数字电路实验指导书正文(最新修改.doc

实验一 常用仪器的使用一、实验目的：学会使用DGJ2型电工技术实验装置；二、实验原理：DGJ2型电工技术实验装置是一种较为先进的教学仪器，为创建开放性实验室提供了条件。该设备具有多方位的人身安全保护体系，可以满足多门课程的实验教学，配备了高度可靠的仪表、电源保护体系，真正的实现强弱电分开。本装置是由实验屏、实验桌和若干实验挂箱组成。 （一）实验屏操作、使用说明1、交流电源的启动：（1）实验屏的左后侧有一根三相四芯电源线（并已接好三相四芯插头），接好机壳的接地线，然后将三相四芯插头接通三相380V交流市电。（2）将置于左侧面的三相自耦调压器的旋转手柄，按逆时针旋至零点。（3）将三相电压表指示切换开关置于左侧（三相电源输入电压）。（4）开启钥匙式三相电源总开关，停止按钮灯亮（红色），三只电压表（0450V）指示出输入的三相电源线电压之值。（5）按下启动按钮（绿色），红色按钮灯灭，绿色按钮灯亮，同时可听到屏内交流接触器的瞬间吸合声，面板按 和上的黄、绿、红三个LED指示灯亮。至此，实验屏启动完毕，此时，实验屏左侧单相二芯220V电源插座和三相四芯380V电源插座处以及右侧的单相三芯220V电源插座处均有相应的交流电压输出。2、三相可调交流电源输出电压的调节：（1）将三相“电源指示切换”开关置于右侧（三相调压输出），三只电压表指针回到零位。（2）按顺时针方向缓缓旋转三相可调电压输出端U、V、W两两之间的线电压之值，直至调节到实验内容所需的电压值。实验完毕，将旋柄调到零位。并将交流“电源指示切换”开关拨至左侧。（3）本电源设有过流自动保护功能，当过流时切断总电源，并发出告警信号，按复位键后，方可重新启动。3、用于照明和实验日光灯的使用：本实验屏上有两个30W日光灯管，分别供照明和实验使用。照明用的日光灯管通过三刀手动开关进行切换，当开关拨至上方时，日光灯管亮；当开关拨至下方时，灯管灭。实验用的日光灯管的四个引出端为实验屏上四个蓝色的接线插孔，供做“日光灯”实验时使用。4、低压直流稳压、恒流电源输出与调节：开启直流稳压电源带灯开关，两路输出插孔均有电压输出。（1）将“电压指示切换”开关凸出来，直流数显电压表（量程为30V）指示出UA口的电压值；将开关按下去，则电压表指示出UB口的电压值。（2）调节“输出粗调”波段开关和“输出细调”多圈电位器旋钮，可平滑地调节输出电压，调节范围为030V，（分三档量程切换），额定电流为1A。（3）两路输出均有软截止保护功能。（4）恒流源的输出与调节，将负载接至“恒流源输出”两端，开启恒流源开关，毫安表即指示输出恒电流之值，调节“输出粗调”波段开关和“输出细调”多圈电位器旋钮，可在三个量程段（满度为2MA、20MA和200MA）连续调节输出的恒流电流值。本恒流源虽有开路保护功能，但不应长期处于输出开路状态。5、定时兼报警记录仪：（1）定时器与报警记录仪是专门为学生实验考核而设置。可以调整考核时间、到达定时时间，可自动断开电源。保证考核时间的准确性；可累计操作过程中的报警次数，以考察学生的实验质量。（2）报警器的报警功能分为电流、电压表的超量程报警；内电路漏电报警；高压电源的过流、过压报警三部分，显示的报警次数即三项报警次数的累加。6、指针式交流电压表的使用和特点：开启电源总开关，本单元即可进入正常测量。测量电压范围为0500V，分为五个量程档：10V、30V、100V、300V、500V，用琴键开关切换。在与本装置使用过程中，所有量程均有超量程保护和报警，并使控制屏上交流接触器自动跳闸的功能，此时，本单元的红色告警灯点亮，实验屏上的蜂鸣器同时告警。在按过本单元的“复位”键后，蜂鸣器告警停止，本单元的告警指示灯熄灭，电压表即可恢复测量功能。如需继续实验，则需再次启动控制屏。7、指针式交流电流表的使用和特点：电流测量范围为：05A，分四个量程档：0.3A、1A、3A、5A，用琴键开关切换。其它使用与特点均同指针式电压表。8、直流数显电压表的使用：测量电压范围为0200V，分为四个量程档：200MV、2V、20V和200V，启动本单元“开关”按钮后用琴键开关切换，其它使用与特点均同指针式电压表。9、直流数显电流表的使用： 电流测量范围为：02000MA，分四个量程档：2MA、20MA、200A、2000MA，用琴键开关切换。其它使用与特点均同指针式电压表。（二）实验组件挂箱实验屏的正面右下方的凹槽内，左右两边挂两个大挂箱，中间挂一个小挂箱，用螺母固定，很容易装卸。1、D7102数电、模电实验挂箱（大）提供5V、15V四路直流稳压电源，两路单次脉冲源，十进制译码显示器4组，BCD码拨码开关2组，逻辑电平显示器8位，逻辑电平开关8位，高可靠圆脚集成插座（8P 3只、14P 3只、 16P 4只、 20P 1只 等），空心接线柱3组，逻辑笔1只，另外还提供了若干元器件，本挂箱能完成常规的数电、模电所有的实验。2、DGJ03电工基础实验挂箱（大）提供叠加、戴维南、双口网络、谐振、选频及一、二接阶电路实验。3、DGJ04交流电路实验挂箱（大）提供单相、三相、日光灯、变压器、互感器、电镀表等实验所需的器件。4、DGJ05元件挂箱（小）提供实验所需各种外接元件（如电阻器、二极管、发光管、稳压管、电容器、电位器及12V灯泡等）还提供十进制可变电阻箱，输出阻值为099999.9/1W。三、实验内容： 1、按“实验原理”所述操作练习各单元的使用方法。2、练习使用各个测量仪表。四、实验报告要求： 简单写出各单元使用方法和特点。 实验二 常用集成门电路逻辑功能测试一、 实验目的： 1、掌握集成门电路的逻辑功能、逻辑符号和逻辑表达式； 2、学会验证集成门电路的逻辑功能； 3、了解逻辑电平开关和逻辑电平显示的工作原理。二、实验原理：TTL集成门电路的工作电压为“5V10%”，输出高电平“1”时UOH2.4V，低电压时UOL0.4 V。本实验中使用的TTL集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法：将TTL集成门电路正面（印有集成门电路型号标记）正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆时针方向数，依次为1、2、3、4。如图11所示。具体的各个管脚的功能可通过查找相关手册得知，本书实验所使用的器件均已提供其功能。 图11 集成门电路管脚识别示意图三、实验仪器设备及器材： 实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱） 集成块：74LS00 74LS04 74LS08 74LS32 74LS02 74LS86四、实验内容与步骤： （一）识别集成块：（集成块引脚图见附录） （二）集成门电路逻辑功能测试， 1、与非门（74LS00）逻辑功能测试 （1）识别集成块的型号，给集成块加上合适的工作电压。 （2）从74LS00内部任选择一个与非门电路，将门电路输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平显示。 （3）按表11改变输入端状态组合，观察输出端的状态变化情况并与理论值分析对比后将实验结果记入表11中。 输入状态输出状态AB74LS0074LS0274LS0874LS3274LS8600011011表112、非门（74LS04）逻辑功能测试 （1）识别集成块的型号，给集成块加上合适的工作电压。 （2）从74LS04内部选择一个非门电路，将输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平显示。 （3）按表12改变输入端状态组合，观察输出端的状态变化情况并与理论值分析对比后将实验结果记入表12中。输入状态输出状态A74LS0401 表123、用上述同样的方法验证 74LS08 、74LS32、 74LS86、 74LS02的逻辑功能，并把测试结果记入表11中。4、非门（74LS51）逻辑功能测试：5、对74LS00、74LS02、74LS51加入1HZ的方波信号，将多余输入端分别接0和1时，分析门电路对信号的控制作用。五、实验报告要求根据实验结果，整理各个测试结果填入表格中，并写出各个实验电路输出端的逻辑函数式。实验三 常用集成门电路逻辑功能的应用一、 实验目的： 1、掌握集成门电路逻辑功能的转换方法； 2、学会连接简单的组合逻辑电路的方法。 二、实验原理：1、 常用门电路的逻辑表达式： 2、逻辑代数基本定理： 3、简单组合逻辑电路的连接方法：根据被实现电路图找出相应的集成块，正确连接电源；然后从电路图的输入端到输出端采用分级分层的方式进行电路的连接；确认电路连接无误后接通电源。“分级分层”示意图如下：1. 与非门转换成非门已知与非门的逻辑表达式为 待求非门的逻辑表达式为将非门的逻辑表达式作适当形式的变换，使之形式与与非门的逻辑表达式一致，得并作以比较，得把非门的两个输入端当作A使用即可。根据上述结论，画出电路图，如图114所示。图114 与非门转换成非门的电路图2. 与非门转换成异或门已知与非门的逻辑表达式为 待求异或门的逻辑表达式为将异或门的逻辑表达式作适当形式的变换，利用还原律、反演律转换成与非表达式，得根据上述表达式，画出电路图，如图115所示。图115 与非门转换成异或门的电路图3. 与非门转换成或门已知与非门的逻辑表达式为 待求或门的逻辑表达式为将或门的逻辑表达式作适当形式的变换，使之形式与与非门的逻辑表达式一致，得根据上述结论，画出电路图，如图116所示。图116 与非门转换成或门三、实验仪器及器材： 实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱） 集成块：74LS00 74LS04 74LS08 74LS32 四、实验内容与步骤： （一）用与非门实现非门图21是把与非门当非门使用的电路。由于选用的是两输入端与非门，对多余输入端的处理以不改变电路的工作状态为原则，图2-1（a）将多余输入端接电源正极，图2-1（b）是把与非门的输入端并联当成一个输入端使用。同学们可选用任一种电路测试非门的功能，将实验结果记入表2-1。实验电路连接步骤和集成门电路逻辑功能测试步骤实现方式一样，请同学们自行连接。 图21（a） 图2-1（b）输入状态输出状态AY101表2-1（二）用非门和与非门实现或门 （三）用非门和与非门实现异或门 （四）用非门和与门实现或非门 （五）用74LS00和74LS08实现逻辑函数表达式： （六）用74LS32实现表达式：Y = A + B + C 将实验（二）、（三）和（四）的实验结果记入表22中。输入状态输出状态ABY2Y3Y40001101 1 表2-2 将实验（五）和（六）的实验结果记入表23中。输入状态输出状态ABCY5Y6000001010011100101110111 表23 五、实验报告要求：1、写出各个输出端的逻辑函数表达式；2、分别画出实现非门、或门、异或、或非门电路的其他方法。3、图2-3的电路在加上哪个门电路可以实现同或门？怎么处理？为什么？4、将实验五所示电路的逻辑功能与74LS00作比较，分析两者的逻辑功能。5、将实验六所示电路的逻辑功能与74LS32作比较，分析两者的逻辑功能。 实验四 组合逻辑电路功能分析一、 实验目的：1、了解组合逻辑电路的特点；2、掌握组合逻辑电路功能的分析方法；3、学会组合逻辑电路的连接方法。二、实验原理：组合逻辑电路是一种重要的数字逻辑电路，特点是任何时刻输出信号的稳态值，仅取决于该时刻各个输入信号的取值状态组合，即输入信号作用以前电路所处的状态，对输出信号没有影响。所谓组合逻辑电路的分析方法，就是根据给定的逻辑电路图，确定其逻辑功能的步骤，即求出描述该电路的逻辑功能的函数表达式或者真值表的过程。现将组合逻辑电路的分析方法介绍如下：（1）分析给定电路图，确定逻辑变量；（2）写出逻辑函数表达式；（3）化简逻辑函数表达式，一般采用公式法或卡诺图法；（4）列出真值表；（5）根据真值表描述电路逻辑功能，做出简要的文字描述。三、实验仪器及器材： 实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS00 74LS04 74LS08 74LS32四、实验内容： （一）分析图4-1所示电路的逻辑功能：（二）分析图4-2所示电路的逻辑功能： 三 分析图4-3所示电路的逻辑功能：五、实验报告要求： 按组合逻辑电路的分析的方法分别写出各个电路的分析步骤；实验五 组合逻辑电路设计一、 实验目的： 掌握组合逻辑电路的设计方法；二、实验原理： 组合逻辑电路的设计步骤正好与分析步骤相反，它是根据给定的逻辑功能的要求，找出用最少逻辑门来实现该逻辑功能的电路。一般可分为以下几个步骤：（1）对命题要求的逻辑功能进行分析，确定逻辑变量，并进行逻辑赋值；（2）根据设计的逻辑要求列真值表；（3）根据真值表写出函数表达式；（4）化简函数表达式或作适当形式的变换；（5）画出逻辑图。当然，上述设计步骤不是一成不变的，有些逻辑问题较简单，有的步骤就可省略。 三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS00 74LS04 74LS08 四、实验内容：（一）设计一个举重裁判表决器。设举重比赛有三个裁判，一个主裁判和两个副裁判。杠铃完全举上的裁决由每一个裁判按一下自己面前的按钮来确定。只有当两个或两个以上裁判（其中必须有主裁判）判明成功时，表示“成功”的灯才亮。（要求用与非门实现）（二）某设备有开关A、B、C，要求仅在开关A接通的条件下，开关B才能接通；开关C仅在开关B接通的条件下才能接通。违反这一规程，则发出报警信号。设计一个由与非门组成的能实现这一功能的报警控制电路。（要求用与非门实现）（三）设计一半加器，（要求用与非门实现）（四）设计一位二进制的大小比较器，假设比较数A和数B的大小。（要求用与非门实现）五、实验报告要求：根据组合逻辑电路的设计步骤，分别写出各个组合逻辑电路的设计步骤。实验六 编码器、译码器及应用电路设计一、实验目的：1、掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法；2、 学会编码器、译码器应用电路设计的方法；3、熟悉译码显示电路的工作原理。二、实验原理：编码是用文字、符号或者数字表示特定对象的过程，在数字电路中是用二进制数进行编码的，相应的二进制数叫二进制代码。编码器就是实现编码操作的电路。本实验使用的是优先编码器74LS147，当输入端有两个或两个以上为低电平时，将对输入信号级别相对高的优先编码，其引脚排列如图61所示。 图61 74LS147引脚排列图 图62 74LS138引脚排列图译码是编码的逆过程，是把给定的代码进行“翻译”，变成相应的状态，使输出通道中相应的一路有信号输出。译码器在数字系统有广泛的用途，不仅用于代码的转换、终端的数字显示，还用于数据分配和组合控制信号等。不同的功能可选用不同种类的译码器。 译码器按照功能的不同，一般分为三类：1、变量译码器（二进制译码器）：用以表示输入变量的状态，如24线、38线、416线译码器。以38线译码器74LS138为例介绍：图62为74LS138的引脚图，其中，A2A1A0为地址输入端，为译码器输出端，为使能端（只有当 时，才能进行译码）。 图63 74LS42引脚排列图 图65为CC4511引脚排列图 2、码制变换译码器：用于同一个数据的不同代码之间的相互变换。这种译码器的代表是410线译码器，它的功能是将8421BCD码译为十个对象，如74LS42等。它的原理与74LS138译码器类同，只不过它有四个输入端，十个输出端。4位输入代码共有00001111十六种状态组合，其中有10101111六个没有与其对应的输出端，这六组代码称为伪码，当伪码输入时，十个输出端均处于无效状态。图63为74LS42的引脚排列图。 3、数码显示译码器：将数字、文字、符号的代码译成数字、文字、符号的电路。 （1）七段发光二极管数码管：图64（a）(b)为共阴管电路和共阴数码管引出脚功能图。 图64（a） 图64 (b)（2）七段译码驱动器：此类译码器型号有74LS247（共阳）、74LS248（共阴）、CC4511（共阴）等等，本实验采用CC4511BCD码（锁存/ 七段译码/ 驱动器）来驱动共阴数码管。图65为CC4511引脚排列。 4、在本数字电路实验装置上已完成了译码器CC4511和数码管之间的连接。实验时，只要接通+5V电源和将十进制数的BCD码接到译码器的相应输入端即可显示09的数字。四位数码管可接受四组BCD码输入。CC4511与数码管的连接如图66所示。 图66 CC4511与数码管的连接 图67编码器、译码器和显示器逻辑功能测试电路三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS147 74LS138 74LS42 四、实验内容与步骤： 1、74LS147 编码器逻辑功能测试：将编码器9个输入端I1I9各接一根导线，来改变输入端的状态，4个输出端依次从高到低Q3Q0示，在各输入端输入有效电平，观察并记录电路输入与输出的对应关系，以及当几个输入同时为有效电平时编码器的优先级别关系。 2、数据拨码开关的使用： 将实验装置上的两组拨码开关的输出A、B、C、D分别接到CC4511的对应输入端，接上+5V显示器的电源，然后通过控制增减键（“+”与“”键）观察拨码盘上的十进制数和数码管显示的数字是否一致，及译码显示是否正常。 3、74LS138 译码器逻辑功能测试：将译码器的使能端、输入端A2A1A0分别接到逻辑电平开关上，八个输出端依次连接在逻辑电平显示上，改变输入端的状态组合，观察输出端的变化，并将实验结果记录下表： 4、74LS42译码器逻辑功能测试：用上述同样的方式验证，自拟表格记录实验结果。5、编码器、译码器和显示器逻辑功能测试：按图67所示连接，并验证实验电路，观察编码器输出状态和数码管显示数字之间的关系，进一步掌握该三者之间的联系。 6、用74LS42译码器代替实现38线的译码器，并进行实验。7、用两片74LS138组合成一个416线的译码器，并进行实验。五、实验报告要求： 记录各实验的实验结果，对实验结果进行分析、讨论。实验七 用译码器实现组合逻辑电路一、 实验目的： 学会用译码器实现组合逻辑电路二、实验原理：用译码器加上门电路的方法，来实现较复杂的组合逻辑电路，简单方便。本实验主要使用的译码器是74LS138、74LS42。对门电路的选择以与非门居多，前面实验接触的74LS00为四2输入的与非门，现介绍一个二4输入的与非门74LS20，其引脚排列如图71所示。（在用此种方法实现组合逻辑电路的步骤中注意译码器和与非门如何衔接起来的） 图71 二4输入的与非门74LS20引脚排列图三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS138 74LS42 74LS20 74LS08四、实验内容与步骤：1、设计一个三变量的判奇电路。（要求用译码器和与非门实现）2、某工厂有A、B、C三台设备，A、B的功率均为10W，C的功率为20W，这些设备由和两台发电机供电，两台发电机的最大输出功率分别为10W和30W，要求设计一个逻辑电路以最节约能源的方式启、停发电机，来控制三台设备的运转、停止。（要求用译码器和与非门、或门实现）3、设计一个全加器。（要求用译码器和与非门实现）五、实验报告要求：1、写出各电路的设计步骤，并画出实验电路图；2、通过与“实验五”实现组合逻辑电路的方法的比较，写出使用自己的体会。实验八数据选择器逻辑功能测试及应用一、 实验目的：1、掌握集成数据选择器的逻辑功能及使用方法；2、学会用数据选择器实现组合逻辑电路的方法。 二、实验原理： 数据选择器又叫“多路开关”。 数据选择器在地址控制端（或叫选择控制）的控制下，从多个数据输入通道中选择其中一通道的数据传输至输出端。此外，为了对选择器工作与否进行控制和扩展功能的需要，还设置了附加使能端。当=0时，选择器工作；当=1时，选择器输入的数据被封锁，输出为0。数据选择器的芯片种类很多，常用的2选1、4选1、8选1、16选1、32选1等。本实验使用的是8选1 数据选择器74LS151和4选1 数据选择器74LS153。用数据选择器实现逻辑函数表达式有两种常用的方法：卡诺图法和真值表法。 图71数据选择器74LS151引脚排列 图72数据选择器74LS153引脚排列三、实验仪器及器材：实验仪器设备： DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS151 74LS153 74LS04四、实验内容与步骤：1、测试数据选择器74LS153的逻辑功能：(1) 正确连接电源；(2) 将地址端A1、A0 使能端接逻辑电平开关，确定数据输入端D0D4的状态，输出端接逻辑电平显示。(3) 改变地址端A1、A0 的状态组合，观察输出端的变化，记录测试结果。2、测试数据选择器74LS151的逻辑功能：测试方法及步骤同上，自拟表格记录测试结果。3、用数据选择器74LS151实现逻辑函数：4、用数据选择器74LS153实现逻辑函数： 5、用双4选1数据选择器74LS153实现全加器五、实验报告要求写出用数据选择器实现逻辑函数设计过程、画出接线图，总结实验收获、体会。实验九 触发器逻辑功能测试及应用一、实验目的：1、掌握基本RS、JK、D、T和T触发器的逻辑功能；2、学会验证集成触发器的逻辑功能及使用方法；3、熟悉触发器之间相互转换的方法。二、实验原理：触发器是数字系统中广泛应用的能够记忆一位二进制信号的基本逻辑单元电路。触发器具有两个能自行保持的稳定状态，用来表示逻辑“1”和“0”。在不同的输入信号作用下其输出可以置成1态和0态，且当输入信号消失后，触发器获得的新状态能保持下来。根据触发器的逻辑功能的不同，又可分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器、T触发器等。1、基本RS触发器：图91是由两个与非门交叉耦合构成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。具有置0、置1和保持的功能。基本RS触发器也可以用两个或非门组成，此时为高电平触发有效。图91 基本RS触发器：2、JK触发器：本实验采用74LS112双下降沿触发的JK触发器，具有各自独立的直接清零、置1、计数、保持的功能。引脚功能如图92所示。JK触发器广泛用于计数、分频、时钟脉冲发生等电路中，它的特征方程是： 图92为74LS112引脚排列图 图93为74LS74引脚排列图3、D触发器：在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，广泛应用于数据锁存，移位寄存，分频和波形发生等。本实验使用的74LS74（见图93）为双上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前输入端的状态。它的状态方程为：4、不同类型时钟触发器间的转换：在实验过程中，大多使用的为JK触发器和D触发器，往往各种的触发器都会有需求，可以利用转换的方法获得具有其他功能的触发器。图94为JK触发器转换为D、T、T触发器的转换电路。图95为D触发器转换为JK、T、T触发器的转换电路。 图94为JK触发器分别转换为D、T、T触发器的转换电路 图95为D触发器分别转换为JK、T、T触发器的转换电路三、实验仪器与器件：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS112 74LS74 74LS04 74LS08 74LS02 74LS86 四、实验内容与步骤： 1、基本RS触发器逻辑功能的测试：按图91用两个与非门组成基本RS触发器，异步输入端接逻辑电平开关，输出端接逻辑电平显示，改变输入端的状态组合，观察输出端记录实验结果。2、JK触发器逻辑功能测试：（1）异步输入端功能测试：将端接逻辑电平开关，CP端接单次脉冲源，端接逻辑电平显示。按表91的要求改变（J K CP 处于任意状态）的状态组合，观察输出端并记录实验结果。表91（2）JK触发器逻辑功能测试：按表92的要求改变J、K、CP端状态，并用端对触发器进行异步置位或复位，观察端状态变化，将实验结果记录表中。表923、D触发器逻辑功能测试：（1）异步输入端功能测试：测试方法同上，将实验结果记入表93中。表93 （2）D触发器逻辑功能测试：按表94的要求改变D、CP端状态，并用端对触发器进行异步置位或复位，观察端状态变化，将实验结果记入表中表944、不同类型时钟触发器间的转换：按“实验原理”提供的电路图，正确连接电路图并进行验证，观察实验结果。五、实验报告要求： 1、根据实验结果，写出各个触发器的真值表。 2、试比较各个触发器有何不同？ 3、写出不同类型时钟触发器间的转换过程。 实验十 时序逻辑电路的测试 一、 实验目的：1、熟悉时序逻辑电路的分析方法。2、掌握时序逻辑电路的测试方法。 二、实验原理： 根据时序逻辑电路的一般分析步骤，得出电路的逻辑功能，再对时序逻辑电路通过实验进行测试，在时钟信号输入端加入合适的脉冲信号，然后观察各单元部件之间的配合是否满足要求，将实验现象和理论分析结果进行比较。例如，对图101所示4位二进制异步加法计数器的测试，可以采用以下几种方法：图101 4位二进制异步加法计数器（1）用示波器观察波形。在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，然后用示波器分别测试脉冲信号CP的波形及计数器的输出端Q3、Q2、Q1、Q0的波形。（2）用数码管显示。 在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，将计数器的输出端接至字符显示译码器，由数码管可以显示出计数器CP端输入脉冲的个数。（3）用01显示器显示二进制数。在计数器的CP端加入时钟脉冲信号，然后用01显示器观察计数器的输出端Q3、Q2、Q1、Q0状态的变化。 三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS112 74LS74 74LS00四、实验内容与步骤：（1）根据图101连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。（2）根据图102连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。图102 实验电路图（3）根据图103连接电路，然后分别用“实验原理”介绍的方法对该电路进行测试，并画出电路的工作波形、状态表，描述电路的逻辑功能。图103 实验电路图五、实验报告要求 1、分析实验中各个电路的工作波形、状态表，弄清各个实验电路的逻辑功能及工作特点。 2、分别画出各个电路的状态转换图和时序图。 实验十一 移位寄存器逻辑功能测试及应用一、 实验目的：1、掌握中规模4位双向移位寄存器逻辑功能及使用方法；2、熟悉移位寄存器的应用构成环形计数器和实现数据的串行、并行转换。 二、实验原理： 移位寄存器是一个具有移位功能的寄存器，是指寄存器中所存的代码能够在移位脉冲的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的称为双向移位寄存器，只需要改变左、右移的控制信号便可实现双向移位要求。本实验选用的4位双向移位寄存器，型号为74LS194，其引脚排列如图111所示。 移位寄存器不仅可以组成串行并行数码转换器，还可以方便地组成移位寄存器型计数器、脉冲分配器等电路。常用的移位寄存器有环行计数器和扭环型计数器。 图111 74LS194引脚排列及功能三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS194 74LS04四、实验内容与步骤：1、验证移位寄存器74LS194的逻辑功能： 计数脉冲由单次脉冲源提供，清零端、工作状态控制端M1 M2、并行数据输入端D0D3、DSL为左移串行数据输入端、DSR右移串行数据输入端分别接逻辑电平开关，输出端Q0Q3均接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。 （1）异步清零功能：当=0时，这时Q3Q2Q1Q0=0000，双向移位寄存器清零。其它输入信号都不起作用，与CP无关，故称为异步清零。 （2）保持功能：当=1，且CP=0或M1 =M2=0时，双向移位寄存器保持状态不变。（3） 同步并行送数功能：当=1，M1 =M2=1时，在CP上升沿操作下，并行输入数据d3 d2 d1 d0送入寄存器。（4）右移串行送数功能：当=1，M1 =0、M2=1时，在CP上升沿操作下，可依次把加在端的数据从时钟触发器 行送入寄存器中。（5）左移串行送数功能：当=1，M1 =1、M2=0时，在CP上升沿操作下，可依次把加在DSL端的数据从时钟触发器串行送入寄存器中。2、用74LS194构成环行计数器，画出实验电路图及其状态图，并陈述电路功能。3、用74LS194构成扭环行计数器，画出实验电路图及其状态图，并陈述电路功能。五、实验报告要求 整理实验数据，总结本次实验的收获与体会。 实验十二 计数器逻辑功能测试及应用（一）一、 实验目的：1、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法。2、学会构成十以内N进制计数器。二、实验原理： 74LS90是异步二五十进制计数器。具有清零、置9、计数的功能，当置9端、置0端均为低电平时，根据CP0 CP1不同的接法，对输入计数脉冲可进行二五十进制计数。利用反馈归零法可以使74LS90实现十以内的N进制计数器。反馈归零法就是利用计数器清零作用，截取计数过程中的某一个中间状态控制清零端，使计数器由此状态返回到零重新开始计数。74LS90引脚排列如图12所示。 图121 74LS90引脚排列图 三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS90 74LS04 74LS00 四、实验内容与步骤：1、测试74LS90异步二五十进制计数器的逻辑功能 计数脉冲由单次脉冲源提供，置9端、置0端分别接逻辑电平开关，四个输出端接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。当S9S9AS9B时，若R0R0AR0B，则计数器清零，与CP无关，这说明清零是异步的；当S9S9AS9B1时计数器置“”，即被置成1001状态；若将CP接CP0端，而0与CP1不连接起来，可构成一位二进制计数器；若只把CP接CP1端，可构成异步五进制计数器；若把CP接CP0端，且把0与CP1从外部连接起来，则电路将对CP按照8421BCD码进行异步十进制加法计数；若把CP接CP 1端，且把3与CP0从外部连接起来，则电路将对CP按照5421BCD码进行异步十进制加法计数。 根据实验原理，将中规模集成计数器74LS90置于十进制计数状态，输出接逻辑电平显示，在CP脉冲信号作用下，完成一次循环。根据实验现象，记入表121中。 CPQ3 Q2 Q1 Q0Q0 Q3 Q2 Q112345678910表1212、用74LS90实现8421码或5421码六进制计数器：要求：利用反馈归零法设计电路、验证并记录实验结果。3、 用两片74LS90构成60进制异步加法计数器。要求：画出电路图并验证。 4、用74LS90和译码显示电路，构成两位的十进制计数显示器。 要求：画出电路图并验证。六、实验报告要求1、画出各实验线路图，拟出各实验内容所需的测试记录表格，整理实验结果。 2、总结使用计数器的体会。实验十三 计数器逻辑功能测试及应用（二）一、实验目的：1、掌握中规模集成计数器的使用及功能测试方法2、学会构成N进制计数器的方法 二、 实验原理： 74LS161是4位同步二进制加法计数器。具有异步清零、同步并行置数、同步二进制加法计数、保持的功能。利用反馈归零法或反馈置数法可以使74LS161实现N进制计数器。反馈归零法就是利用计数器清零作用，截取计数过程中的某一个中间状态控制清零端， 使计数器由此状态返回到零重新开始计数。而反馈置数法就是利用具有置数功能的计数器（如74LS161），截取其中一计数中间状态反馈到置数端，而将数据输入端D3 D2 D1 D0全部接0，就会使计数器的状态在0000到这一中间状态之间循环，这种方法类似于反馈归零法。另一种方法是利用计数器到达1111这个状态时产生进位信号，将进位信号反馈到置数端，而数据输入端D3 D2 D1 D0置成某一最小数d3 d2 d1 d0，则计数器就可重新从这一最小数开始计数，整个计数器将在d3 d2 d1 d01111等N个状态下循环。这些方法的关键是要弄清楚计数器是同步清零（置数）还是异步清零（置数）,如果是同步的实现N进制计数器时要反馈N1项，异步的要反馈N项。74LS161引脚排列如图11所示。 图111 74LS161引脚排列图 图112 74LS192的引脚排列图三、实验仪器及器材：实验仪器设备：DGJ2型电工技术实验装置 （D712数电实验挂箱）集成块：74LS161 74LS160 74LS192 74LS04 74LS00 四、实验内容与步骤：1、 测试74LS161同步二进制加法计数器的逻辑功能 计数脉冲由单次脉冲源提供，清零端、置数控制端、工作状态控制端CTPCTT、并行数据输入端D3D0分别接逻辑电平开关，进位信号输出端、计数器状态输出端Q3Q0均接逻辑电平显示。按如下逐项测试并判断该集成块的功能是否正常。 （1）异步清零功能：当=0时，这时Q3Q2Q1Q0=0000，计数器清零。其它输入信号都不起作用，与CP无关，故称为异步清零。 （2）同步并行置数功能：当=1，=0时，在CP上升沿操作下，并行输入数据d3 d2 d1 d0置入计数器。 （3）同步二进制加法计数功能：当=1，若CTP=CTT=1，则计数器对CP信号按照8421码进行加法计数。 （4）保持功能：当时，若CTPCTT=0，则计数器将保持原来状态不变。对于进位输出信号有两种情况，如CTT=0，那么CO=0；若是CTT=1，那么CO=CTT Q3Q2Q1Q0 2、用74LS161实现十二进制计数器：要求：利用反馈归零法或反馈置数法设计电路、验证并记录实验结果。3、验证74LS160（同步十进制计数器）、74LS192（双时钟可预置十进制同步加/减计数器）的逻辑功能，（74LS160与74LS161引脚功能相同，不同只是前者是同步十进制计数器而后者是同步二进制加法计数器。）74LS192的引脚排列如图112所示。4、 用74LS160、74LS192构成N进制计数器，设计电路、验证并记录实验结果。五、五、实验报告要求1、画出各实验线路图，拟出各实验内容所需的测试记录表格，整理实验结果，对实验结果进行分析。2、总结使用计数器的体会。实验十四 计数显示器的设计与测试一、实验目的：1、掌握利用集成计数器构成N进制计数器的方法；2、学会用计数器和译码显示器实现计数显示。 二、实验原理： 计数器是用以