數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書(學(xué)生版)

1、數(shù)字電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書一、 實驗?zāi)康臄?shù)字邏輯是一門實踐性、工程性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課。因此，不僅要重視理論教學(xué)，更要注重實踐技能的培養(yǎng)和訓(xùn)練。 實驗是本課程的重要組成部分，通過實驗，使學(xué)生學(xué)會查閱產(chǎn)品手冊、擬定實驗方案、選擇與配置實驗設(shè)備、查明與排除故障和分析實驗現(xiàn)象等。從而鞏固、加深和拓寬學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，培養(yǎng)分析、設(shè)計和調(diào)試數(shù)字系統(tǒng)的能力。二、實驗程序 通過邏輯設(shè)計實驗，可驗證設(shè)計思想，測試和調(diào)整電路的輸入、輸出關(guān)系，進(jìn)一步完善電路的邏輯功能。實驗的一般程序是： 1實驗準(zhǔn)備 實踐證明，實驗前的準(zhǔn)備工作做得越充分，則實驗成功的可能性就越大。因此，不可忽視實驗前的準(zhǔn)備，實驗前應(yīng)做好如下工作。

2、實驗者應(yīng)根據(jù)實驗?zāi)康?、要求及?nèi)容，認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)的理論知識，并寫出滿足實驗內(nèi)容要求的邏輯函數(shù)表達(dá)式。 根據(jù)實驗所提供的集成電路組件，將輸出函數(shù)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)男问健?寫實驗預(yù)習(xí)報告。 實驗預(yù)習(xí)報告是實驗操作的依據(jù)，要求報告盡可能寫得簡潔，思路清楚，一目了然。實驗預(yù)習(xí)報告以實驗邏輯圖為主，附以簡要的文字說明，并擬定好實驗步驟以及記錄實驗結(jié)果的有關(guān)表格。 2布線 實驗準(zhǔn)備工作完畢后，就要動手將邏輯電路圖變?yōu)閷嶋H電路。在布線前，必須校準(zhǔn)集成電路組件兩排引腳的距離，使之與實驗臺的通用邏輯測試板上的插孔行距相等。將集成電路組件插入測試板時，用力要輕、均勻，開始不要插得太緊，待確定集成電路組件的引腳和插孔

3、位置一致后，再用力將其插牢。這樣可避免集成電路組件引腳彎曲或折斷。布線所用導(dǎo)線最好選用不同顏色，以便區(qū)別不同用途。例如，接地導(dǎo)線用黑色，電源線用紅色，輸入信號線統(tǒng)一用黃色，輸出信號線統(tǒng)一用白色等。布線最好有順序地進(jìn)行，不要隨意接線，以免漏接。布線時應(yīng)首先將電源、地線及實驗過程中始終不改變電平的輸入端接好，然后按信號流向順序依次布線。布線用的導(dǎo)線不宜太長，并且應(yīng)盡量避免導(dǎo)線相互重疊、跨越集成電路組件的上空及無規(guī)則的交錯連接在空中搭成網(wǎng)狀等現(xiàn)象。正確的方法是，將導(dǎo)線貼近測試板在組件周圍走線。這樣既可提高電路的可靠性，又便于修正電路和更換實驗組件，并且也便于檢查和排除故障。3觀察、記錄和排錯盡管在實

4、驗前做好了充分準(zhǔn)備，但由于各人的實驗經(jīng)驗不同，或者實驗現(xiàn)場和條件發(fā)生了變化，以及人對事物認(rèn)識的局限性等等，都可能使實驗結(jié)果與原設(shè)計有出入，甚至出錯。這就要求我們在進(jìn)行實驗時，應(yīng)按照事先擬定好的實驗步驟進(jìn)行，邊實驗，邊觀察，同時記錄實驗現(xiàn)象，并將觀察記錄結(jié)果與原設(shè)計進(jìn)行比較，以便分析判斷實驗是否正常。在實驗中，若電路不能完成預(yù)期的邏輯功能時，就稱電路有故障。產(chǎn)生故障的原因有下面幾種： 電路設(shè)計錯；布線錯誤；集成電路組件使用不當(dāng)或功能不正常；實驗臺不正常。 為使實驗順利進(jìn)行，或便于排除故障，在完成布線后，應(yīng)對所有連線復(fù)查一遍，檢查是否漏接和錯接。在實驗中，如果出現(xiàn)故障，首先應(yīng)驗證實驗本身的正確性，

5、即操作是否正確，組件是否損壞，布線是否有錯等。若組件損壞或布線有錯，則只要重復(fù)操作幾次就可斷定。如果重復(fù)操作時，出錯現(xiàn)象也重復(fù)出現(xiàn)，則可肯定是布線錯，或組件損壞。如果重復(fù)操作時，出錯現(xiàn)象不重復(fù)出現(xiàn)，則多半是由于接觸不良、電源不穩(wěn)或環(huán)境干擾所引起的。這種故障較難排除，因此，必須詳細(xì)記錄。除記錄實驗中出錯的現(xiàn)象外，還應(yīng)記錄工作環(huán)境，如電源電壓、時序波形、設(shè)備工作情況等，以便排錯時作為分析依據(jù)。其次應(yīng)檢查所設(shè)計的電路圖是否能滿足邏輯功能的要求，這一點(diǎn)也是不可忽視的。在排除故障和錯誤的過程中，應(yīng)對排錯的方法、修改后的設(shè)計方案等作詳細(xì)記錄。 4實驗報告做完實驗后，應(yīng)對實驗結(jié)果進(jìn)行分析處理，從理論上加以總

6、結(jié)，從而加深對所學(xué)理論知識的認(rèn)識和理解。寫實驗報告就是上述過程的書面總結(jié)。實驗報告一般包括以下幾項內(nèi)容：實驗?zāi)康?；實驗所用儀器和器件；實驗設(shè)計方案及邏輯圖；實驗步驟，實驗記錄； 對觀察結(jié)果的分析、處理及討論：組合電路用真值表、時序電路用狀態(tài)圖來分析實驗的結(jié)果。 寫實驗報告是一個綜合運(yùn)用所學(xué)理論去解決實際問題的過程。實驗報告應(yīng)該寫得簡明扼要，有事實、有分析、有結(jié)論。對實驗觀察的分析和討論是實驗報告中的一個重要內(nèi)容。它包括對實驗中發(fā)現(xiàn)的情況與原設(shè)計方案的對照分析而得出改進(jìn)后的方案說明，也可以對重要的實驗現(xiàn)象和結(jié)論加以討論。三、實驗內(nèi)容根據(jù)教學(xué)大綱的要求，共開出8個實驗，所有實驗均采用自行設(shè)計方式。

7、l 實驗課：實驗儀介紹（2） 目 的：介紹多功能數(shù)字邏輯實驗儀的結(jié)構(gòu)和使用方法，講解常用的TTL器件的特點(diǎn)和使用時注意事項，闡明數(shù)字邏輯實驗的一般步驟和要求。l 實驗1：基本門電路的測試（2） 目 的：了解并掌握基本門電路的外部特性及邏輯功能； 組 件：74LS00、74LS10和74LS20（各1片） 內(nèi) 容：用所給的組件連接成電路，觀察不同輸入時的各門電路的輸出。 思考題：7400、7410、7420有何共同點(diǎn)？l 實驗2：多數(shù)表決電路和不一致電路（2） 目 的：了解并掌握組合電路的設(shè)計和驗證方法； 組 件：74LS00和74LS10（各1片）內(nèi) 容：用7400和7410構(gòu)成三變量的多數(shù)表

8、決電路和不一致電路，測試輸入、輸出的邏輯關(guān)系。 思考題：如何利用1片74系列組合線路芯片實現(xiàn)多數(shù)表決電路？用2片7400或7402如何實現(xiàn)多數(shù)表決電路？ 用2片其它74系列的組合線路芯片如何實現(xiàn)不一致電路？（2種以上）l 實驗3：半加器和全加器（2） 目 的：掌握無反變量輸入的組合電路設(shè)計和驗證方法； 組 件：74LS00和74LS86（各1片）內(nèi) 容：用7400構(gòu)成半加器，測試輸入、輸出的邏輯關(guān)系。 問：在此基礎(chǔ)上，如何利用7400組成全加器？ 用7486和7400構(gòu)成全加器，測試輸入、輸出的邏輯關(guān)系。 問：如何用7486和7451構(gòu)成全加器？ 思考題：半加器和全加器在電路結(jié)構(gòu)上有何聯(lián)系？

9、全加器可以有幾種設(shè)計方案，試分析它們的優(yōu)缺點(diǎn)；l 實驗4：代碼轉(zhuǎn)換器和三八譯碼器（3） 目 的：熟練掌握組合電路的設(shè)計、驗證方法以及組合部件的使用方法； 組 件：74LS83、74LS86（各1片）和74LS138（1片）內(nèi) 容：用7486將二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成GRAY碼，測試輸入、輸出的邏輯關(guān)系； 用7483將BCD碼轉(zhuǎn)換成余3碼，測試輸入、輸出的邏輯關(guān)系； 用74138組成三八譯碼器，觀測輸入、輸出的邏輯關(guān)系。 思考題：如何利用7400和7486 將BCD碼轉(zhuǎn)換成余3碼？如何用7483將余3碼轉(zhuǎn)換成BCD碼？74138的輸出端Y5的表達(dá)式是什么？何種電平有效？74138在存儲器中有何作用？全譯碼

10、和部分譯碼有何不同？l 實驗5：觸發(fā)器功能的測試（2） 目 的：熟悉D、JK觸發(fā)器的邏輯功能和特點(diǎn)，掌握測試方法； 組 件：74LS74和74LS73（各1片） 內(nèi) 容：用所給的組件連接成電路，觀察不同輸入時的觸發(fā)器的次態(tài)。 思考題：用7474和7400如何構(gòu)成JK觸發(fā)器？ RD、SD、CP和D的關(guān)系如何？實驗中如何分析判斷出它們的優(yōu)先級？l 實驗6：二進(jìn)制并行可逆計數(shù)器（2） 目 的：掌握外部輸入控制下的時序電路的設(shè)計和驗證方法； 組 件：74LS73和74LS86（各1片）內(nèi) 容：用所給的組件構(gòu)成可逆模4計數(shù)器，外部輸入X為0時，表示累加； 思考題：若X輸入序列為01101101，其次態(tài)如

11、何變化，根據(jù)實驗結(jié)果，畫波形圖 若輸入X為1時表示累加，線路應(yīng)如何改動？l 實驗7：移位寄存器（環(huán)形和扭環(huán)形計數(shù)器：2） 目 的：掌握移位寄存器（環(huán)形和扭環(huán)形計數(shù)器）的設(shè)計和驗證方法； 組 件：74LS74（2片）內(nèi) 容：用7474依次構(gòu)成三位環(huán)形和扭環(huán)形計數(shù)器，觀察線路狀態(tài)的變化； 思考題：對于三位環(huán)形和扭環(huán)形計數(shù)器，如何進(jìn)入有效循環(huán)？ 用74377構(gòu)成移位寄存器行嗎？為什么？ 利用7473如何構(gòu)成移位寄存器？ 如何利用修正網(wǎng)絡(luò)使扭環(huán)形計數(shù)器成為自主型的？l 實驗8：同步自主型四位GRAY碼計數(shù)器（2） 目 的：熟練掌握時序電路的設(shè)計和驗證方法； 組 件：74LS377和74LS02（各1片）內(nèi) 容：用所給的組件構(gòu)成四位GRAY碼計數(shù)器，觀察在CP的作用下，線路狀態(tài)的變化； 思考題：74377中，CLK信號的作用是什么？ 試用2片其它74系列的芯片實現(xiàn)該線路？四、注意事項 1.不要用手摸集成電路，以免由于靜電感應(yīng)損壞集成電路，或把集成電路標(biāo)號涂掉。 2.不要在實驗儀的線路板上放導(dǎo)電物體（如導(dǎo)線、鋼筆帽、硬幣、打頭針等）,以免 造成短路，損壞實驗裝置。 3.實驗儀如發(fā)生異?，F(xiàn)象及時報告實驗輔導(dǎo)老師。功能表：門控輸入輸出G1G2A·G2BCBA