数字电路7大基础实验

1、实验一 门电路逻辑功能及测试一、实验目的 1了解实验箱各部分的功能，并熟悉其使用方法。2熟悉门电路的外形和引脚以及逻辑功能。 3学习集成电路的测试方法及示波器使用方法。二、实验仪器及材料 1双踪示波器 2器件 74LS00 二输入端四与非门 2片 74LS20 四输人端双与非门 1片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS04 六反相器 1片三、预习要求 1复习门电路工作原理及相应逻辑表达式 2熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途 3了解双踪示波器使用方法 四、实验箱介绍实验箱由电源、电平显示、信号源、芯片插座、逻辑开关等部分组成。1、电源部分输出DC、+5V、+1.25V+15V直

2、流稳压电源各一路。两路均设有短路报警功能，电源在短路时自动将电源与已经短路的电路断开，当短路故障排除后，按下报警复位开关即可恢复供电。2、显示部分电平指示由10组发光二极管组成，用5V接电平输入时灯亮为正常。用GND（地）接电平无输出显示为正常。数字显示由2位7段LED数码管及二-十进制译码器驱动器组成。分译码输入端和段位显示输入端（高电平有效）。3、信号源部分分单脉冲和连续脉冲2部分，单脉冲开关为消抖动脉冲；连续脉冲分为2组，一组为4路固定频率脉冲，分别为200kHZ、100kHZ、50kHZ、25kHZ；另一组为：1Hz5kHz连续可调方波。4、逻辑电平开关由10组逻辑电平开关组成（S0-

3、S9），逻辑开关用于输出逻辑电平“1”和“0”。接电平指示，并左右拨动开关（H为高电平+5V，L为低电平0V），则红绿灯相应亮灯。用一组（4位）逻辑开关分别接数码显示的译码输入ABCD（8421BCD），拨动开关组合，输入00001001，则数码显示为09。5、集成块插座插座为双列直插或多列直插，集成块引脚数和引脚号须与插座相符，上左下右对角一般为正、负电源（特殊除外），电源负端接GND即可（10个14脚、3个16脚、1个20脚）。四、实验内容 实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常。然后选择实验用的集成电路，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意 VCC及地线不能接错。线接好后经实

4、验指导 教师检查无误方可通电实验。实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。 1测试门电路逻辑功能 （1）。选用双四输入与非门 74LS20一只，插入插座按图11接线、输入端接S1S4（电平开关输出插口）。输出端接电平显示发光二级管（D1D8任意一个） （2）。将电平开关按表11置位，分别测输出电压及逻辑状态 表11输入输出1234Y电压（V）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL2逻辑电路的逻辑关系（1）用74LS00按图1。3接线，将输人输出逻辑关系分别填人表13中， 表13输入输出ABLLLHHLHH（2）写出上面电路逻辑表达式图1.43利用与非控制输出。 用一片74LS00 如

5、图14接线， S接任一电平开关用示波器观察 S对输出脉冲的控制作用 表1。4S输出波形01 4、选作 参照内容1，自制表格，完成对74ls86,74ls04的测试.五、实验报告 1按各步聚要求填表并画逻辑图。 2回答问题： （1）怎样判断门电路逻辑功能是否正常？ （2）与非门一个输人接连续脉冲其余端什么状态时允许脉冲通过？什么状态时禁止脉冲通过？实验二 组合逻辑电路的分析和设计一、实验目的 1熟识常用逻辑门的使用方法。 2。掌握组合逻辑电路的分析与测试和设计。二、实验仪器及材料 74LS00（与非门）2片 74LS86（异或门）1片 74LS54（与或非门）1片 74LS04（六反相器）1片

6、74LS20（四输入端双与非门）1片三、预习要求 1预习组合逻辑电路的分析方法 2预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理。 3预习二进制数的运算。四、实验内容1、分析、测试全加器的逻辑功能电路采用一片74LS00和一片74LS86连接。输入信号A、B、Ci-1用逻辑电平开关（实验箱右下方）输出信号X1、X2、S、Si、Ci连接LED显示（实验箱右上方，“红”为1，“绿”为0）将测试结果填入真值表和卡诺图中，求出逻辑表达式。2、组合逻辑电路设计（1）设计一个三人无弃权表决逻辑电路。（2）设计一个四位奇偶校验电路。要求当四位数码有奇数个1时，输出为1，否则输出为0。（3）设计一个1位二

7、进制数值比较器逻辑电路。（4）设计一个将十进制数09的8421码转换为格雷码的逻辑电路。（5）设计一个信号优先顺序逻辑电路。要求信号A、B、C在同一时间内，只允许一个信号通过，若有两个或以上信号出现，则按A、B、C顺序通过。 任选2题设计。按给定逻辑门任选。写出电路设计过程，绘出设计线路图五、实验报告1整理实验数据、图表，分析真值表，转化为卡诺图，化简最简逻辑表达式并对实验结果进行分析讨论。2、写出设计过程（功能真值表、卡诺图分析、逻辑表达式化简），画出设计的电路图，记录结果。实验三 译码器和数据选择器的应用 一、实验目的 1、掌握译码器的逻辑功能及其使用方法。 2、了解译码器的一些应用电路。

8、 3、熟悉选择器的使用方法。 二、实验仪器及元器件 1、数电实验箱 2、数字万用表 3、元器件 ： 74LS138（译码器） 74LS20（四输入端双与非门） 74LS153(双4选1数据选择器) 三、实验内容1、简介74LS138为双列直插16脚38线译码器，引脚及功能表见右。使能端：S1=1，使能；S1=0, 禁止。S2=S3=0，使 能；S2、S3任一端为1，禁止。输出Y0Y7为低电平有效。 图 3.12、功能测试将地址和使能端与逻辑开关连接，输出端与电平指示连接。按上表逐项测试74LS138的逻辑功能。3、应用电路产生逻辑函数用1片74LS138和基本逻辑门产生函数(电路自拟)：4、数

9、据选择器的测试及应用（1）将双4选1数据选择器7LS153参照图42接线测试其功能并填写功能表（2）将学习机脉冲信号源中固定连续脉冲4个不同频率的信号接到数据选择器4个输入端，将选择端置位，使输出端可分别观察到4种不同频率脉冲信号（3）分析上述实验结果并总结数据选择器作用。选择端数据输入端输出控制输出B AC0C1C2C3GYX XX X X XHL LL X X XLL LH X X XLL HX L X XLL HX H X XLH LX X L XLH LX X H XLH HX X X LLH HX X X HL 图 3.2 表3.1四、实验报告1写出电路设计过程，画出实验内容3、4的

10、接线图。2设计出对应电路，对实验结果进行分析、讨论3总结译码器和数据选择的使用体会。 实验四 触发器 一、实验目的 1熟悉并掌握RS、D、JK触发器的构成，工作原理和功能测试方法 2学会正确使用触发器集成芯片 3了解不同逻辑功能FF相互转换的方法 二、实验仪器及材料 1双法示波器 2、数字万用表 3器件 74LS00 二输人端四与非门 1片 74LS74 双D触发器 1片 74LS73 JK触发器 1片 三、实验内容 1基本RS触发器功能测试： 两个TTL与非门首尾相接构成的基本RSFF的电路如图4.1所示 （1）试按下面的顺序在，端加信号： =0 =1 =1 =1 =1 =0 图 4.1 基

11、本 RS FF电路=1 =1观来并记录FF的Q、端的状态，将结果填入下表4.1中. 表4.1Q01111101 （2）端接低电平端加脉冲。 （3）端接高电子端加脉冲。（4）连接Rd、Sd，并加脉冲。记录并观察（2）、（3）、（4）三种情况下，Q，端的状态从中你能否总结出基本R一SFF的Q或端的状态改变和输人端，的关系。（5）当、都接低电平时，观察Q、端的状态。当、同时由低电平跳为高电平时，注意观察Q、端的状态，重复 35次看 Q、端的状态是否相同，以正确理解“不定”状态的含义。2维持一阻塞型D触发器功能测试 双 D型正边沿维持一阻塞型触发器 74LS74的逻辑符号如图32所示。 图中、端为异步

12、置1端，置0端（或称异步置位，复位； 端）CP为时钟脉冲端。 试按下面步骤做实验：（1）分别在、端加低电平，观察并记录 Q、端的状态。（2）令、端为高电平，D端分别接高，低电平，用点动脉冲作为 CP，观察并记录当 CP为 O、1、时 Q端状态的变化。（3）当=1、CP0（或CP=1）改变D端信号，观察Q 图 4.2 DFF逻辑符号 端的状态是否变化？ 整理上述实验数据，将结果填入下表42中（4）令=1，将 D和端相连，CP加连续脉冲，用双踪示波器观察并记录Q相对于CP的波形 表42CPDQQ01XX0110XX0111001111013负边沿JK触发器功能测试图4.2双JK负边沿触发器 74L

13、S73芯片的逻辑符号如图 4.2所示。自拟实验步骤，测试其功能，并将结果填入表4.3中（1）在74LS73中任取一JK触发器按右图连接。（2）输入端 J、K、CLR 接逻辑开关，CLK端接单脉冲。输出端 Q 、 接电平指示。（3）将测试结果填入表5.3中。（Qn=0，Qn=1，分别表示触发器的初始状态，Qn+1表示次态，即表中要填的数据）（4）J、K输入“1”，CP分 别1Hz和1kHz脉冲，用电平指示或示波器观察CP、Q的波形并记录。 JKCPQn+1Qn=0Qn=1000110010110100110110110表4.33应用电路，用74LS73组成单脉冲发生器（电路自拟）。要求：用1Hz

14、脉冲和手控触发脉冲分别作两个JK触发器的CP输入。手控送出一个脉冲，则发生器输出一个与手控脉冲长短无关的单脉冲。四、实验报告1、列表整理实验所用触发器的逻辑功能。2、总结实验波形，说明触发器的触发方式。3、设计应用电路及其实验结果。实验五 计数器的设计 一、实验目的 1学习用触发器构成计数器的方法 2掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试方法 3运用集成计数器构成1N分频器 二、实验设备与备件 1、数电实验箱 2、双踪示波器 3、数字万用表 4、电子器件 74LS74 74LS1922 74LS00 三、实验内容1用74LS74触发器构成2位二进制异步加法计数器。图5.1(1) 按图5.1连

15、接，RD接至逻辑开关输出插口，将低位CPO端接单次脉冲源，输出端Q0、Q1接逻辑电平显示输入插口，各、接高电平+5V。(2) 清零后，逐个送入单次脉冲，观察并列表记录Q0Q1状态。(3) 将单次脉冲改为1Hz的连续脉冲，观察Q0Q1的状态。(4) 将1Hz的连续脉冲改为1KHz，用双踪示波器观察CP、Q1、Q0端波形。(5) 将图5-1电路中的低位触发器的Q端与高一位的CP端相连接，构成减法计数器，按实验内容2)，3)，4)进行实验，观察并列表记录Q0-Q1的状态。2测试74LS192同步十进制可逆计数器的逻辑功能。图5.2 74LS192管脚图表5.1(1)清除 令CR=1，其它输入为任意态

16、，这时Q3Q2QlQ00000，译码数字显示为0。清除功能完成后，置CRO(2)置数 CRO，GPu，CPD任意，数据输入端输入任意一组二进制数，令0，观察计数译码显示输出，置数功能是否完成，此后置1。(3)加计数 CR0，CPD1，CPu接单次脉冲源。清零后送入10个单次脉冲，观察输出状态变化是否发生在CPu的上升沿。(4)减计数 CR0，CPu1，CPD接单次脉冲源。参照3)进行实验。3设计一个60进制加法计数器并进行实验。 四、实验预习要求 1复习有关计数器部分内容 2绘出各实验内容的详细线路图 3拟出各实验内容所需的测试记录表格 4查手册，给出并熟悉实验所用各集成块的引脚排列图五、实验

17、报告 1画出实验线路图，记录、整理实验现象及所得的有关波形。对实验结果进行分析。 2.总结使用集成计数器的体会。实验六 555时基电路一、实验目的 1掌握555对基电路的结构和工作原理学会对此芯片的正确使用。 2学会分析和测试用555时基电路构成的多谐振荡器单稳态触发器，RS 触发器等三种典型电路。二、实验仪器及材料 1示波器 2器件 NE556，（或LM556，5G556等）双时基电路 1片 二极管1N4148 2只 电位器22KIK 2只 电阻、电容 若干 扬声器 一支三、实验内容 1555时基电路功能测试 本实验所用的555时基电路芯片为NE556同一芯片上集成了二个各自独工的555 时

18、基电路，图中各管脚的功能简述如下：TH高电平触发端：当TH端电平大干2/3Vcc，输出端OUT呈低电平DIS端导通。低电平触发端：当端电平小于1。3Vcc时OUT端呈现高电平DIS端关断。 复位端：=0OUT端输出低电平DIS端导通。 VC控制电压端：VC接不同的电压值可以改变TH。的触发电平值。 DIS放电端：其导通或关断为RC回路提供了放电或充电的通路。 OUT输出端： 表61THOUTDISXXLL导通2/3Vcc1/3 VccHL导通2/3Vcc1/3VccH原状态原状态2/3Vcc1/3VccHH关断 芯片的功能如表6.1所示管脚如图6.1所示功能简图如图6.2所示。 （1）按图6.

19、3接线可凋电压取自电位器分压器。（2）按表6.1逐项测试其功能并记录。2.555时基电路构成的多谐振荡器，电路如图6.4所示。 图6.l 时基电路556 f脚图 图6.2 时基电用功能简图 图6.3 测试接线图 图6.4 多诺振荡器电路（1）按图接线。图中元件参数如下： R115K R25K C1=0.033F C2=0.1F （2）用示波器观察并测量OUT端波形的频率。 和理论估算值比较算出频率的相对误差值。（3）若将电阻值改为R1=5KR2=10 K电容C不变，上述的数据有何变化？（4）。根据上述电路的原理充电回路的支路是R1R2R1，放电回路的支路是R2C1，将电路略作修改增加一个电位器

20、Rw和两个引导二极管，构成图95所示的占空比可调的多谐振荡器。 其占空比为 q= 改变Rw的位置可调节q值。 合理选择元件参数（电位器选用22K）使电路的占空比q=02，调试正脉冲宽 度为02ms。调试电路，测出所用元件的数值，估算电路的误差。3555构成的单稳态触发器 图6.5 占空比可调的多谐振荡器电路 图6.6 单稳态过发器电路 实验如图6.6所示。（1）按图 9.6接线，图中 R=10 K,C1= 001F,V1是频率约为 10KHZ左右的方波 时，用双踪示波器观察 OUT端相对于 V1的波形并测出输出脉冲的宽度T。（2）调节 V1的频率分析并记录观察到的 OUT端波形的变化。（3）若

21、想使Tw=10S，怎样调整电路？因出此时各有关的参数值。5应用电路 图6.8所示用556的两个时基电路构成低频对高频调制的救护车警铃电路。 （l）参考实验内容2确定图6.8中未定元件参数 （2）按图接线，注意扬声器先不接。 （3）用示波器观察输出波形并记录 （4）接上扬声器，调整参数到声响效果满意。 图6.8 用时基电路组成警铃电路6时基电路使用说明 556定时器的电源电压范围较宽，可在-5 -16V范围内使用（若为CMOS的555 芯片则电压范围在，+3一+18V内） 电路的输出有缓冲器因而有较强的带负载能力，双极性定时器最大的灌电流和拉电流都在200mA左右因而可直接推动TTL或CMOS电

22、路中的各种电路包括能直接推动蜂呜器等器件。 本实验所使用的电源电压Vcc=+5V。四、实验报告 1按实验内容各步要求整理实验数据。 2画出实验内容3和5中的相应波形图。 3画出实验内容5最终调试满意的电路图并标出各元件参数。 4总结时基电路基本电路及使用方法。实验七 数字电子技术综合设计实验数字电子综合设计实验课说明：1、 次综合实验是在学生掌握了数字电子技术的基本理论知识基础上进行的。2、 次综合设计实验首先提出设计要求，要求学生自行设计电路，实现要求，分基本和扩展要求实现因材施教。3、 效地学生对数字电路知识的学习巩固、设计及综合应用。学会复杂数字系统的调试、测试方法。4、 求学生对下面两

23、个题目进行选择设计。完成其中一个整个设计任务。实验题目1：简易交通灯控制电路一、实验目的：1. 学习数字电路中触发器、单稳态触发器、时序计数、组合逻辑、译码显示等单元电路的设计及综合应用。2. 学习复杂数字系统的调试、测试方法。二、 实验任务：（一）基本要求： 设计一个交通信号灯控制器，由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口，在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则停止行驶（给行驶中的车辆有时间停在禁行线以外）。两者交替允许通行。主干道每次放行40秒，支干道每次放行30秒，设立40秒、30秒计时、显示电路。在每次由绿灯亮转换到红灯亮的过程中，要亮10秒钟的

24、黄灯作为过渡。（二）扩展要求：1用红、绿、黄发光二极管作信号灯，用逻辑开关作检测车辆是否到来的的信号。主干道处于常允许通行的状态，支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时，支干道亮红灯；支干道亮绿灯时，主干道亮红灯； 240秒、30秒、10秒的定时信号，可用倒计时实现，要求使用尽可能少的器件(三)设计要求及设计方案提示：140秒、30秒、10秒的定时信号，可用顺时计时，也可用倒计时，计时起始信号由主控电路给出，定时结束信号也输入到主控电路，由主控电路点亮或关闭三色信号灯或启动另一计时电路。2主控电路是核心，它是一个时序电路，它的输入信号为： 40秒、30秒、10秒的定时信号； 可用下面的四个状态描述状态主 干 道支 干 道间 时 S0绿灯亮，允许通行红灯亮，禁止通行 40秒 S1黄灯亮，停车红灯亮，禁止通行 10秒