數(shù)字實(shí)驗(yàn)一門(mén)電路邏輯功能與測(cè)試

1、實(shí)驗(yàn)一 門(mén)電路邏輯功能及測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 熟悉常用集成門(mén)電路的邏輯功能及測(cè)試方法。2. 熟悉各種門(mén)電路的管腳排列，進(jìn)一步熟悉仿真軟件和數(shù)字試驗(yàn)箱的使用。3學(xué)習(xí)利用與非門(mén)組成其它邏輯門(mén)電路并驗(yàn)證其邏輯功能。二、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備 1.數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱2.萬(wàn)用表3.集成芯片：74LS00 2輸入端四與非門(mén) 2片 74LS86 2輸入端四異或門(mén) 1片三、實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)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)和電氣性能參數(shù)

2、。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(hào)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

3、別對(duì)我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證，選用TTL 電路比較合適。因此，本實(shí)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“1”時(shí)2.4V，低電平為“0”時(shí)0.4V。2. 集成邏輯門(mén)有許多種，如：與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)、與非門(mén)、或非門(mén)、與或非門(mén)、異或門(mén)等等。但其中與非門(mén)用途最廣，74LS00是“TTL系列”中的與非門(mén)，是四-2輸入與非門(mén)電路，即在一塊集成電路內(nèi)含有四個(gè)獨(dú)立的與非門(mén)。每個(gè)與非門(mén)有2個(gè)輸入端。3. 利用與非門(mén)可以組成其它許多邏輯門(mén)。要實(shí)現(xiàn)其它邏輯門(mén)的功能，只要將該門(mén)的邏輯函數(shù)表達(dá)式化成與非-與非表達(dá)式，然后用多個(gè)與非門(mén)連接起來(lái)就可以達(dá)到目的

4、。例如，要實(shí)現(xiàn)或門(mén)Y=A+B，根據(jù)摩根定律，或門(mén)的邏輯函數(shù)表達(dá)式可以寫(xiě)成：Y=，可用三個(gè)與非門(mén)連接實(shí)現(xiàn)。四、實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1測(cè)試與非門(mén)的邏輯功能：(1). 首先將集成電路芯片74LS00插在實(shí)驗(yàn)箱上，取一根導(dǎo)線將芯片的14管腳和試驗(yàn)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(yàn)箱上的地端相連。然后從此芯片中任選一個(gè)與非門(mén)，將它的兩個(gè)輸入端A、B分別與實(shí)驗(yàn)箱邏輯電平輸出插孔連接，每個(gè)插孔下方都對(duì)應(yīng)一個(gè)撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，用于控制此孔輸出電平為“1”或“0”。輸出端Q和試驗(yàn)箱上任一個(gè)發(fā)光二極管相連。測(cè)試電路如圖4.1所示。 圖4.1 與非門(mén)邏輯功能測(cè)試(2). 當(dāng)輸入端、的輸入電平分別為

5、表4.1中情況時(shí)，用萬(wàn)用表分別測(cè)出輸出端對(duì)地的電壓值，萬(wàn)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(shí)驗(yàn)箱的地端。測(cè)量電壓的同時(shí)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(shí)，表示Q端邏輯狀態(tài)為“0”。將測(cè)試結(jié)果填入表4.1中。 表4.1： 輸入端輸出端Q電壓(V)邏輯狀態(tài) 0 0 0 1 1 0 1 12.測(cè)試四2輸入異或門(mén)74LS86的邏輯功能(1). 首先將集成電路芯片74LS86插在實(shí)驗(yàn)箱上，取一根導(dǎo)線將此芯片的14管腳和試驗(yàn)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(yàn)箱上的地端相連。然后從此芯片中任選一個(gè)異或門(mén)，進(jìn)行邏

6、輯功能的測(cè)量，測(cè)量電路連接方法同上一步與非門(mén)的測(cè)量。異或門(mén)邏輯功能測(cè)量電路如圖4.2所示。 圖4.2 異或門(mén)的邏輯功能測(cè)試(2). 測(cè)量步驟同上一步與非門(mén)的測(cè)量。按照表4.2改變輸入端電平，將測(cè)量結(jié)果填入表4.2中。 表4.2 輸入端輸出端Q電壓(V)邏輯狀態(tài) 0 0 0 1 1 0 1 13用與非門(mén)組成其它功能門(mén)電路：(1). 用與非門(mén)組成與門(mén)1）與門(mén)的邏輯函數(shù)表達(dá)式可以寫(xiě)成：。按此表達(dá)式可知兩個(gè)與非門(mén)即可組成與門(mén)。邏輯電路圖如圖4.3所示。2）在74LS00中任意選兩個(gè)與非門(mén)按圖4.3連接電路，輸入端A、B接邏輯電平開(kāi)關(guān)，輸出端Q接發(fā)光二極管，撥動(dòng)邏輯開(kāi)關(guān)，觀察發(fā)光二極管的亮與滅，測(cè)試其邏

7、輯功能，結(jié)果填入下表4.3中。圖4.3 與門(mén)電路連接圖表4.3 與門(mén)測(cè)量結(jié)果輸入端輸出端Q邏輯狀態(tài)（實(shí)測(cè)）邏輯狀態(tài)（理論） 0 0 0 1 1 0 1 1(2). 用與非門(mén)組成或門(mén)：1). 根據(jù)摩根定律，或門(mén)的邏輯函數(shù)表達(dá)式，可以寫(xiě)成：，因此，可以用三個(gè)與非門(mén)組成或門(mén)。 2). 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，自擬實(shí)驗(yàn)步驟，并在實(shí)驗(yàn)箱上連好實(shí)驗(yàn)電路，利用邏輯電平開(kāi)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(cè)電路的輸入和輸出結(jié)果，填入表4.4中。表4.4：或門(mén)測(cè)量結(jié)果輸入端輸出端Q邏輯狀態(tài)（實(shí)測(cè)）邏輯狀態(tài)（理論） 0 0 0 1 1 0 1 1(3)用與非門(mén)組成異或門(mén)：1). 異或門(mén)的邏輯函數(shù)表達(dá)式，可以寫(xiě)成：。由此可知用5個(gè)與非門(mén)即可組成異或門(mén)。 2）在實(shí)驗(yàn)箱上用2片74LS00按照以上表達(dá)式組成如圖4.4所示電路。其中、兩個(gè)輸入端分別接入邏輯電平開(kāi)關(guān)；輸出端Q接到實(shí)驗(yàn)箱任意一個(gè)發(fā)光二極管對(duì)應(yīng)的接線孔，用以觀察輸出電平的高低。圖4.4 與非門(mén)組成異或門(mén)3). 按以下表4.5要求，分別扳動(dòng)輸入端A、B的兩個(gè)撥動(dòng)開(kāi)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(cè)量結(jié)果填入表4.4中。表4.5：異或門(mén)測(cè)量結(jié)果輸入端輸出端Q邏輯狀態(tài)（實(shí)測(cè)）邏輯狀態(tài)（理論） 0 0 0 1 1 0 1 1五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1.畫(huà)出實(shí)驗(yàn)室操作實(shí)驗(yàn)中全部實(shí)驗(yàn)電路圖，整理各表