电工学实验指导书汇总.doc

电电工学工学实验实验指指导书导书 武武汉汉科技学院科技学院 二二 00 八年三月八年三月 1 目目 录录 实验实验一一 直流直流电电路路实验实验 2 实验实验二二 正弦交流正弦交流电电路的串路的串联谐联谐振振 4 实验实验三三 功率因数的提高功率因数的提高 6 实验实验四四 三相三相电电路路实验实验 8 实验实验五五 微分微分积积分分电电路路实验实验 11 实验实验六六 三相异步三相异步电动电动机机单单向旋向旋转转控制控制 12 实验实验七七 三相异步三相异步电动电动机正、反机正、反转转控制控制13 实验实验八八 单单相相桥桥式整流和式整流和稳压电稳压电路路 15 实验实验九九 单单管交流放大管交流放大电电路路 17 实验实验十十 两两级级阻容耦合放大阻容耦合放大电电路路 19 实验实验十一十一 集成运算放大器的集成运算放大器的应应用用 21 实验实验十二十二 组组合合逻辑电逻辑电路路 23 实验实验十三十三 移位寄存器移位寄存器 25 实验实验十四十四 十十进进制制计计数器数器 28 2 实验一实验一 直流电路实验直流电路实验 一、实验目的: 1验证基尔霍夫定律 2研究线性电路的叠加原理 3等效电源参数的测定 二、实验原理： 1基尔霍夫定律是电路理论中最重要的定律之一，它阐明了电路整体结构必须遵守的定律，基 尔霍夫定律有两条即电流定律和电压定律。 电流定律：在任一时刻，流入电路中任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，换句话来 说就是在任一时刻，流入到电路中任一节点的电流的代数和为零，即I=0。 电压定律：在任一时刻，沿任一闭合回路的循行方向，回路中各段电压降的代数和等于零，即 U=0。 2叠加原理：n 个电源在某线性电路共同作用时，它们在电路中任一支路中产生的电流或在任 意两点间所产生的电压降等于这些电源单独作用时，在该部分所产生的电流或电压降的代数和。 三、仪器设备及选用组件箱: 1直流稳压电源 GDS-02 GDS-03 2常规负载 GDS-06 3直流电压表和直流电流表 GDS-10 四、实验步骤： 1验证基尔霍夫定律 按图 11 接线， （US1、US2分别由 GDS-02，GDS-03 提供）调节 USI=3V，US2=10V，然后分 别用电流表测取表 11 中各待测参数，并填入表格中。 2研究线性电路的叠加原理 将 US2从上述电路中退出，并用导线将 c、d 间短接，接入 US1，仍保持 3V，测得各项电流， 电压，把所测数据填入表 12 中； 关断 US1，并退出电路，用导线将 a、f 短接，拆除 cd 间短接线并将 US2重新接入原电路，使 US2保持 10V，测得各项电流、电压，填入表 12 中。 mA mA mA 5101K 150510 330 US2 + + US1 R2 R4 R1 R3 R5 a b f e d c Iab Ieb Icb 图 1-1 3 表 1-1 IabIcbIebUabUbeUefUfa IU 表 1-2 读 数 计 算 IabIcbIebUabIabIcbIebUabIabIcbIebUab 3测定等效电源的参数 根据戴维南定理可以将图 12 方框中的元件组合视为一个等效电源，其等效电动势 EO 和电阻 RO可按下面方法确定： 测等效电动势 EO 将图 12 中的 US2从电路中退出，让 cd 间开路，US1调至 3V，测 cd 的开路电压，这就是等效 电动势 EO，填入表 13 中。 测等效内阻 RO 将 US1退出，用导线将 af 短接，将 US2接入并调至 10V，测取 Ibc填入表 13 中，此时 RO=US2/Ibc。 - US2 + + US1 - R2 R4 R1 R3 R5 a b fed c 图 1-2 表 13 EOIbcRO=US2/Ibc 五、分析与讨论： 1 实验结果是否完全符合基尔霍夫定理和叠加与原理？若有误差试说明原因？ 2 还有什么方法能测量等效电源的内阻？ 4 5 实验二实验二 正弦交流电路的串联谐振正弦交流电路的串联谐振 一、实验目的： 1了解 R、L、C 元件的频率与阻抗的关系； 2加深理解 R、L、C 元件端电压与电流间的相位关系； 3熟悉低频信号发生器及常用电子仪器。 二、仪器设备及选用组建箱： 1信号发生器 GDS-04 2常规负载 GDS-09 GDS-06 3可变电阻 4示波器 5晶体管毫伏表 三、实验步骤： 1 观察 R、L、C 各元件电压与电流的相位。 将 GDS-06 的采样电阻 1K、56 低频信号发生器的输出端和双踪示波器的 YA、YB相连组 成电路。调节低频信号发生器的输出电压为 1V，频率为 200Hz，绘出电阻两端的电压波形图。 将电感元件置换成 1K 电阻后，仍保持低频信号发生器输出电压为 2V，频率为 200Hz，绘出 电感元件的电压波形图。 将一个 2 微法或 2.5 微法电容置换电感元件 L，重复上述步骤。 2 观察串联谐振 将 R、L、C 三元件组成串联电路如图 21 所示，调节低频信号发生器输出电压为 1V, 逐步改变频率（电压保持不变） ，将对应的频率、电压，记入表 2-1 中。 低 频 信 号 发 生 器 1K 2.5F L 图21 四、分析与讨论： 绘出 R、L、C 各元件电压与电流的波形图。 绘出串联电路的阻抗、电流随频率变化的特性曲线，并作出谐振时电路的电压和电流的相 量图。 计算空心线圈的电感量 L 及品质因数 Q。 6 表 2-1 单位：HZ、 mA、 V F50090012001450 谐振频率（读数） 1750200023002700 UR UL 读 数 UC 计 算 |Z| 7 实验三实验三 功率因数的提高功率因数的提高 一、实验目的： 1研究感性负载并联电容提高功率因数的方法，进一步领会提高功率因数的实际意义； 2学会联接日光灯电路，并了解日光灯电路各部件的作用； 3学会使用功率表。 二、仪器与设备： 1 电源控制屏 GDS-01 2 GDS-09 3 GDS-11 4 GDS-12 5 功率因数表 三、实验步骤： 1 按图 31 接好线路，K1、K2、K3 先断开； 2 经检查无误后，送电待日光灯启动完毕，正常运行后读取功率 P 和支路电流 I，记表 31； 3 合上 K1，重复 2，合上 K2 重复 2，合上 K3 重复 2。 AA A S W 220V 灯管 镇 流 器 K1 C1 K3 C3 K2 C2 IIL IC U 图 31 表 31 补偿电容PIICIL cos=P/UI 未并电容 1f 2f 4f 6f 8 四、分析与讨论： 1 从表 31 中的数据中，你发现 P、I、IC、IL中那些是电容量的变量，那些是常量？ 2 并联电容器后，功率因数是否提高？是否并入电容越大越好？ 3 串联电容也能使功率因数提高，但为什么不采用此法？ 附注：日光灯和它的工作工作原理 日光灯由灯管、镇流器和起辉器三部分组成。 灯管：是一根玻璃管，内壁均匀涂有薄薄一层萤光物质，管的两端是灯丝，管内抽成真空有水 银蒸气和氩气，接上电源后，灯丝通过起辉器和镇流器构成闭合电路，这时电流使灯丝预热。当起 辉器跳开，通过镇流器的电流突然中断，于是它产生一个很高的感应电压（500 伏左右，甚至更高） ，加在管子两端，使管子产生辉光发电，激出萤光。起辉后，管子两端的电压只有 80 左右，其余 电压降在镇流器上，因此，日光灯管不能直接接在 220 伏电源上，必须与相应的镇流器配套使用。 起辉器：是一个自动开关它有两个电极一个是固定片，另一个是用双金属片做成的动片， 一起封装在一个玻璃泡内，并充以惰气。玻璃泡外面还有一个小电容器，和泡内两电极并联着，为 的是防止电极由通到断开时产生的电火花烧坏电极和对无线电设备的干扰。两电极间未加电压时是 断开的，当电源电压加上后，产生辉光放电，双金属片受热膨胀两极接通起到预热灯丝的作用。电 极接通后，辉光消失，双金属片冷却，恢复原状，电极断开，使镇流器产生脉冲高压，使日光灯管 产生辉光放电而发光。 镇流器：是一个带铁芯的电感线圈，在起辉器触头断开时，通过它的电流突然变化到零。 由电磁感应定律 eL 可知，将产生一个高电压加在灯管两端，使灯管起辉。这时电流通 dt di L 过灯管内部和镇流器联成通路，电路进入稳定工作状态后，镇流器起降压和限流的作用。由于镇流 器是一个大电感负载，因而日光灯电路的功率因数很低，只有 0.5 左右。 9 实验四实验四 三相电路实验三相电路实验 一、实验目的： 了解三相平衡负载作星形联接时线电压和相电压的数量关系； 了解三相不平衡负载作星形联接时中线的作用； 了解三相平衡与不平衡负载作三角形联接时，线电流与相电流的关系。 二、实验原理说明： 将三相对称灯泡负载（每相三个灯泡）各相的一端 U2、V2、W2 联结在一起，形成中点。各 相的另一端（U1、V1、W1）则分别接至三相电源即为星形联结，这时相电流等于线电流，线电压 是相电压的 3 倍 。由于三相电源电压对称，因此三相电流也对称，电源中点与负载中点之间的电 压为零。如用中线将两中点联结起来，中线电流也等于零。当负载不对称时，则中线就有电流流过， 这时如将中线断开，三相负载的各相电压的大小不相等，此状况应避免出现。 三、仪器与设备： 电流控制屏 GDS-01 块 三相负载 GDS-08 块 交流电压表 个 交流电流表 个 四、实验步骤： 先将 GDS01 上的单调、联调开关置于三相联调状态，调节三相电压为 120V； 1星形联接 （1）将 GDS08 实验箱上的三相负载按星形接法联接，并接至 GDS01 上三相电压输出端 子 U、V、W、N； （2）测三相负载对称时，有中线情况下各线电压，UAB、UBC、UCA相电压 UA、UB、UC各线 电流 Ia、Ib、Ic、IN ； （3）三相负载对称，将中线拆除，测各线电压，相电压，线电流，相电流及负载中点与电源 中点之间的电压； （4）测量有中线时，三相负载不对称（如 A 相一盏灯，B 相两盏灯，C 相三盏灯）的情况下， 各线电压，相电压，相电流及中线电流； （5）测量中线拆除时，三相不对称情况下各线电压，相电压，相电流，负载中点与电源中 点之间电压。 将以上各次测量的结果分别记入表 41 中。 10 BI CI NI N 1 V 2 V 1 W 2 W AI U A 1U 2 U N A W A V A U V W 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S U R V R W R 图 4-1 表 41 线电压（V）相电压（V）相、线电流（A） 测量值 负载状况 AB U BC U CA U A U B U C U A I B I C I 中 线 电 流 中 线 电 压 有中线 负 载 对 称 无中线 有中线 负 载 不 对 称 无中线 2三角形连接 （1）将三相负载接成三角形，测量三相负载对称时，各线电压，线电流； （2）当三相负载不对称时，测各线电压，线电流，相电流。 将以上各次测量的结果分别记入表 42 中。 11 A A BA CA UA VA W A A B C UR BR CR 1 S 2 S 3 S V120 V120 图 42 表 42 线电压（V）相电流（A）线电流（A） 测量值 负载状态 AB U BC U CA U A I B I C I AB I BC I CA I 负载对称 负载不对称 五、分析与讨论： .作相量图说明三相平衡负载作星形连接时线电压和相电压的关系。 .作相量图说明三相平衡负载作三角形连接时线电流和相电流的关系。 12 实验五实验五 微分积分电路实验微分积分电路实验 一、实验目的： .了解微分电路和积分电路的条件以及电路参数对微分电路和积分电路波形的影响； .学会使用脉冲信号发生器。 二、实验原理说明： 在组成的串联电路中，当满足并且从电阻上输出时，该电路的与近于成RC p t R o u o u i u 微分关系，因此被称作微分电路；而当满足并且从电容上输出时，该电路的与近 p t C o u o u i u 于成积分关系，因此被称作积分电路。 三、仪器及设备： .脉冲信号发生器 JXD-11 台 .双踪示波器 台 .RC 元件板 块 四、实验步骤： 1按图 61 接线，将 RC 接成微分电路，脉冲信号取。用双踪示波器同时测试 RC 电ms1tp 路的输入电压和输出电压的波形。并观察改变时间常数 对微分波形的影响，绘出、 i u o u p t02 . 0 、及四种情况下和的波形图。 p t01 . 0 p t p t10 i u o u 2按图 6-2 接线，其中 RC 电路接成积分电路，脉冲信号仍取，用示波器测试 RCms1tp 电路的输入电压和输出电压的波形，观察改变 对积分电路波形的影响，并绘出、 i u o u p t 5 两种情况下的和的波形。 p t 1 . 0 i u o u i u o u o u i u R R 1 C 2 C 3 C 4 C 1 C 2 C 3 C 4 C 1 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3 S 4 S 图、5 图 5 五、分析与讨论： 说明微分、积分电路的必要条件是什么？如果不满足必要条件将出现什么现象？ 自选 RL 元件，设计微分与积分电路，标出参数。 13 实验六实验六 三相异步电动机单向旋转控制三相异步电动机单向旋转控制 一、实验目的：一、实验目的： .了解交流器接触器的基本结构，学习交流接触器的使用方法。 .学习交流电动机单向旋转的控制方法（包括起动、点动、停止） ，并了解自锁触头在 控制线路中的作用。 二、实验原理说明： 三相交流电动机的运行，一般采用组合开关、接触器、按钮开关等器件进行控制，QKMSB 还要利用熔断器、热继电器和接触器，实现短路、过载和失压等保护。FUFRKM 三、仪器及设备： 三相异步电动机 JO2-21-4 1.1KW 380V 1 台 交流接触器 CJ10-20 线圈电压 380V 1 只 按钮 LA10-3H 500V 5A 1 只 四、实验步骤： 1.了解接触器的基本结构，观察接触器的动作过程（即铁心吸合后，常开、常闭触头的状态 变化） ，并注意主触头和辅助触头的不同用途。 2.“点动”的控制。按图 6-1 接线，经老师检查后，即可进行“点动”操作。 3.单向旋转控制。按图 6-2 接线完毕，经检查后，即可进行“单向旋转”的操作。 1 SB 2 SB 3 4 KM FU FR Q M 3 KM 1 2 FR KM 5 UVW KM FU SB Q M 3 KM 1 2 FR FR UVW 图 6-1 图 6-2 五、分析与讨论： .“点动”控制线路（即图 6-1）与单向旋转控制图 6-2 有什么不同？ .在图 6-2 中，SB2、SB1用同一只按钮的常开、常闭触头行不行？为什么？ 14 实验七实验七 三相异步电动机正、反转控制三相异步电动机正、反转控制 一、实验目的： .学习使用热继电器。 .了解复合按钮的使用方法。 .学习异步电动机正、反转控制线路的接线方法。 .研究“联锁”在控制线路中的作用。 二、实验原理说明： 三相交流电动机的运行，一般采用组合开关、接触器、按钮开关等器件进行控制，QKMSB 还要利用熔断器、热继电器和接触器，实现短路、过载和失压等保护。当要求一台三相FUFRKM 交流电动机实现正、反转时，首先考虑到，主电路要采用两只接触器和分别控制电动机 F KM R KM 正、反转时三相电源的相序。在控制回路中应相应设置正、反转起动按钮和，分别控制电 F SB R SB 动机的正、反转动作。特别注意，接触器和绝对不能同时闭合，否则会发生 F KM R KM 电源短路的严重后果。为避免这种情况的发生，一定要在控制回路中使用“互锁”的方法。 三、仪器及设备： 异步电动机 JO2-21-4 1.1KW 380V 1 台 正、反转控制线路板 1 套 四、实验步骤： 1.仔细观察热继电器的结构，注意该元件的哪个部分接在主回路，哪个部分接在控制回路。 2.弄清线路图（图 7） ，了解其中每个触头和按钮的作用然后按图 7-1 接线。先接控 制回路（主回路暂不接）经老师检查后接通电源，分别按 SBF、SBR、SB1观察两接触器开闭是 否正常，是否有误动作。 3.切断控制电源，将主回路接上，全部接线完毕，经检查后即可进行正、反转和停车操作。 15 R SB F KM R KM R KM F KM F SB 1 SB F KM FU Q M 3 F KM FR R KM R KM UV W FR FR 图 7 五、分析与讨论： 1热继电器和熔断器的功能各是什么？它们能否互相替代？ 2.图 7-1 中哪些触头是联锁触头？它们的作用是什么？不用联锁行不行？ 3.图 7-1 线路中，若不装按钮联锁，能否不按停车按钮，直接使电动机从正转（反转）到 反转（正转）？ 16 实验八实验八 单相桥式整流和稳压电路单相桥式整流和稳压电路 一、实验目的： .研究空载无滤波电容时单相桥式整流电路输出电压的大小与波形； .观察电容滤波器的滤波效果； .研究稳压管的稳压效果。 二、仪器及设备： .单相桥式整流电路板 块 .示波器 台 .万用表 块 .调压器 台 三、实验步骤： .按图 81，检查单相桥式整流电路板，找出各元件在试验板上的位置，明确各元件在电路 中的作用，然后把调压器接入电路中，并将调压器输出电压调至零位置。 图 8-1 .合上电源缓慢地调节调压器，使 Ui12V（万用表交流电压档） ，测量输出电压 U0（用万用 表直流电压档） ，记录于表 8-1 .插入负载电阻 RL，用示波器观察输出电压的波形，并画在图 8-2 中； .插入负载电阻 RL和滤波波电容 C，用示波器观察输出电压的波形，并画在图 8-3 中。 表 8单相桥式整流，无滤波电容，空载时的输入，输出电压。 （K1、K2、K3断开） 输入电压 Ui(V)输出电压 U0(V) U0/UI 17 Uo t Uo t 图 8-2 单相桥式整流，电阻负载， 图 8-3 单相桥式整流，电阻负载 无滤波电容时的输出电压波形。 有滤波电容时的输出电压波形。 .调节调压器，改变 Ui分别为（10V14V),测量整流滤波电路的输出电压,U0记录于表 8-2。 表 8-2 Vi(V) 未接 DW 时的 U0(V)接入 DW 时的 U0(V) 14 12 10 .插入稳压管 DW，重复上述实验并记录于表 8-2。 四、分析与讨论： .通过实验，你发现单相桥式整流，无滤波电容，空载时整流输出电压与输入电压在数 量上有什么关系？ .在图 8-1 的电路中，如果不用 R（将 R 短路） ， 那么稳压管还能起稳压作用吗？为什 么？ 18 实验九 单管交流放大电路 一、实验目的： .学习共射极放大电路静态工作点的调整方法； .测量共射极放大电路的电压放大倍数； .观察静态工作点对电压放大倍数及非线性失真的影响。 二、仪器及设备： .单管交流放大电路板 块 .直流稳压电源 台 .示波器 台 .低频信号发生器 台 .晶体管毫伏表 块 .万用表 块 三、实验步骤： .检查单管交流放大电路板的线路和元件。 对照单管交流放大电路原理图 9，找出各元件在实验板上的位置，校对各元件 的参数是否与图中标明的一致，检查线路的连接是否正确,经教师检查后，即可进行第二步。 .接上直流电源。将静态工作点调到合适的值。 (1).将直流稳压电源的输出电压调到 12V，接至单管放大电路的+Ec和地端。 (2).调节 RB，使 UCE56V（用万用表测量） ，并测此时的 IB和 IC。 记录于下： UCE V；IC mA； IB A .输入交流信号，测试空载和负载时的电压放大倍数。 (1).将低频信号发生器的输出端，接到单管交流放大电路的输入端，调节信号频率为 1000HZ，用晶体管毫伏表测电压 Ui10mV。 (2).用晶体管毫伏表测放大器的输出电压和输入电压（交流值） 。记下负载电阻 RL接通前 后的数据，填入表 9-1。 图 9-1 单管交流放大电路原理图 19 表 9-1 负载情况输入电压 Ui(mV)输出电压 U0(mV)电压放倍数 空载 RL=2.7 .观察电压放大倍数随静态工作点的改变而改变的情况。 继续保持 Ui10mV，负载电阻 RL断开，调节 RB，改变静态工作点，用示波器观察 U0的变 化情况，可以看到，随着静态工作点的改变,U0也随之改变也就是电压放大倍数随静态工作点的改 变而改变。 .用示波器观察静态工作点对输出电压波形的影响。 继续保持 Ui10mV，调节 RB，使 IB逐渐增大，一直到从示波器中看到输出电压出现 饱和失真。调节 RB，使 IB逐渐减小，一直到从示波器中看到电压波形出现截止失真。 四、分析与讨论 .解释负载电阻 RL接通前后电压放大倍数不同的原因。 .解释电压放大倍数随静态工作点的改变而改变的原因。 .将实验得到的电压放大倍数和按公式计算的结果比较。 20 实验十 两级阻容耦合放大电路 一、实验目的： .验证多级放大电路的电压放大倍数与各级电压放大倍数的关系。 .观察负反馈对放大电路电压放大倍数的影响。 .观察负反馈对改善波形失真的作用。 .观察信号频率对电压放大倍数的影响。 二、仪器及设备 .阻容耦合放大电路板 块 .信号发生器 台 .示波器 台 .交流毫伏表 块 .稳压电源 台 .万用表 块 三、实验步骤： 1.检查电路： 对照图 10-1 的原理图，找出各元件在实验板上的位置，核对其参数是否与图中标明的相符，检查 实验板接线是否正确；（级间反馈回路暂不接通） ； 图 10-1 阻容耦合放大电路电原理图 2.调整静态工作点： 接入 12V 直源稳压电源，调节 RB1（1M 电位器） ，使 T1的 UCE4V（万用表的直流电压档） 。 3.输入交流信号，测量输入电压和各级输出电压 21 先输入 10mv，1000HZ 交流信号，用示波器观察各级输出电压的波形，如有失真，可减小输入 信号，直到不失真为止，然后用交流毫伏表测 Ui、U01、U02，并记入表 10-1。 表 10-1 Ui(mA)Uo1(mA)Uo2(mA)Av1Av2Av 开环 闭环 4.接入级间负反馈，重复步骤 3，并记入表 10-1。 5.去掉级间负反馈，逐步增加输入信号电压大小，直到 U0出现失真，记下此波形。接上级间 反馈，观察输出波形的失真是否有所改善，同时记下波形。 6.将交流毫伏表和示波器接在输出端，降低输入信号，直到输出完全不失真为止，然后，慢 慢降低输入信号的频率，观察输出电压的变化。反过来，慢慢升高输入信号的频率，观察输出电压 的变化。 四、分析与讨论： .计算 Au1、Au2、Au，并与表 15-2 中的数据比较，说明原因； .通过对表 10-1 的分析，发现引入负反馈后，电压放大倍数有何变化？ .引入负反馈后，对输入出波形的失真是否有所改善？ .阻容耦合放大电路的输入信号频率过低过高，电压放大倍数有何变化？说明其 原因。 22 实验十一实验十一 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用 一、实验目的： 掌握运算放大器的使用方法。 学习运算放大器作为比例放大器和电压比较器的应用。 二、仪器及设备： 低频信号发生器 1 台 示波器 1 台 万用表 1 块 稳压电源 1 台 运算放大器实验板 1 块 晶体管毫伏表 1 块 三、实验步骤： 1运算放大器的零点校正 按图1将运放接成反相比例放大器，输入端 Ui按地，电源电压为12V，用万用表直 流电压档监测输出电压 U0然后调整 RP1使 U0=0 则运算放大器的零点调好。 Ui 10K Rf100K Uo 12V 12V K1 放大 比较 K2 V V Rp 1 4 2 3 11 图 11-1 2反相比例放大 按图11 接线，将图中 Ui与地断开（不得调动 RP1） ，接入 1KHZ、10 毫伏的信号，用晶 体管毫伏表测量 UO，并计算放大倍数。 3电压比较器 保留步骤 2 的接线，将运放接成过零电压比较器。Ui为 1KHZ、10mv 的正弦电压,用示波器观 测输出端 UO的波形并记录。 23 四、分析与讨论： 1.计算比例运算时的放大倍数，并与实验结果比较，说明原因； 2. 过零电压比较器观测到的方波信号与理论分析应得到的方波信号有什么不同？为什么？ 3. 在过零电压比较器实验过程中，是否顺利观测到方波信号？如不顺利，采用了哪些方法？ 4.如果希望方波信号电压为5V，对图11 电路应如何改进？ 24 实验十二实验十二 组合逻辑电路组合逻辑电路 一、实验目的： 熟悉 TTL 与非门外形和引脚引线排列。 了解 TTL 与非门电路的性能及使用方法。 3加深理解组合逻辑电路的分析和设计方法。 二、实验原理： 用小规模集成电路设计组合逻辑电路。其步骤是： 提出设计 要求 列真值表 写逻辑 函数式 化简 画逻辑图 根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。然后写逻辑函数表达式并用逻辑代 数化简，选用逻辑门实现逻辑电路。 三、实验设备： 数字逻辑实验仪 1 台 74LSOO 与非门 2 块 74LS10 与非门 1 块 其它门电路 若干 & & 1 23 45 67 8 9 10 11 1213 14 & & V 1A1B1Y2A2B 2Y 3A3B 3Y4A4B4Y GND CC 图 121 74LSOO 与非门引脚引线排列图 1 23 45 67 8 9 10 11 1213 14 V GND CC 1A1B 1C1Y 2A2B2C2Y 3A3B3C3Y 图 122 74LS10 与非门引脚引线排列图 25 四、实验内容： 根据与非门的逻辑功能检查与非门是否良好。 （与非门的输入端接电平开关，输出端接发光二极管） 、设计一个半加器，用与非门实现或用其他门电路实现。 将设计电路画出，并按电路接线。 在输入端输入数据，在输出端读取数据，填表 12。 表 12 被加数加数进位数半加和数 ABCS 设计一个用于三人表决的表决器，(表决器原理见教科书)，用与非门实现。 将设计电路画出，并按电路接线。 在输入端输入数据，在输出端读取数据，填表 12。 表 12 输 入输 出 ABCF 0 000 0010 0100 1000 0111 1011 1101 1111 4、设计一个一位全加器。 五、分析与讨论： 写出设计组合逻辑电路的步骤。 写出半加器与三人表决器的逻辑函数表达式。 3 . TTL 与非门的输入端在不用时应如何接？为什么？ 六、实验报告： 1、 列写实验任务的设计过程，画出设计的电路图。 2、 对所设计的实验电路进行实验测试，记录测试结果。 3、 组合逻辑电路设计体会。 26 实验十三实验十三 移位寄存器移位寄存器 一、实验目的： 1、了解移位寄存器的类型、功能及应用。 2、学习检查触发器的逻辑功能； 3、学习用主一从触发器组成四位串行输入，串并行输出左移寄存器； 4、学习用主一从触发器组成四位串行输入，串并行输出右移寄存器； 二、实验原理： 移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器。寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次 左移和右移。既能左移又能右移的寄存器称为双向移位寄存器。只要改变左移和右移的控制信号就 可实现双向移位的要求。 本实验采用四个 J、K 触发器 T078 组成四位左移和右移寄存器。 三、仪器设备： 数字逻辑实验仪 台 TO78 或 T108 或 T138 J-K 触发器 只 1 23 45 67 8 9 10 11 1213 14 VCCCPKKKRQ _ GNDQSJ J JCP T078 图 13-1 TO78J-K 触发器电极引线脚排列图 注：TO78 的 1 脚和 13 脚都是 C 端,按线时应将这两个脚用导线连起来。 四、实验内容： 1、用半导体指示灯检查各触发器的逻辑功能； 2、采用四个 J、K 触发器 T078 组成四位左移寄存器； 3、将数据 1101 串行输入并行输出。 4、将数据串行输入串行输出； 五、实验步骤： 将四只 JK 触发器插入数字逻辑实验仪的四个插座并编上 1、2、3、4 号； 用半导体指示灯检查各触发器的逻辑功能； (1).将各触发器的端接到实验仪上的四个半导体指示灯（发光二极管）的阳 27 极 （仪器上标有 L1、L2L12的插孔） 。 LLLL 1234 图 132 半导体指示灯 (2).送电：插上电源插头； 把仪器上的电源开关搬向“开”位置（正常时，电源指示灯应 发亮） 。 (3).检查触发器直接“置” 、 “置”功能； 将触发器的 R 端与实验仪上的“低电平输出”插孔碰一下，与这个触发器相接指示灯应熄灭，将触 发器的端去碰，该指示灯应发亮，每个触发器都这样检查一遍。 (4).检查触发器在端引入方波信号时的逻辑功能。将“单次”方波信号插孔与触发器 端相连， （脚和脚连在一起为端） ，每按一下“单次”按钮，触发器应翻转一次，即 指示灯由亮到灭或由灭到亮。每个触发器都这样检查一遍。 (5).停电、拆除线 .将四个 TO78J-K 触发器组成左移寄存器； 图中的“非”门可用“与非”门代替，不用的输入端悬空 清清零零 D 1 Q Q3Q1Q2 RD Q J K F0 Q1 Q J K F2 Q J K F1 Q J K F3 QQ Q 清清零零清清零零 D 1 Q Q3Q3Q1Q1Q2Q2 RDRD Q J K F0 Q J K F0 Q Q J K F0 Q1Q1 Q J K F2 Q J K F2 Q Q J K F2 Q J K F1 Q J K F1 Q Q J K F1 Q Q J K F3 QQ Q C C 1 移移位位脉脉冲冲 2341 移移位位脉脉冲冲 1 移移位位脉脉冲冲 2 23 34 4 图 133 用触发器组成的四位左移寄存器 、给寄存器输入数码，用半导体指示灯显示其工作情况 (1).将上述寄存器的输出端 Q 接至四个半导体指示灯(发光二极管)的阳极 (2).将单次方波信号插孔接至寄存器的“”端 (3).送电： 与步骤中的（）相同。 (4).清零：将寄存器的“清零”端与实验仪板面上的“低电平输出”插孔碰一下即可，这时， 四个半导体指示灯应全部熄灭即显示 0000。 (5).输入数码，观察寄存器的工作情况： 28 用实验仪上的高电平代表，低电平代表， 并设需要寄存的数是 1101 a).将高电平引至寄存器的输入端，第一次按“单次”按钮，半导体指示灯显示 0001 b).继续将高电平接输入端，第二次按“单次”按钮，半导体指示灯应显示 0011 c).改由低电平引至寄存器的输入端,第三次按“单次”按钮，半导体指示灯显示 0110 d).将高电平引至寄存器的输入端,第四次按“单次”按钮，半导体指示灯应显示 1101, 至此，整个数码已全部存入。 e).去掉高电平，改接低电平并保持不变，接着第五、第六、第七、第八按“单次” 按钮，显示情况应符合表