(完整word版)數(shù)字實驗一門電路邏輯功能與測試

1、實驗一門電路邏輯功能及測試一、實驗?zāi)康模?. 熟悉常用集成門電路的邏輯功能及測試方法。2. 熟悉各種門電路的管腳排列，進一步熟悉仿真軟件和數(shù)字試驗箱的使用。3 學(xué)習(xí)利用與非門組成其它邏輯門電路并驗證其邏輯功能。二、實驗儀器及設(shè)備1. 數(shù)字電路實驗箱2. 萬用表3. 集成芯片：74LS00 2輸入端四與非門 2片74LS86 2輸入端四異或門 1片三、實驗原理1. TTL集成電路的輸入端和輸出端均為三極管結(jié)構(gòu)， 所以稱作三極管、三極 管邏輯電路(Transistor-Transistor Logic )簡稱TTL電路。54系列的TTL電路 和74系列的TTL電路具有完全相同的電路結(jié)構(gòu)和電氣性能參

2、數(shù)。所不同的是54系列比74系列的工作溫度范圍更寬，電源允許的范圍也更大。 74系列的工 作環(huán)境溫度規(guī)定為0700C,電源電壓工作范圍為5V±5%V，而54系列工作環(huán) 境溫度規(guī)定為-55 ±1250C，電源電壓工作范圍為5V±10%V。54H與74H,54S與74S以及54LS與74LS系列的區(qū)別也僅在于工作環(huán)境 溫度與電源電壓工作范圍不同，就像 54系列和74系列的區(qū)別那樣。在不同系 列的TTL器件中，只要器件型號的后幾位數(shù)碼一樣，則它們的邏輯功能、外形 尺寸、引腳排列就完全相同。TTL集成電路由于工作速度高、輸出幅度較大、種類多、不易損壞而使用 較廣，特別對我

3、們進行實驗論證，選用TTL電路比較合適。因此，本實訓(xùn)教材大多采用74LS(或74)系列TTL集成電路，它的電源電壓工作范圍為 5V±5%V， 邏輯高電平為“ T時2.4V，低電平為“ 0”時W 0.4V。2. 集成邏輯門有許多種，如：與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、異或門等等。但其中與非門用途最廣，74LS00是“TTL系列”中的與非門，是四-2輸入與非門電路，即在一塊集成電路內(nèi)含有四個獨立的與非門。每 個與非門有2個輸入端。3. 利用與非門可以組成其它許多邏輯門。要實現(xiàn)其它邏輯門的功能，只要 將該門的邏輯函數(shù)表達式化成與非-與非表達式，然后用多個與非門連接起來就 可以達

4、到目的。例如，要實現(xiàn)或門 Y=A+B，根據(jù)摩根定律，或門的邏輯函數(shù)表 達式可以寫成：丫="，可用三個與非門連接實現(xiàn)。四、實驗室操作實驗內(nèi)容:1 測試與非門的邏輯功能：(1) .首先將集成電路芯片 74LS00插在實驗箱上，取一根導(dǎo)線將芯片的14管腳和試驗箱上的5V直流電壓輸出端相連，再取一導(dǎo)線將芯片的7管腳與試驗箱上的地端相連。然后從此芯片中任選一個與非門，將它的兩個輸入端A、B分別與實驗箱邏輯電平輸出插孔連接， 每個插孔下方都對應(yīng)一個撥動開關(guān)，用于控 制此孔輸出電平為“ 1”或“0”。輸出端Q和試驗箱上任一個發(fā)光二極管相連。 測試電路如圖4.1所示。圖4.1與非門邏輯功能測試(2)

5、 .當(dāng)輸入端A、B的輸入電平分別為表4.1中情況時，用萬用表分別測出 輸出端Q對地的電壓值，萬用表的連接方法如圖4.1所示：其中紅表筆接輸出端 Q,黑表筆接實驗箱的地端。測量電壓的同時觀察發(fā)光二極管的狀態(tài)，發(fā)光二極 管亮?xí)r，表示Q端邏輯狀態(tài)為“ 1”，發(fā)光二極管滅時，表示Q端邏輯狀態(tài)為“0” 將測試結(jié)果填入表4.1中。表 4.1：輸入端輸出端QAB電壓(V)邏輯狀態(tài)000110112.測試四2輸入異或門74LS86的邏輯功能(1).首先將集成電路芯片74LS86插在實驗箱上，取一根導(dǎo)線將此芯片的14 管腳和試驗箱上的5V直流電壓輸出端相連，再取一導(dǎo)線將此芯片的7管腳與試 驗箱上的地端相連。然后

6、從此芯片中任選一個異或門， 進行邏輯功能的測量，測 量電路連接方法同上一步與非門的測量。異或門邏輯功能測量電路如圖 4.2所 示。圖4.2異或門的邏輯功能測試(2).測量步驟同上一步與非門的測量。按照表 4.2改變輸入端電平，將測 量結(jié)果填入表4.2中。表4.2輸入端輸出端QAB電壓(V)邏輯狀態(tài)000110113用與非門組成其它功能門電路:(1).用與非門組成與門1) 與門的邏輯函數(shù)表達式Q A?B可以寫成：Q A?B。按此表達式可知兩個與非門即可組成與門。邏輯電路圖如圖4.3所示。2) 在74LS00中任意選兩個與非門按圖4.3連接電路，輸入端 A B接邏輯 電平開關(guān)，輸出端Q接發(fā)光二極管

7、，撥動邏輯開關(guān)，觀察發(fā)光二極管的亮與滅， 測試其邏輯功能，結(jié)果填入下表 4.3中。圖4.3與門電路連接圖表4.3 與門測量結(jié)果輸入端輸出端QAB邏輯狀態(tài)（實測）邏輯狀態(tài)（理論）00011011（2）.用與非門組成或門：1）.根據(jù)摩根定律，或門的邏輯函數(shù)表達式Q A B，可以寫成：Q XI , 因此，可以用三個與非門組成或門。2）.畫出實驗電路圖，自擬實驗步驟，并在實驗箱上連好實驗電路，利用邏輯電平開關(guān)給出輸入端的高低電平，利用發(fā)光二極管亮或滅確定輸出端 Q的邏輯 狀態(tài)。將檢測電路的輸入和輸出結(jié)果，填入表 4.4中。表4.4：或門測量結(jié)果輸入端輸出端QAB邏輯狀態(tài)（實測）邏輯狀態(tài)（理論）00011011（3）.用與非門組成異或門：1）.異或門的邏輯函數(shù)表達式Q A B，可以寫成:Q AB AB AB?AB。由此可知用5個與非門即可組成異或門2）在實驗箱上用2片74LS00按照以上表達式組成如圖4.4所示電路。其 中A、B兩個輸入端分別接入邏輯電平開關(guān)；輸出端 Q接到實驗箱任意一個發(fā) 光二極管對應(yīng)的接線孔，用以觀察輸出電平的高低。Q圖4.4與非門組成異或門3）.按以下表4.5要求，分別扳動輸入端 A、B的兩個撥動開關(guān)，設(shè)置電路輸入端的4種邏輯狀態(tài)，觀察并記錄指示燈的發(fā)光情況，將測量結(jié)果填入表4.4中。表4.5：異或門測量結(jié)果輸入端輸出端QAB邏輯狀態(tài)（實測）邏輯狀態(tài)