数字电路实验指导书(第一版整理)

1、 实验项目总表序号实验项目名称实验次序项目类别项目类型1集成逻辑门的逻辑功能测试1综合必做2组合逻辑电路的设计与测试2综合必做3译码器及其应用3综合必做4数据选择器及其应用4综合必做5触发器及其应用5综合必做实验一 门电路逻辑功能测试一、实验目的1掌握基本门电路逻辑功能测试方法。2掌握multisim元器件库中查找常用元件的方法。二、实验设备及元器件1. pc人计算机及仿真软件multisim 。2. 虚拟元件：与非门7400n、74ls04n、异或门7486n、三态门74ls125n。3. 虚拟仪器：万用表xmm1、信号发生器xfg1、测量元件中的指示灯x1等。三、实验原理ttl集成电路的输

2、入端和输出端均为三极管结构，所以称作三极管、三极管逻辑电路（transistor -transistor logic ）简称ttl电路。54 系列的ttl电路和74 系列的ttl电路具有完全相同的电路结构和电气性能参数。所不同的是54 系列比74 系列的工作温度范围更宽，电源允许的范围也更大。74 系列的工作环境温度规定为0700c，电源电压工作范围为5v5%v，而54 系列工作环境温度规定为-551250c，电源电压工作范围为5v10%v。54h 与74h,54s 与74s 以及54ls 与74ls 系列的区别也仅在于工作环境温度与电源电压工作范围不同，就像54 系列和74 系列的区别那样。

3、在不同系列的ttl 器件中，只要器件型号的后几位数码一样，则它们的逻辑功能、外形尺寸、引脚排列就完全相同。ttl 集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广，特别对我们进行实验论证，选用ttl 电路比较合适。因此，本实训教材大多采用74ls(或74)系列ttl 集成电路，它的电源电压工作范围为5v5%v，逻辑高电平为“1”时2.4v，低电平为“0”时0.4v。它们的逻辑表达式分别为：图1.3.1 分别是本次实验所用基本逻辑门电路的逻辑符号图。图1.3.1 ttl 基本逻辑门电路与门的逻辑功能为“有0 则0，全1 则1”；或门的逻辑功能为“有1则1，全0 则0”；非门的逻辑

4、功能为输出与输入相反；与非门的逻辑功能为“有0 则1，全1 则0”；或非门的逻辑功能为“有1 则0，全0 则1”；异或门的逻辑功能为“不同则1，相同则0”。四、实验内容及实验步骤1.测试与非门的逻辑功能(详细)（1）单击电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条的“ttl”按钮，从弹出的对话框中选取一个与非门7400n，将它放置在工作平台上；单击真实元件工具条的“电源”（source）按钮，将电源和底线调出放置在电子平台上；单击真实元件工具条的“基本”（basic）按钮，调出单刀双掷开关“spdt”两只并将它们的key设置成“a”和“b”；单击真实元件工具条的“指示器”按钮其

5、中调出红色指示灯一盏并把它放置在工作区中作为输出指示。搭建后的电路如图1.4.1所示。输出表达式y=ab。图1.4.1（2）点击电子仿真软件multisim 基本界面右侧虚拟仪器工具条“万用表”按钮，调出虚拟万用表“xmm1”放置在电子平台上，将“xmm1”仪器连成仿真电路。（3）双击虚拟万用表图标“xmm1”，将出现它的放大面板，按下放大面板上的“电压”和“直流”两个按钮，将它用来测量直流电压如图1.4.2所示。（4）打开仿真开关，按照表1.4.1，分别按动“a”和“b”键，使与非门的两个输入端为表中4种情况，从万用表的放大面板上读出各种情况的直流电位，将它们填入表内，并将电位转换成逻辑状态

6、填入表1.4.1内。图1.4.2表 1.4.1 与非门功能表输入端输出端aby电位（v）逻辑状态00510151105111002、基本集成门逻辑电路测试(同样的步骤完成)（1）测试与门逻辑功能,实验步骤自拟。74ls08是四个2输入端与门集成电路，请按下图搭建电路，再检测与门的逻辑功能，结果填入下表中。aby00011011（2）测试或门逻辑功能74ls32是四个2输入端或门集成电路（见附录1），请按下图搭建电路，再检测或门的逻辑功能，结果填入下表中。aby00011011（3）测试非门逻辑功能74hc04是6个单输入非门集成电路（见附录1），请按下图搭建电路，再检测非门的逻辑功能，结果填入

7、下表中。ay01（4）测试或非门逻辑功能74ls02是四个2输入端或非门集成电路（见附录1），请按下图搭建电路，再检测或非门的逻辑功能，结果填入下表中。aby00011011（5）测试异或门逻辑功能74ls86是四个2输入端异或门集成电路，请按下图搭建电路，再检测异或门的逻辑功能，结果填入下表中。aby00011011（7）测试同或门逻辑功能74ls266是四个2输入端同或门集成电路，请按下图搭建电路，再检测同或门的逻辑功能，结果填入下表中（可以换成coms管4077）。aby00011011 实验二 用与非门组成其他功能门电路一、实验目的1掌握用与非门组成其他逻辑门的方法。二、实验设备及元器

8、件1. pc人计算机及仿真软件multisim 。2. 虚拟元件：与非门7400n、74ls04n、异或门7486n、三态门74ls125n。3. 虚拟仪器：万用表xmm1、信号发生器xfg1、测量元件中的指示灯x1等。三、实验内容（1）用与非门组成或门： 根据摩根定律，或门的逻辑函数表达式q=a+b可以写成：q=.，因此，可以用三个与非门构成或门。图2.3.1 从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条的“ttl”按钮中调出3个与非门74ls00n；从真实元件工具条的“basic”按钮中调出2个单刀双掷开关，并分别将它们设置成key=a和key=b；从真实元件工具条的中调

9、出电源和底线；并调出万用表将所有的元件和万用表连接成如图2.3.1所示的电路。 打开仿真开关，按表2.3.1要求，分别按动“a”和“b”，观察并记录万用表的值，将结果填入表2.3.1中。表2.3.1或门逻辑功能记录表输入端输出端ab指万用表值逻辑状态00011011（2）用与非门组成异或门 按图2.3.2所示调出元件并组成异或门仿真电路。图2.3.2 打开仿真开关，按表2.3.2要求，分别按动“a”和“b”，观察并记录指示灯的发光情况，将结果填入表2.3.2中。表2.3.2输入端输出端ab指示灯状态(x1)逻辑状态00011011 按照图2.3.3调出7486n门电路输出端连接万用表。打开仿真

10、开关，将表2.3.2要求，分别按动“a”和“b”，观察结果，并把结果与将表2.3.2进行比较。图2.3.33. 三态门电路功能测试(选做)图2.3.4(1) 从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条的“ttl”按钮中调出非门74ls04n和三态门74ls125n；从“指示器”按钮中调出指示器、仪器仪表库中调出信号发生器。将它们大建成如图2.3.4所示电路。（2） a端输入调解为1hz的脉冲信号，然后打开仿真开关，按照表2.3.3进行仿真实验。输出指示灯观察输出端f1、f2的值并它们填入表2.3.3中。将f1与f2用导线连接，实现一根信号线分时传送多组数据的总路线结构，用实

11、验加以验证。表2.3.3b控制输入输出0en1=0af1（x1）=en2=1af2（x2）=1en1=0af1（x1）=en2=1af2（x2）=四、预习要求1复习门电路的工作原理和逻辑代数运算。 2熟悉门电路的管脚排列。 3复习数字万用电表的使用方法。五、实验报告要求1根据测量结果，说明7486n或74ls125n 门电路的逻辑功能。2. 根据要求填写仿真实验报告。3说明不同功能的门电路闲置端的处理办法，如：与非门，或非门，与或非门，异或门等。4. 根据图3-4和3-5的测量结果进行比较，并说明共同点和不同点。实验三 组合逻辑电路的设计与测试(加法器)一、实验目的1. 学会用仿真软件mult

12、isim 进行半加器和全加器仿真实验。2. 学会用逻辑分析仪观察全加器波形。3. 分析二进制数的运算规律。4. 掌握组合电路的分析和设计方法。5. 验证全加器的逻辑功能。二、实验设备及元器件1. pc人计算机及仿真软件multisim 。2. 虚拟元件：与非门7400n、异或门7486n。3. 虚拟仪器：万用表xmm1、指示灯、电源等。三、计算机仿真实验内容1. 测试用异或门、与门组成的半加器的逻辑功能（1）按照图3.1.1所示，从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条中调出所需元件：其中，异或门74ls86n、74ls08从“ttl”库中调出；指示灯从电子仿真软件mul

13、tisim 基本界面左侧右列虚拟元件库中调出，x1选红灯；x2选蓝灯。图3.3.1（2）打开仿真开关，根据表3. 3.1改变输入数据进行试验，并将结果填入表内。表3.3.1输入输出a b s ci0 00 11 01 12.测试全加器的逻辑功能（1）从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条“ttl”库中调出异或门74ls86d,与门74ls08n和或门74ls32组成仿真电路如图3.2.2所示。图3.3.2（2）打开仿真开关，按照表3.3.2输入情况进行仿真实验，并将结果填入表内。表3.3.2输入输出a b c s（x1） c(x2)0 0 00 0 10 1 00 1

14、11 0 01 0 11 1 01 1 1 3.用逻辑分析仪观察全加器波形(no picture)（1）先关闭仿真开关，在图3.3.2中删除集成门电路以外的其他元件。在右侧虚拟仪器库中的“字发生器”（word generator）按钮，调出字信号发生器图标“xwg1”，再点击虚拟仪器库中的“逻辑分析仪”（logic analyzer）按钮，调出逻辑分析仪图标“xla1”，将它门连接成3.3.3所示的电路。（2）双击字信号发生器图标“xwg1”，将打开它的放大面板如图3.3.4所示。 它是一台能产生32位（路）同步逻辑信号的仪表。按下放大面板的“控制”（controls）栏的“循环”（cycle

15、）按钮，表示字信号发生器在设置好的初始值和终止图3.3.3值之间周而复始地输出信号；选择“显示”（display）栏下的“hex”表示信号以十六进制显示；“触发”（trigger）栏用于选择触发器的方式；“频率”（frequency）栏用于设置信号的频率，将它设置为1kz。 图3.3.4（3）按下“控制”（controls）栏的“设置”（set）按钮，将弹出对话框如图3.3.5所示。选择“显示类型”（display type）栏下的16进制“hex”，再在设置缓冲区大小“buffer size”输入“000b”即十六进制的“11”，然后点击对话框右上角“接受”（accept）按钮回到放大面板。

16、 图3.3.5（4）点击放大面板右边8位字信号编辑区进行逐行编辑，从上至下载栏中输入十六进制的000000000000000a共11条8位字信号，编辑好的11条8位字信号如图3.3.4所示，最后关闭放大面板。（5）打开仿真开关，双击逻辑分析仪图标“xla1”，将出现逻辑分析仪图标“xla1”，将出现逻辑分析仪放大面板如图3.3.6所示。将面板上“时钟”（clock）框下“时钟s/div”栏输入1，再点击面板左下角“相反”（reverse）按钮使屏幕变白，稍等片刻，然后关闭仿真开关。将逻辑分析仪面板屏幕下方的滚动条拉到不同的位置，见图所示。 图3.3.6（6）拉出屏幕上的读数指针可以观察到一个全

17、加器各输入、输出端波形，在图3.3.6中读数指针所在位置分别标示输入/输出信号为a=0、b=1、ci-1=0、s=1、ci=0和a=1、b=1、ci-1=1、s=1、ci=1；。（注：屏幕左侧标有“8”的波形标示a；标有“9”的波形标示b；标有“4”的波形标示ci-1 ；标有“1”的波形标示s；标有“6”的波形标示ci。）（7）按表3.3.3要求，用读数指针读出4个观察点的状态，并将它们的逻辑状态和逻辑分析波形填入表3.3.3中。表3.3.31234状态波形状态波形状态波形状态波形输入a1110b0101ci-10011输出sci四、预习要求1复习半加器和全加器分析方法和设计方法。 2复习逻辑

18、分析仪和数字信号发生器的使用方法。五、实验报告要求1. 完成仿真实验全部过程并实验结果记录在表3.2.2和3.2.3中。2. 总结设计全加器实验的分析、步骤和体会，写出完整的设计报告。实验四 组合逻辑电路分析与设计(选做实验)一、实验目的1、掌握multisim软件对组合逻辑电路分析与设计的方法。2、掌握利用集成逻辑门构建组合逻辑电路的设计过程。3、掌握组合逻辑电路的分析方法。二、实验原理全加全减器是一个实现一位全加和全减功能的组合逻辑电路，通过模式变量m来控制全加/全减算术运算。本实验可以使用74ls00，74ls86芯片来实现。ai和bi分别表示二进制数a与b的第i位，ci表示ai-1和b

19、i-1位全加时产生的进位，ci+1表示第ai和bi位全加时产生的进位，si为ai和bi的和或差，m=0表示全加功能，m=1表示全减功能，具体真值表为：maibicisici+1000000000110001010001101010010010101011001011111100000100111101011101101110010110100111000111111函数s和ci+1的卡诺图化简后为：si=aibicici+1=bici+(ci+bi)(mai)=三、实验设备1、硬件：计算机2、软件：multisim四、实验内容及实验步骤1、根据实验原理构建全加全减器功能电路并测试逻辑功能。2、

20、利用逻辑分析仪测试第1步电路的功能及函数表达式。说明：上面的第一个图是测试ci+1，下面的图是测试s的，要求分析出真值表及相应函数表达式及最简函数表达式。3、利用设计全加全减器功能电路并测试逻辑功能。4、利用逻辑分析仪测试第3步电路的功能。（参考设计图略）实验五 译码器及应用一、实验目的1. 掌握用电子仿真软件multisim 进行译码器的仿真实验。2. 掌握3-8译码器74ls138的工作原理及应用。3. 掌握七段显示译码器7447的工作原理及应用。二、实验设备及元器件1pc计算机及仿真软件multisim 2虚拟仪器：万用表、字符信号发生器。 3虚拟元件：3线8线译码器（反码输出）74ls

21、138、bcd七段显示译码/驱动器7447n、七段显示器、指示灯、双掷开关等。 三、计算机仿真实验内容1. 3-8线译码器74ls138实验74ls138是用ttl与非门组成的3-8线译码器，它有3个附加的控制端s1、和。挡s1=1、+=0时，gs输出高电平(s=1)，译码器才工作，否则译码器禁止所有的输出端被封锁在高电平。（注：3-8线译码器74ls138n中的g1(s)、g2a、g2b(、)为图5.3.1 表5.3.1 3-8线译码器真值表输入输出g1 a b c 0 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1100 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1100 0

22、1 1 0 1 1 1 1 1 1100 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1100 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1101 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1101 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1101 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1101 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0控制端）。这3个控制端也叫做“片选”输入端，利用片选的作用可以将多片连接起来以扩展译码器的功能，a、b、c输入端y0-y7是输出端。74ls138n引脚排列如图5.3.1所示，真实芯片引脚排列基本相似，逻辑功能表如表5.3.1所示。（1）在电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实

23、元件库中调出“74ls138d”3-8线译码器、j1-j6双掷开关、x1-x8红色指示器，电源和接地等元器件把他们搭建成如图5.3.2所示电路。图5.3.2（2）接通仿真开关，根据表5.3.2操作双掷开关验证74ls138d芯片的逻辑功能，将仿真结果填入表5.3.2中，验证3-8线译码器74ls138真值表是否与理论相符。表5.3.2输入输出g1+ a b c 0 1 100 0 0100 0 1100 1 0100 1 1101 0 0101 0 1101 1 0101 1 1 （3）关闭仿真开关，在电路中删除全部输入用双掷开关，输入信号换成字符发生器作为输入，搭建的电路如图5.3.3所示。

24、（4）字符发生器xwg1频率设置在50-100hz之间这样指示灯的亮灭比较缓慢好观察，数据循环设置在0-9之间（选用十六进的制）。然后根据3-8线译码器74ld138工作原理和逻辑功能表自拟实验步骤。 图5.3.32. bcd七段显示译码器7447实验（1）在电子仿真软件multisim基本工作界面相应的库中调出七段显示译码器“7447n”、七段显示器“seven_seg com”、j1j4四个单刀双掷开关、x1x4四盏红色指示灯，把他们搭建成如图5.3.4所示电路。图中lt为灯测试输入（低电平有效）；rbi灭零输入（低电平有效）；bi/rbo为灭灯输入（低电平有效）/灭零输出。这3脚均接高电

25、平；译码输出端为oaog。 图5.3.4（2）打开仿真开关，分别按动各单刀双掷开关，使输入4位二进制码“dcba”分别为00001001，这时对应输入的每个二进制码，经译码器7447译码后直接推动共阳led数码显示出十进制数09，同时也可以接在输入端的4盏指示灯知道输入的二进制码。（3）将输入d、c、b、a变化使得，输出oa、ob、oc、od、oe、of、og与数码管显示的数字填入在表5.3.3中。表5.3.3输入输出d c b aoa ob oc od oe of og数码管现实的数字0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1

26、0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1四、预习要求1复习3-8译码器74ls138的工作原理及应用。2复习七段显示译码器7447的工作原理及应用。五、实验报告要求1. 完成仿真实验内容的全部过程。2. 实验波形图保存实验结构记录下来。3. 总结实验过程并写出实验报告。实验六 数据选择器及应用一、实验目的1了解数据选择器的性能及使用方法。2掌握用数据选择器设计全加器。二、实验设备及元器件1pc计算机及仿真软件multisim 。2虚拟元件：与非门74ls153d、异或门7486n、单刀双掷开关等。3虚拟仪器：字符信号发生器、逻辑分析仪或测量元件中的指示灯。三、计算机仿真实验内容1.

27、数据选择器验证（1） 双4 选1 数据选择器74ls153d做为仿真实验器件， 使用其中的1 个选择器， 74ls153的逻辑功能表3.3.1所示,表中a1 ， a0 为选择控制变量; d0 d3 为数据输入变量; y 为输出函数。表6.3.1 4选1数据选择器逻辑功能表a1a0y功能00d0选择d0作输出01d1选择d1作输出10d2选择d2作输出11d3选择d3作输出（2）“字符发生器”xwg1作为产生数据选择器所需的各个数据输入变量信号；“逻辑分析仪”xla1作为显示的输入变量及输出函数信号。 将数据选择器的数据输入端接“字符发生器”、选择控制端接双掷开关， 数据选择器的数据输入端及输出

28、端接逻辑分析仪。搭建之后的电路如图6.3.1所示。（3）双击“字符发生器”图标xwg1按下“控制”栏的“设置”按钮，将弹出对话框如图6.3.2所示。选择“显示类型”栏下的16进制“hex”，再在设置缓冲区大小“buffer size”输入“000f”即十六进制的“15”，然后点击对话框右上角“接受”按钮回到放大面板。图6.3.1 图6.3.2(no need)(4) 双击“逻辑分析仪”xla1图标，打开逻辑分析仪放大面板。接通仿真开关观察逻辑分析仪显示结果。逻辑分析仪放大面板显示波形如图6.3.3所示。 图中，1为d0 数据输入变量的波形；2为d1 数据输入变量的波形；3为d2 数据输入变量的

29、波形；4 为d3 数据输入变量的波形；5 为y 输出函数的波形。由图3.3.3 分析可知， a1 a0 = 00 时， y 输出函数的波形和d 0 输入变量的波形相同， 实现选择d0 作为输出。（5）改变 a1 a0 输入， 01、10、11 时，观察 y 输出函数的波形变化，并分析波形变化规律。图6.3.3(no need)2. 设计一个用数据选择器74ls153组成的一位全加器（1）根据题意进行逻辑分析、设定输入输出变量、状态赋值。（2）根据全加器的s和ci得逻辑表达式，将它们写成标准最小项表达式，最简与或表达式。（3）根据标准最小项表达式将全加器电路画好。（4）根据画好的电路图在mult

30、isim 电子平台调出有关元器件，其中输出端指示灯从虚拟元件库中调出，用红灯显示全加和输出；用蓝灯显示向高位输出，便于观察。（5）根据全加器真值表输入端的要求进行仿真实验，观察输出端的状态，并填入表6.3.2中。验证全加器真值表是否与理论相符。表6.3.2abci-1sci000001010011100101110111四、预习要求1复习数据选择器的逻辑功能和分析方法。2复习双4 选1 数据选择器74ls153的应用。五、实验报告要求1. 完成仿真实验内容的全部过程。2. 实验波形图和实验结构记录下来。3. 总结实验过程并写出完整的实验报告。实验七 血型关系检测电路的设计(选做实验)一、实验目

31、的掌握组合逻辑电路的设计和测试方法。学习选择和使用集成逻辑器件。练习使用multisim中的逻辑转换器。二、实验类型设计型实验三、预习要求1. 复习组合逻辑电路的分析与设计方法。2. 复习常用的组合逻辑器件的逻辑功能。3. 画好实验电路的接线图，自拟实验步骤。四、实验原理组合逻辑电路的设计是指根据给出的实际逻辑问题，求出实现这一逻辑关系的最简逻辑电路。需要指出的是，这里所说的“最简”，在使用不同器件进行设计时有不同的含义。对于小规模集成电路（ssi）为组件的设计，最简标准是使用的门最少，且门的输入端数最少；而对于以中规模集成电路（msi）为组件的设计，则是以所用集成芯片个数最少、品种最少以及连

32、线最少作为最简的标准。设计步骤如下：1.根据设计任务，建立数字电路的模型，可以是真值表、卡诺图，也可以直接写出逻辑表达式。2.跟据真值表或表达式填写卡诺图，进行化简。化简的原则和最简函数的形式与使用的器件关系密切。如欲使用与非门实现电路，应化简成与或式；如欲使用或非门实现电路则化简成或与式。3.根据化简结果画出逻辑电路图。4.根据逻辑电路图搭接电路。5.测试并验证所设计的电路。五、实验仪器装有multisim 软件的计算机一台六、实验内容与要求人类的血型有4种：a、b、ab、o型。在输血时，输血者和受血者的血型必须符合如图2.2.1所示的关系，即o型血可以输给任何血型的人，但o型血的人只能接受

33、o型血；ab型血的人只能输给ab型血的人，但ab型血的人可以 接受所有血型的人；a型血的人可以输血给a型和ab型血的人，而a型血的人能接受a型和o型血；b型血的人可以输血给b型和ab型血的人，而b型血的人能接受b型和o型血。图2.2.1 输血关系图要求用与非门设计一个电路，用于判断输血者和受血者的血型是否符合输血条件，如果能够输血，则绿色指示灯亮（实验中用绿色探针代替）：如果血型不合，则红色指示灯亮，并且发出警告声音（实验中用蜂鸣器代替）。七、注意事项1. 输血者有4种情况，可用两位代码区分，同样受血者血型也可以用两位代码表示，这样整个电路的输入有四个变量，输出两个变量，分别表示能或不能。2.

34、 也可以用4个开关模拟a、b、ab、o 血型，（输血者和受血者共需要8个开关）对受血者和输血者的血型通过编码电路分别进行编码，之后根据要求设计血型检测电路。八、实验报告1.说明设计过程，画出各逻辑电路图。2.记录实验数据，总结实验心得。九、思考题1.ssi为组件的设计方法与msi为组件的设计方法有哪些区别，及其各自的优缺点。2.不限定用于非门，还有哪些方法可以实现血型关系检测？实验五 触发器功能测试及应用一、实验目的1掌握d型、jk型触发器逻辑功能测试及功能转换。2掌握用示波器观察触发器输出波形。3了解触发器之间的转换，并检验其逻辑功能。二、实验设备及元器件1pc计算机及仿真软件multisi

35、m 。2虚拟仪器：4通道示波器、脉冲信号源、红绿指示灯。 3虚拟元件：jk触发器74ls76n、d触发器4013bd_5v、4锁存d触发器4042bd、双4输入端与非门4012bd、四-2输入或非门4001bd、六同相缓冲/变换器4010bc1、单刀双掷开关、电源和地线等。 三、计算机仿真实验内容1. jk触发器逻辑功能测试（1）从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条“ttl”元件库中调出触发器74ls76n；从“基本”元件库中调出单刀双掷开关spdt五个；从“指示器”库中调出“x1”为红、“x2”为绿两种颜色指示灯各一盏；从“电源”元件库中调出电源vcc和地线，将它们

36、放置在电子平台上，搭建成如图5.3.1所示的电路。 图5.3.1（2）打开仿真开关，按照表5.3.1要求进行试验，并将结果填入表5.3.1中。注意：要使初态qn=0，可用clr置低电平进行复位，复位后j4仍然回到高电平；同样要使初态qn=1，可用pr置低电平进行置位，置位后j1仍然回到高电平。表3.5.1jkclk即cpqn+1qn=0qn=10001100101101001101101102. 异步置位pr（即）及异步复位clr（即）功能的测试(no do)（1）从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条“ttl”元件库中调出触发器74ls76d；从“基本”元件库中调出单

37、刀双掷开关spdt两个；从“指示器” 图5.3.2库中调出“x1”为红、“x2”为绿两种颜色指示灯各一盏；从“电源”元件库中调出电源vcc和地线，将它们放置在电子平台上，搭建成如图5.3.2所示的电路。表5.3.2pr（即）clr(即)qhhllhhlhlh（2）打开仿真开关，按照表5.3.2分别按a键或b键，观察x1、x2的变化情况，并填入好表5.3.2中，（注：红灯亮标示q=1；蓝灯亮标示=1）。2. d触发器逻辑功能测试（1）从multisim 基本界面左侧左列元件工具条的“cmos”元件库中调出d触发器4013bd_5v；从“基本”元件库中调出单刀双掷开关spdt 4只，并分别双击单刀

38、双掷开关，将它们的“key for switch”栏设成a(代表sd)、b(代表d)、c（代表cp）、d（代表rd）。 图5.3.3（2）从电子仿真软件multisim 基本界面左侧右列虚拟元件工具条的指示器元件列表中选取红色（接q端）和蓝色（接端）指示灯各一盏；从基本界面左侧左列元件工具条的“电源”元件库中调出电源vcc和地线，将它们搭建成如图5.3.3所示的电路。（3）打开仿真开关，按照表5.3.3要求进行仿真实验，并将结果填入表内。表5.3.3cprd (cd1)sd (sd1)dqnqn+1qn4. jk触发器转换成d触发器(1) 从multisim 基本界面左侧左列元件工具条的“tt

39、l”元件库中调出jk触发器74ls76n和非门7404n以及指示灯两盏；从“基本”元件库中调出单刀双掷开关spdt 1只；从仪器库中调出信号发生器一台；将他们搭建成如图5.3.4所示的电路。图5.3.4（2）打开仿真开关，按照表5.3.3要求进行仿真实验，并将结果与5.3.1比较，并验证jk触发器转换成d触发器的功能。5. jk触发器转换成t触发器 (1) 请同学们自拟jk触发器转换成t触发器的实验过程，并搭建的仿真电路图和相应波形图记录下来。6. jk触发器的计数器应用：（1）将jk触发器接成计数状态（即j=k=1），从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条“电源”（s

40、ource）库中调出脉冲信号源v1，并将它设置成500hz。图5.3.5（2）在multisim 基本界面右侧虚拟仪器工具条中调出4通道示波器“xsc1”，连好如图5.3.5所示仿真电路。其中：4踪示波器的a通道接输入端用来观察脉冲信号；b通道接q端；c通道接端。 图5.3.6（4）打开仿真开关，双击示波器图标“xsc1”，打开4通道示波器的放大面板如图5.3.6所示。先将放大面板左下角“时基”框内“刻度”栏选取成“1ms/div”，然后用鼠标点击圆形旋钮的“a”位置，当白线指向“a”时，这时可以用鼠标调整圆形旋钮左边“刻度”和“y位置”两栏数据，即先调整a通道的波形大小和在屏幕上的位置；然后

41、用鼠标点击圆形旋钮的“b”位置，当白线指向“b”时，就可以对b通道的波形进行调整；用以上相同的方法和步骤，可以对c、d通道的波形进行调整。本实验只调整a、b、c三个通道波形就可以了。放大面板上其他各栏可参照图中所示。调整后屏幕上同时显示出a通道的500hz脉冲信号波形（上）；b通道显示的是jk触发器q端输出的方波（中）；c通道显示的是jk触发器端输出的方波（下）。从屏幕上红色读数指针所在位置可以看出：当输入脉冲信号下降沿到来时，q端由低电平跳变为高电平，同时端由高电平跳变为低电平；屏幕上蓝色读数指针所在位置可以看出：当输入脉冲信号上升沿到来时，q端仍保持高电平不变，同时端也保持低电平不变。（5

42、）将图3.5.3中波形描绘下来，并说明jk触发器的触发、翻转和计数情况。7. d触发器构成的移位寄存器（1）d触发器组成的四位移位寄存器电路如图5.3.7所示。从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条的“ttl”元件库中调出74ls74四只、基本元件库中弹出的对话框中栏中选取开关字库“switch”，再在“component”栏中调出“spst”单刀双掷开关2只放置在电子平台上。图5.3.7（2）从电子仿真软件multisim 基本界面左侧左列真实元件工具条中“source”元件库中调出vcc电源和地线，将它们放置在电子平台上。（3）从电子仿真软件multisim 基本界

43、面左侧右列虚拟元件工具条的指示器元件库中调出红、绿、蓝、黄指示灯各一盏，将它们放置在电子平台上。（4）经调整元件位置并将它们连成如图5.3.7所示仿真实验电路。（5）打开仿真开关，根据表5.3.4操作并把结果记录在表中。表5.3.4x1x2x3x4d=0d=1clk=0clk=1练习、采用jk触发器的模4可逆计数器的设计与分析(选做)模4计数器要求在x输入为0时，按照自加1递增计数，当x输入为1时，按照自减1递减计数，按照同步时序逻辑电路设计方法和步骤完成电路设计，并分析电路功能。输入现态次态xy2y1000001010011100101110111四、预习要求1复习jk型触发器逻辑功能及应用

44、。2. 复习d型触发器逻辑功能及应用。3复习4通道示波器的使用方法。五、实验报告要求1. 完成仿真实验内容的全部过程。2. 将仿真实验所测数据整理填入各表中，并将4通道示波器观察到的波形描绘到实验报告上。3. 整理实验数据总结实验过程。实验六 计数、译码和显示电路(选做)一、实验目的1. 了解用jk触发器组成的同步五进制计数器的工作原理。2. 观察译码显示电路的工作情况。3. 进一步熟悉基本元器件的选取和电路的连接方法。4. 学会直流电源、时钟脉冲源的使用方法。5. 学习multisim中函数信号发生器、示波器、逻辑分析仪等虚拟仪器的使用方法。6. 学习multisim中指示灯、有译码的七段显

45、示器等显示器件的使用方法。二、实验类型本实验为验证型实验。三、预习要求1. 分析图2.3.1所示同步五进制计数器的工作原理，画出其工作波形图（包括cp、q0、q1、q2、的波形）2. 自拟进行实验的步骤。3. 复习数码管的工作原理（参见第一部分数字电路实物实验实验一）。四、实验原理图6.4.1是用jk触发器组成的同步五进制计数器的逻辑图。图6.4.1 用jk触发器组成的同步五进制计数器五、实验仪器装有multisim 2001软件的计算机一台六、实验内容与要求1. 在multisim中按图6.4.1连接电路，仿真并观察五进制计数器的工作情况。（1）将计数器清零，使q0=q1=q2=0。（2）将

46、计数器的cp端接单脉冲，用发光探头显示各触发器q端的状态，检验计数器的工作情况是否正确？（3）在cp端加一定频率的时钟脉冲，以cp为参考量，用虚拟示波器观察q0、q1、q2的波形，检验波形是否正常。2. 观察译码显示电路的工作情况。 将计数器的cp端接单脉冲输出端，计数器的q0、q1、q2分别接到数码显示的1、2、3处，4悬空。观察是否与发光探头显示的二进制数一致。七、注意事项jk触发器的输出端不能接+5v或地，否则导致无法仿真，在实际电路中导致器件损坏。八、实验报告1.分析该时序逻辑电路的功能。2.记录实验数据，列出真值表，画出输出波形。3.总结实验心得。九、思考题1.如何用d触发器组成同步

47、n进制计数器？ 2.如何用数字信号发生器或函数信号发生器产生cp脉冲信号？实验七 异步时序逻辑电路分析与设计(选做)一、实验目的1、进一步掌握基本触发器的逻辑功能。2、进一步掌握集成触发器的功能和使用方法。3、掌握异步时序逻辑电路的设计与分析的方法。二、实验原理触发器是能够存储1位二进制码的逻辑电路，它有两个互补输出端，其输出状态不仅与输入有关，而且还与原先的输出状态有关。触发器有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。1、jk触发器在输入信号为双端的情况下，jk触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74ls112双jk触发器，是下降边沿触发的边沿触发器。引脚逻辑图如图7.2.1所示： 图7.2.1 jk触发器的引脚逻辑图jk触发器的状态方程为