數(shù)字電路試驗(yàn)

1、2005.3熟悉電子實(shí)驗(yàn)箱的功能及使用方法。認(rèn)識集成電路的型號、外形和引腳排列學(xué)習(xí)在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的方法。掌握邏輯門電路邏輯功能的測試、使用的基本方法。掌握邏輯門電路的替換方法。邏輯門電路是最基本的邏輯元件，它能實(shí)現(xiàn)最基本的邏輯功能，即其輸入與輸出之間存在一定的邏輯關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中提供的集成塊為74LS系列的低功耗肖特基TTL電路和74HC系列高速CMOS電路，它們在邏輯上兼容，但具體物理參數(shù)不同，在實(shí)驗(yàn)中采用統(tǒng)一電源5V；經(jīng)實(shí)際測定可以直接互接，但有些條件下要通過接口互接，在74LS門電路驅(qū)動74HC門電路時(shí)，要測量輸出高電平電壓是否夠高，實(shí)際測量值要3.5V。而74HC門電路驅(qū)動74LS

2、門電路時(shí)，扇出系數(shù)較小，小于10。本次實(shí)驗(yàn)是在門電路的輸入端輸入不同的電壓時(shí)，表示輸入不同的邏輯電平。輸出端輸出不同電壓，表示輸出不同邏輯電平。測量輸入、輸出電壓變化與邏輯電平的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)輸出電平與輸入電平關(guān)系，以確定門電路的邏輯功能。 特性符號/單位74LS74ALS74HC74HCT輸出低電平驅(qū)動門電路輸出電壓VoL(max)/V 0.50.40.10.1輸入電壓ViL(max)/V 0.80.81.00.8輸出高電平驅(qū)動門電路輸出電壓VoH(min)/V 2.72.74.94.9輸入電壓ViH(min)/V 2.02.03.52.0輸入電流I IiH(max)/mA0.020.020

3、.0010.001I IiL(max)/ mA0.40.10.0010.001輸出電流I IoH(max)/ mA0.40.444I IoL(max)/ mA884474LS芯片在負(fù)載少時(shí)，實(shí)際輸出高電平的電壓是3.6V，可以直接驅(qū)動74HC芯片，但負(fù)載高和頻率高時(shí)會出錯(cuò)。在實(shí)驗(yàn)箱上會遇到各種實(shí)際問題，比原理上復(fù)雜，操作不當(dāng)會引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，在實(shí)驗(yàn)箱上會遇到各種實(shí)際問題，比原理上復(fù)雜，操作不當(dāng)會引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正確，還會損壞儀器設(shè)備和元器件，要注意以下事項(xiàng)。還會損壞儀器設(shè)備和元器件，要注意以下事項(xiàng)。1.實(shí)驗(yàn)開始前，清理實(shí)驗(yàn)箱上引線后，打開電源，如電源指示有問題，向教師報(bào)告。電源指示電源指示電

4、源線接法2.接線時(shí)仔細(xì)檢查是否有電源短路、正確接地，檢查接線正確后才可開啟電源，如發(fā)現(xiàn)電源指示燈滅掉，立即關(guān)掉電源，檢查是否電源短路。3.禁止帶電接線禁止帶電接線：新接電路和對線路進(jìn)行重新接線時(shí)，應(yīng)關(guān)掉實(shí)驗(yàn)箱的電源，以防損壞元件和實(shí)驗(yàn)箱。4.插、拔連線時(shí)，要抓住導(dǎo)線的插頭要抓住導(dǎo)線的插頭，不可以拉線，以免損壞導(dǎo)線，開始接線前，需要先測量導(dǎo)線內(nèi)部是否導(dǎo)通。5. 門電路的輸出端的處理：（由于門電路輸出阻抗很小，負(fù)載過小時(shí)會被燒壞。）輸出端不可以直接并聯(lián)（短接）使用，需經(jīng)過門電路并聯(lián)，但可以懸空，OC門和三態(tài)門除外。不能直接接地或接電源，須加幾百以上的電阻作為負(fù)載，具體數(shù)值需根據(jù)實(shí)際電路計(jì)算。接指示

5、燈時(shí)，最好經(jīng)1k 電阻由三極管放大后驅(qū)動指示燈。6.閑置輸入端的處理：（不要懸空，不然會產(chǎn)生干擾，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對CMOS電路輸入引腳懸空時(shí)容易損壞。）對于與門/與非門：應(yīng)接高電平，也可并聯(lián)（不可超出前一級門的扇出能力），不可以接低電平。A=A1對于或門/或非門：應(yīng)接低電平，也可并聯(lián)（不可超出前一級門的扇出能力），不可以接高電平。A=A+0對于其他類型電路，以不影響邏輯關(guān)系為原則接不同電平，建議少用并聯(lián)法，以防止前級電路驅(qū)動能力不夠。7.在實(shí)驗(yàn)箱上接線時(shí)，先畫出原理圖，標(biāo)上接線的引腳號，按圖接線。8.做完實(shí)驗(yàn)，需經(jīng)老師檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后關(guān)閉電源，將實(shí)驗(yàn)箱整理好，才可離開。9.上實(shí)驗(yàn)課前，必須預(yù)

6、習(xí)并寫好預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄好原始數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)完成后認(rèn)真寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告，做下次實(shí)驗(yàn)前交上，一份也不能少一份也不能少。與非門邏輯功能測試。用與非門控制信號輸出。組合電路邏輯功能測試。利用與非門組成其它邏輯門電路。2輸入與非門組成或門。用2輸入與非門組成與門 Y=AB用2輸入與非門組成同或門 Y=A B 2選1用2輸入與非門組成異或門 Y=A B 設(shè)計(jì)一個(gè)4位二進(jìn)制數(shù)為密碼的數(shù)字密碼鎖。電源輸出單脈沖源電平指示電平輸入各種引腳數(shù)的集成塊插座數(shù)碼顯示連續(xù)脈沖源電源輸入插分立元件插分立元件接地輸出各檔固定連續(xù)脈沖，1k10kHz頻率可調(diào)連續(xù)脈沖。電平(數(shù)據(jù))開關(guān)電平指示單脈沖源分正、負(fù)單脈沖。找到集成塊找

7、到集成塊74HC20或或74LS20，其引腳圖如左圖。缺口或標(biāo)志第其引腳圖如左圖。缺口或標(biāo)志第一腳的小點(diǎn)朝左，則左下方是第一腳的小點(diǎn)朝左，則左下方是第1腳，引腳號逆時(shí)針數(shù)。腳，引腳號逆時(shí)針數(shù)。第1腳第7腳第8腳第14腳導(dǎo)線插孔和集成塊座導(dǎo)線插孔和集成塊座集成塊插座與導(dǎo)線插座號碼一致則相通。1號腳導(dǎo)線插孔和集成塊引腳導(dǎo)線插孔和集成塊引腳集成塊引腳數(shù)與集成塊插座一致時(shí)，引腳號導(dǎo)線插座號碼一致則相通1號腳7號腳導(dǎo)線插孔和集成塊引腳導(dǎo)線插孔和集成塊引腳集成塊引腳數(shù)與集成塊插座一致時(shí)，引腳號導(dǎo)線插座號碼不一致不一致。1號腳7號腳8號腳插座的8、9號腳未使用第一步第一步找到74LS20或74HC20集成塊

8、一、與非門邏輯功能測試一、與非門邏輯功能測試目的：目的：通過對四輸入與非門的邏輯功能測試，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)箱使用，利用集成塊在實(shí)驗(yàn)箱上實(shí)現(xiàn)電路的方法、注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟選用元器件74LS20或74HC20集成塊一片。按圖1-3門電路測試原理圖接線。測試并將結(jié)果記錄到4輸入與非門測試表（表1-1）中。體會電平與電壓關(guān)系，對比其它同學(xué)的測試數(shù)據(jù)，了解COMS與TTL區(qū)別。操作提示操作提示邏輯輸入接電平開關(guān)，接通5V電源為高電平（指示燈亮），接通“地”為低電平。邏輯輸出接發(fā)光二極管，指示燈亮?xí)r輸出高電平，滅時(shí)輸出低電平。測量輸出不同電平的電壓，記錄到表1-1，電壓值在輸出引腳處測量。原理圖中發(fā)光二極

9、管上接的電阻和“地”，在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部已接好，不需要接。第二步第二步接上集成塊的電源，如用到多個(gè)集成塊，每塊集成塊都要接上電源。注意：電源包括5V和“地”，缺一不可。第三步第三步接輸入接輸入A：引腳1連線到電平開關(guān)A。&第四步第四步接輸入接輸入B：引腳2連線到電平開關(guān)B。&第五步第五步接輸入接輸入C、D：引腳4連線到電平開關(guān)C。引腳5連線到電平開關(guān)D。引腳3為空腳。&第六步第六步接輸出接輸出Y：引腳6連線到電平指示。在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部已接好相關(guān)電路，我們只要接到電平指示的輸入即可。&第七步第七步1、打開電源2、根據(jù)表1-1的輸入值，撥動電平開關(guān)，觀察電平指示燈，并記錄。3

10、、在輸出端測量不同輸出電平的電壓，并記錄。&輸入端輸出端Y輸入端輸出端YA B C D電壓(V)邏輯狀態(tài)A B C D電壓(V)邏輯狀態(tài)0 0 0 00 1 0 10 0 0 10 1 1 00 0 1 01 0 0 10 0 1 11 1 1 00 1 0 01 1 1 1第七步第七步4、根據(jù)表1-1的輸入值，撥動電平開關(guān)，觀察電平指示燈，并記錄。5、在輸出端測量不同輸出電平的電壓，并記錄。第八步第八步分析測試數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。分析測試數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。操作步驟操作步驟1.找到7400集成塊。2.接好電源。3.接S輸入4.空閑輸入引腳接1。5.第1門電路輸出接第2門電路的輸入。接5V得到

11、邏輯1，通過串接減少引線長度。輸出引腳直接接通到輸入引腳。&操作步驟操作步驟6.接1Hz脈沖輸入。7.接輸出到電平指示。8.檢查電路。9.打開電源。10. S開關(guān)置 0 時(shí)觀察輸出。11. S開關(guān)置 1 時(shí)觀察輸出。&操作步驟操作步驟11. S開關(guān)置 1 時(shí)觀察輸出。&操作步驟操作步驟12. 為了便于觀察脈沖輸入和輸出之間的同步關(guān)系，可以將原來接脈沖輸入的導(dǎo)線接到開關(guān)，用開關(guān)手動產(chǎn)生脈沖。13. 體會S開關(guān)所起的作用。14. 根據(jù)指導(dǎo)書的問題，改變電路，驗(yàn)證自己設(shè)計(jì)的電路。&13112345131211109812362腳接腳接+5Vl 找到內(nèi)有2輸入與非門的7

12、400集成塊，每塊集成塊內(nèi)部有4個(gè)與非門，共需2片。l 原理圖中的門電路與集成塊內(nèi)的門電路建立對應(yīng)關(guān)系。l 根據(jù)原理圖和集成塊引腳圖畫出接線圖?？梢栽谠韴D上標(biāo)上引腳號作為簡易接線圖。l 先接每塊集成塊的電源。l 按圖從輸入到輸出、從左到右接線。l 根據(jù)輸入的不同組合測試電路的邏輯功能。324211+5V4ZYBA&用2輸入與非門74LS00（或74HC00）集成塊組成非門。l寫出轉(zhuǎn)換公式：Y=l畫出如下原理圖：A =AA =1ABA用2輸入與非門組成或門l轉(zhuǎn)換公式如下：Y=A+B=畫出原理圖，接線驗(yàn)證，填寫真值表，分析結(jié)果。 =BA 輸 入 輸出 A BY 0 0 0 1 1 0 1 1表1-3 用與非門組成 門&l兩個(gè)輸入是否相同(00或11)，直接使用異或門。l多個(gè)電平輸入中只要有一個(gè)電平有效時(shí)就輸出一個(gè)指示的方法。1、多個(gè)輸入正常為高電平，只要有一個(gè)是低電平時(shí)就輸出一個(gè)指示，使用與門。2、多個(gè)輸入正常為低電平，只要有一個(gè)是高電平時(shí)就輸出一個(gè)指示，使用或門。&00XXX111XXX7486中有4個(gè)異或門，異或門的非是通或門。7404中有6個(gè)非門。7432中有4個(gè)或門。二輸入或門擴(kuò)展：Y=(A