數(shù)字邏輯實驗指導書(multisim)

實驗一集成電路的邏輯功能測試一、實驗目的1、掌握Multisim軟件的使用方法。2、掌握集成邏輯門的邏輯功能。3、掌握集成與非門的測試方法。二、實驗原理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-TransistorLogic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0—700C,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,特別對我們進行實驗論證,選用TTL電路比較合適。因此,本實訓教材大多采用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≥2.4V,低電平為“0”時≤0.4V。它們的邏輯表達式分別為:圖1.1分別是本次實驗所用基本邏輯門電路的邏輯符號圖。圖1.1TTL基本邏輯門電路與門的邏輯功能為“有0則0,全1則1”;或門的邏輯功能為“有1則1,全0則0”;非門的邏輯功能為輸出與輸入相反;與非門的邏輯功能為“有0則1,全1則0”;或非門的邏輯功能為“有1則0,全0則1”;異或門的邏輯功能為“不同則1,相同則0”。三、實驗設備1、硬件:計算機2、軟件:Multisim四、實驗內(nèi)容及實驗步驟1、基本集成門邏輯電路測試(1測試與門邏輯功能74LS08是四個2輸入端與門集成電路(見附錄1,請按下圖搭建電路,再檢測與門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(2測試或門邏輯功能74LS32是四個2輸入端或門集成電路(見附錄1,請按下圖搭建電路,再檢測或門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(3測試非門邏輯功能74HC04是6個單輸入非門集成電路(見附錄1,請按下圖搭建電路,再檢測非門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。VCC5VJ5Key=SpaceX32.5VVCC0U3A74HC04D_6V78非門74HC04(4測試與非門邏輯功能74LS00是四個2輸入端與非門集成電路(見附錄1,請按下圖搭建電路,再檢測與非門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(5測試或非門邏輯功能74LS02是四個2輸入端或非門集成電路(見附錄1,請按下圖搭建電路,再檢測或非門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(6測試異或門邏輯功能74LS86是四個2輸入端異或門集成電路,請按下圖搭建電路,再檢測異或門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V(7測試同或門邏輯功能74LS266是四個2輸入端同或門集成電路,請按下圖搭建電路,再檢測同或門的邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V2、利用與非門組成其他邏輯門電路⑴組成與門電路將74LS00中任意兩個與非門組成如下圖所示的與門電路,輸入端接邏輯電平開關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動邏輯開關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V2.5V⑵組成或門電路將74LS00中任選三個與非門組成如下圖所示的或門電路,輸入端接邏輯電平開關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動邏輯開關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V⑶組成異或門電路將74LS00中的與非門按照下圖所示的電路連線,輸入端接邏輯電平開關(guān),輸出端接指示燈LED,撥動邏輯開關(guān),觀察指示燈LED的亮與滅,測試其邏輯功能,結(jié)果填入下表中。2.5V五、思考題請用或非門實現(xiàn)其他邏輯門電路,如與門、或門、非門、異或、同或。實驗二組合邏輯電路分析與設計一、實驗目的1、掌握Multisim軟件對組合邏輯電路分析與設計的方法。2、掌握利用集成邏輯門構(gòu)建組合邏輯電路的設計過程。3、掌握組合邏輯電路的分析方法。二、實驗原理全加全減器是一個實現(xiàn)一位全加和全減功能的組合邏輯電路,通過模式變量M來控制全加/全減算術(shù)運算。本實驗可以使用74LS00,74LS86芯片來實現(xiàn)。Ai和Bi分別表示二進制數(shù)A與B的第i位,Ci表示Ai-1和Bi-1位全加時產(chǎn)生的進位,Ci+1表示第Ai和Bi位全加時產(chǎn)生的進位,函數(shù)S和Ci+1的卡諾圖化簡后為:Si=Ai⊕Bi⊕CiCi+1=BiCi+(Ci+Bi(M⊕Ai=(BCMABBCC?⊕????三、實驗設備1、硬件:計算機2、軟件:Multisim四、實驗內(nèi)容及實驗步驟1、根據(jù)實驗原理構(gòu)建全加全減器功能電路并測試邏輯功能。SiCo2、利用邏輯分析儀測試第1步電路的功能及函數(shù)表達式。說明:上面的第一個圖是測試Ci+1,下面的圖是測試S的,要求分析出真值表及相應函數(shù)表達式及最簡函數(shù)表達式。3、利用設計全加全減器功能電路并測試邏輯功能。4、利用邏輯分析儀測試第3步電路的功能。(參考設計圖略五、思考題1、設X=AB,請用與非門實現(xiàn)Y=X3的組合邏輯電路。2、設計一個血型配對