. 總結(jié)使用與門、與非門、非門、或門、

24、異或門的經(jīng)驗(yàn)。六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)TTL集成電路的使用規(guī)那么，特別是閑置管腳的處理方法。2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中給出的電路圖及各芯片的管腳圖，實(shí)驗(yàn)前標(biāo)出圖中各管腳號。3. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)中給出的電路圖寫出各輸出函數(shù)的邏輯表達(dá)式并化簡為根本邏輯關(guān)系式。實(shí)驗(yàn)五 組合邏輯電路的設(shè)計與測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握組合邏輯電路的設(shè)計。2 用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計電路的邏輯功能。二、實(shí)驗(yàn)原理組合邏輯電路在邏輯功能上的特點(diǎn)是：電路在任何時刻的輸出僅取決于該時刻的輸入信號，而與這一時刻前電路的原始狀態(tài)沒有任何關(guān)系。其電路結(jié)構(gòu)根本上由邏輯門組成， 這種電路只有從輸入到輸出的通路， 沒有從輸出反應(yīng)到輸入的回路。 這種電路沒有記憶功能。 使用

25、中、 小規(guī)模集成電路來設(shè)計的組合電路是最常見的邏輯電路。-臺鑼一設(shè)計組合電路的一般步驟如圖 5-1所示。*真值表根據(jù)設(shè)計任務(wù)的要求建立輸入、輸出變量，并列出真值表。然后用邏輯代數(shù)或卡諾圖化簡 法求出簡化的邏輯表達(dá)式。并按實(shí)際選用邏輯門的類型修改邏輯表達(dá)式。根據(jù)簡化后的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，用標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)成邏輯電路。最后，用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證設(shè)計的正確性。三、實(shí)驗(yàn)儀器與器件序號名稱及型號數(shù)量1. ELL - n型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱一只2. 74LS00、74LS04、74LS20 各一塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1 驗(yàn)證題目1表決電路：用“與非門設(shè)計一個表決電路。當(dāng)四個輸入端中有三個或四個為“1 時，輸出端才為“

26、1 。設(shè)計步驟：根據(jù)題意列出真值表如表5-1所示，再填入卡諾圖表5-2中。由卡諾圖得出邏輯表達(dá)式，并演化成“與 非的形式Z= ABO BCH ACDF ABD表5-1輸入輸出ABCDZ00000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111110111111=ABCgBCDACDABC7aBcx000111100001111111101表5-2根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出用“與非門構(gòu)成的邏輯電路如圖5-2所示。用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證邏輯功能。 實(shí)驗(yàn)中的與非門選用三只74LS20,事先在圖5-2中標(biāo)出各管腳號。按圖連線，其中輸入端

27、A、B、C、D接至邏輯開關(guān)輸出插口K1K4,輸出端Z接LED電平顯示輸入插口 L1,確認(rèn)無誤后，方可開啟電源注意：每個芯片的14腳接VCC 7腳接GND。按真值表要求，逐次改變輸入變量，觀察輸出結(jié)果，驗(yàn)證邏輯功能，與表5-1進(jìn)行比擬，驗(yàn)證所實(shí) 圖5-2表決電路邏輯圖設(shè)計的邏輯電路是否符合。要求：事先自擬表格，實(shí)驗(yàn)中將結(jié)果填入表格中。表5-3輸送接收結(jié)論驗(yàn)證A BC DY0 00 010 00 110 01 010 01 110 10 000 10 110 11 000 11 111 00 001 00 101 01 011 01 111 10 001 10 101 11 001 11 112

28、輸血控制電路：人類有四種根本血型， A型、B型、AB型、0型。：0型血可以輸給任意血型，但他只能接收0型血。AB型血可以接收任意血型，但他只能輸給AB型血。A型血能輸給 A型或AB型，可接收 A型和0型血。B型血能輸給B型或AB型，可接收B型和0型血。根據(jù)這個實(shí)際問題， 要求用與非門包括非門設(shè)計最簡邏輯電路， 其輸入是一對欲進(jìn)行“輸送一接收的血型，當(dāng)符合上述規(guī)那么時，電路輸出丫=1，否那么Y =0o設(shè)計步驟：根據(jù)題意列出真值表如表 5- 3所示，再填入卡諾圖表 5- 4中。由卡諾圖得出邏輯表達(dá)式， 并化簡成“與非表達(dá)式。列真值表時，可用AB表示輸送端，CD表示接收端。00表示0型血，01表示B

29、型血，10表示A型血，11表示 AB型血。ndaBC0001111000111101111111011A( B D ) C ( B D )表5-4Y AB AD BC CD(B D)(A C)BDg AC根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出用“與非門和非門構(gòu)成的邏輯電 路如圖5- 3所示。最簡時僅用 74LS00、74LS04 各一只即 可。ACBD實(shí)圖5-3輸血控制電路用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證邏輯功能，按圖5-3接線，其 中輸入端A、B C、D接至邏輯開關(guān)輸出插口 K1K4,輸出端Y接LED電平顯示輸入插口 L8, 按真值表要求，逐次改變輸入變量， 觀察相應(yīng) 的輸出值，并填在表5-3的驗(yàn)證欄中，驗(yàn)證所 設(shè)計的邏輯電路是否符

30、合要求。2. 設(shè)計題目設(shè)計一個數(shù)字鎖，圖 5-4為示意圖。其中A、B、C、D是4個代碼輸入端，E為開鎖控 制輸入端。每把鎖都有規(guī)定的 4位代碼如1010等，可由實(shí)驗(yàn)者自定。一組代碼與一個具體電路對應(yīng)，修改密碼需要修改電路才能實(shí)現(xiàn)如果輸入代碼符合該鎖代碼，開鎖時E=1 ，鎖才能被翻開Y 1=1;如果不符合，開鎖時E=1,電路將發(fā)出報警信號丫2= 1 。當(dāng)然，當(dāng)E =0時，無論輸入代碼為何值，丫2、 丫2均為1。實(shí)驗(yàn)要求：使用最少的與非門實(shí)現(xiàn)以上功能。AB C DEQO O OO實(shí)圖5-4電子密碼鎖示意圖五、實(shí)驗(yàn)報告1. 畫出真值表、卡諾圖，化簡邏輯表達(dá)式，畫出設(shè)計的電 路圖。2 對所設(shè)計的電路進(jìn)

31、行實(shí)驗(yàn)測試，記錄測試結(jié)果。六、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求設(shè)計組合電路，并根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件畫出邏輯圖。-a *1加 , LJl輸實(shí)圖&-1Ac Al4選i數(shù)據(jù)選揮器示意因6-2，功能如表 6-1。選擇控制端地址端為A2Ao,按二進(jìn)制譯碼，從8個輸入數(shù)據(jù)D0D7中，選擇一個需實(shí)驗(yàn)六數(shù)據(jù)選擇器及其應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握中規(guī)模集成數(shù)據(jù)選擇器的邏輯功能及使用方法。2. 學(xué)習(xí)用數(shù)據(jù)選擇器構(gòu)成組合邏輯電路的方法。、實(shí)驗(yàn)原理數(shù)據(jù)選擇器又叫“多路開關(guān)。數(shù)據(jù)選擇器在地址碼或叫選擇控制 信號的控制下，從幾個數(shù)據(jù)輸入中選擇一個并將其送到一個公共的輸出端。數(shù)據(jù)選擇器的功能類似一個多擲開關(guān)，如圖6-1所示，

32、圖中有四路數(shù)據(jù) DoD, 通過選擇控制信號 Ai> Ao 地址碼從四路數(shù)據(jù)中選中某 一路數(shù)據(jù)送至輸出端 Q數(shù)據(jù)選擇器為目前邏輯設(shè)計中應(yīng)用十分廣泛的邏輯部件，它有2選1、4選1、8選1、16選1等類別。 數(shù)據(jù)選擇器的電路結(jié)構(gòu)一般由與或門陣列組成，也有用傳輸門開關(guān)和門電路混合而成的。1 八選一數(shù)據(jù)選擇器 74LS15174LS151為互補(bǔ)輸出的8選1數(shù)據(jù)選擇器，引腳排列如圖D斗 Pa C7 Ao 人i A；、74LS1?1DgQ S cnl122467s£F1卜 11 H1> 1, 11實(shí) 圖6-2 74LS151管腳圖要的數(shù)據(jù)送到輸出端 Q S為使能端，低電平有效。使能端S

33、 = 1時，不管AAo狀態(tài)如何，均無輸出Q= 0, Q= 1,多路開關(guān)被禁止。使能端S=o時，多路開關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼 A2Ao的狀態(tài)選擇DoD中某一個通道的數(shù)據(jù)輸送到輸 出端Q女口： AA1Ao= ooo,那么選擇Do數(shù)據(jù)到輸出端，即 Q= Do。AA1Ao= oo1,那么選擇D數(shù)據(jù)到輸出端，即 Q= D,其余類推。QA2 A1 Ao DoArAoDrA2 A1 Ao D 2A2 A1AoD 3A2 A1 Ao D4A2 A1Ao D5A2 A1 Ao D6A2 Al Ao D7表6-1輸入輸出SAA1AQQL1顯示1XXX01 -0000D0D00001DD10010D2D20011D

34、3D30100D4D40101D5D50110D6D60111D7D72. 雙四選一數(shù)據(jù)選擇器74LS153所謂雙4選1數(shù)據(jù)選擇器就是在一塊集成芯片上有兩個4選1數(shù)據(jù)選擇器。引腳排列如圖6-3，功能如表6-2。Tcc 2S A2Dj 2T22029S74LS15SIS Ai ID； lDj lDi IDq 1Q wd實(shí) 圖6-3 74LS153管腳圖SA1AQ1XX0000Db001Di010D2011Db表6-2輸入輸出1S、2S為兩個獨(dú)立的使能端；A、A為公用的地址輸入端；1Db1D3和2D)2D3分別為兩個4選1數(shù)據(jù)選擇器的數(shù)據(jù)輸入端；Q、Q為兩個輸出端。1) 當(dāng)使能端1S ( 2S)=

35、 1時，多路開關(guān)被禁止，無輸出，Q= 0。2) 當(dāng)使能端1S ( 2S)= 0時，多路開關(guān)正常工作，根據(jù)地址碼A、A的狀態(tài)，將相應(yīng) 的數(shù)據(jù)DoD送到輸出端Q。如：A A= 00,那么選擇Do數(shù)據(jù)到輸出端，即Q= Db。A1A0= 01，那么選擇Di數(shù)據(jù)到輸出端，即Q= D,其余類推。QA AjD。AAbD1A Ao D2AAoD3數(shù)據(jù)選擇器的用途很多，例如多通道傳輸，數(shù)碼比擬，并行碼變串行碼， 以及實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)等。3. 數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用一實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)例1:用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實(shí)現(xiàn)函數(shù)F AB AC BC解：采用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151可實(shí)現(xiàn)任意三 輸入變量的組合邏輯函數(shù)。根據(jù)

36、函數(shù)表達(dá)式列出函數(shù) F的功能表，如表 6-3 所示，將函數(shù)F功能表與8選1數(shù)據(jù)選擇器的功能表相 比擬，可知：將輸入變量 C B A作為8選1數(shù)據(jù)選擇 器的地址碼A2、A、A,使8選1數(shù)據(jù)選擇器的各數(shù)據(jù) 輸入D0D7分別與函數(shù)F的輸出值一一相對應(yīng)， 可以導(dǎo) 出：只要 AA1Ao= CBA且 D= D= 0輸入輸出CBAF00000011010101111001101111011110D 1 = D2 = Db= D4 = D5= Db= 1那么8選1數(shù)據(jù)選擇器的輸出 Q便實(shí)現(xiàn)了函數(shù)F AB AC BC接線圖如圖6-4所示。p1AoQAAi74LS151S匚一2比巧衛(wèi)込比巫耳1 I1 I |“ r

37、 一ljLULLI 1團(tuán)& 7用B選1數(shù)變擇黑 實(shí)現(xiàn)F=直百+BAF000011101110表6-4結(jié)論：當(dāng)采用具有n個地址端的數(shù)據(jù)選擇實(shí)現(xiàn) n變量的邏輯函數(shù)時，應(yīng)將函數(shù)的輸入變量加到數(shù) 據(jù)選擇器的地址端A,選擇器的數(shù)據(jù)輸入端D 根據(jù)函數(shù)F輸出值來賦值。例2 :用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151實(shí)現(xiàn)函數(shù) f aB Ab解：首先列出函數(shù)F的功能表如表6-4所示。然后將A、B加 到地址端A、Ao,而A接地，由表6-4可見，將D、D2接“ 1及 Do、D接地，其余數(shù)據(jù)輸入端 。D7都接地，那么8選1數(shù)據(jù)選擇器的 輸出Q便實(shí)現(xiàn)了函數(shù) F AB BA結(jié)論：當(dāng)函數(shù)輸入變量數(shù)小于數(shù)據(jù)選擇器的地址端A時

38、，ABA jAiQ74LS151SC人2D口 D Dg Da D4 % D& Df11 L 1a P!1-應(yīng)將不用的地址端及不用的數(shù)據(jù)輸入端D都接地。接線圖如圖6-5所示。1實(shí)U6-5合咗1數(shù)據(jù)薩揮器F = AB 中 Ab161514B id 11| 10 g讚00 2S Aq2D 2 D £ 2 Dq 2 Q)74LS153IS /lj lDg lDj IDj IDqW qw1234567JLC+5V E實(shí)用選L數(shù)售選釋器實(shí)規(guī)F 孑 ABC+ABC 十 ASG+A&C： 17例3 :用4選1數(shù)據(jù)選擇器74LS153實(shí)現(xiàn)函數(shù)： F ABC ABC ABC ABC 解：

39、函數(shù)F的功能如表6-5所示表6-5輸入輸出ABCF00000010010001111000101111011111輸入輸出中選 數(shù)據(jù)端ABCF000100D0= 0010101D = C100101D2= C110111Db= 1表6-6函數(shù)F有三個輸入變量 ABC,而數(shù)據(jù)選擇器有兩個地址端Ai、A少于函數(shù)輸入變量個數(shù)，在設(shè)計時可任選 A接A，B接A。將函數(shù)功能表改畫成表 6-6形式，可見當(dāng)將輸入變量 ABC 中A B接選擇器的地址端 A、Ao，由表6-6不難看出：Db= 0, D i= D2= C, D 3= 1。那么4選1數(shù)據(jù)選擇器的輸出，便實(shí)現(xiàn)了函數(shù)F ABC ABC ABC ABC 接

40、線圖如圖6-6所示。結(jié)論：當(dāng)函數(shù)輸入變量大于數(shù)據(jù)選擇器地址端A時，可能隨著選用函數(shù)輸入變量作地址的方案不同，而使其設(shè)計結(jié)果不同，需對幾種方案比擬，以獲得最正確方案。三、實(shí)驗(yàn)儀器與器件序號名稱及型號數(shù)量1.ELL - H型數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱一只2.74LS151、74LS153各一塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法1 測試數(shù)據(jù)選擇器74LS151的邏輯功能按圖6-7接線，地址端 Az、A、Ao、使能端S接邏輯 電平開關(guān)K1K4,數(shù)據(jù)端DbD、依次接1Hz信號，輸 出端Q接LED顯示器L1,根據(jù)74LS151功能表來安排1Hz 信號的接法，逐項進(jìn)行測試，記錄測試結(jié)果。測試安排： 對應(yīng)D的地址和其它地址各測一組數(shù)據(jù)以

41、驗(yàn)證數(shù)據(jù)選擇 功能。2 測試74LS153的邏輯功能測試方法及步驟同上，記錄之。3. 在例2或例3中任選一題進(jìn)行驗(yàn)證。4. 用8選1數(shù)據(jù)選擇器74LS151設(shè)計四輸入多數(shù) 表決電路參考例31寫出設(shè)計過程真值表見表5-1 +57KI K2 K3VG0嗎 Pb g Aq Ai Ag74LS15LDg D1 D° Q Q S 詹e234678I1 1>d»c11按按接IHe LI K4實(shí)U&-7 74LS151if輯功ig測謚2) 畫出接線圖3) 驗(yàn)證邏輯功能 五、實(shí)驗(yàn)報告進(jìn)行邏輯功能測1. 用數(shù)據(jù)選擇器對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計、寫出設(shè)計全過程、畫出接線圖、 試；2. 總

42、結(jié)實(shí)驗(yàn)收獲、體會。六、預(yù)習(xí)要求1 復(fù)習(xí)數(shù)據(jù)選擇器的工作原理。2 用數(shù)據(jù)選擇器對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中各函數(shù)式進(jìn)行預(yù)設(shè)計。實(shí)驗(yàn)七 根本觸發(fā)器的功能測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握根本RS JK、D和T觸發(fā)器的邏輯功能。2. 掌握集成觸發(fā)器的邏輯功能及使用方法。3. 了觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理觸發(fā)器具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)“T和“ 0，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，它是一個具有記憶功能的二進(jìn)制信息存貯器件， 是構(gòu)成各種時序電路的最根本邏輯單元。1 根本RS觸發(fā)器圖7-1為由兩個與非門交叉耦合構(gòu)成的根本RS觸發(fā)器，它是無時鐘控制、低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器。根本

43、RS觸發(fā)器具有置“ 0、置“ 1和“保持三種功能。通常稱Sd為置“ 1端，因?yàn)镾d = 0 (Rd= 1)時觸發(fā)器被置“ 1 ；Rd為置“ 0端，因?yàn)镽d = 0 (Sd= 1)時觸發(fā)器被置“ 0；當(dāng)Sd = Rd = 1時狀態(tài)保持；Sd = Rd = 0時，觸發(fā)器狀態(tài)不定，應(yīng)避 免此種情況發(fā)生。表7-1為根本RS觸發(fā)器的功能表。根本RS觸發(fā)器。也可以用兩個“或非門組成，此時為高電平觸發(fā)有效。Q輸入輸出功能SdRdQn1Qn10110置11001置011Qn_ nQ保持0000禁用表7-1JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為2 JK觸發(fā)器在輸入信號為雙端的情況下， JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強(qiáng)

44、的一種觸發(fā) 器。本實(shí)驗(yàn)采用74LS112雙JK觸發(fā)器，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。引腳功能及邏輯符號 如圖7-2所示。Qn 1 JQn KQnJ和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā) 器狀態(tài)更新的依據(jù)。Q與Q為兩161514BJ10IUGC 1:1CF12Rd2CP2K 2J 2Sb2Q74LS112K 1J 1SD IQ IQ 2Q(W1 23fc41i*E7g11實(shí)圖7-2 74LS112雙JK觸發(fā)器管腳圖及邏輯符號_20£j)J CF K Rj個互補(bǔ)輸出端。通常把 Q = 0、Q =1的狀態(tài)定為觸發(fā)器“ 0狀態(tài)；而把Q = 1, Q = 0定為“ 1狀態(tài)。下降沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的功能如表 7-

45、2。表7-2輸入輸出功能SDRdCPJKQn尹01XXX10置110XXX01置000XXX00禁用11J00Qn_ nQ保持11J1010置111J0101置011J11了Qn翻轉(zhuǎn)11XXQnQn保持注：X 衛(wèi)意態(tài)高到低電平跳變f 低到高電平跳變Qn(Q“)一現(xiàn)態(tài)Q 1 ( Qn 1 )次態(tài) $不定態(tài)JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲器，移位存放器和計數(shù)器。3. D觸發(fā)器在輸入信號為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為Qn 1 = Dn，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在 CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時鐘到來前 D端的狀態(tài)。D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信

46、號的存放，移位存放,分頻和波形發(fā)生等。有很多種型號可供選用以滿足各種用途和需要。如雙 D 74LS74、四D 74LS175、六D74LS174等。圖7-3為雙D 74LS74的引腳排列及邏輯 符號。功能如表7-3。4| Jti1110:1)1fcc ZRjj 2D 2CP 2Sn 2Q 2Q74LS74ID 1CP1SE IQ 15 GWD12J3i4卜 15r：> 17J輸入輸出SdRdCPDQn 1Qn 101XX1010XX0100XX0011f11011f00111JXQn表7-3實(shí) E7-3 741574引腳排列廉遲握符號4.觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換 (本局部內(nèi)容是為實(shí)驗(yàn)八準(zhǔn)備，

47、放在此處以保持觸發(fā)器內(nèi)容的完整性)在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中， 每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。IWT觸發(fā)器客 圖了-4 JK觸境器轉(zhuǎn)換討T、T需峨器獲得具有其它功能的觸發(fā)器。 k兩端連在一起，并認(rèn)它為 觸發(fā)器。如圖7-4(a)所示，Qn 1 TQ TQnT觸發(fā)器的功能如表但可以利用轉(zhuǎn)換的方法例如將JK觸發(fā)器的J、T端，就得到所需的 T 其狀態(tài)方程為：7-4。輸入輸出SdRdCPTQn+101XX110XX011J0Qn11J1Qn表7-4由功能表可見，當(dāng)T = 0時，時鐘脈沖作用后， T觸發(fā)器的T其狀態(tài)保持不變；當(dāng) T=1時，時鐘脈沖作用后，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，假設(shè)將端置“1如圖7-4(b)所示，即得T'觸發(fā)器。在T'觸發(fā)器的CP端每來一個CP脈沖信號，觸 發(fā)器的狀態(tài)就翻轉(zhuǎn)一次，故稱之為反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，廣泛用于計數(shù)電路中。同樣，假設(shè)將D觸發(fā)器 端與D端相連，便轉(zhuǎn)換成 T'觸發(fā)器。如圖7-5所示。JK觸發(fā)器也可轉(zhuǎn)換為 D觸發(fā)器，如圖7-6。實(shí)E 7-