数字逻辑实验

1、_计算机_学院_专业_1_班_组、学号姓名_协作者_ 教师评定_实验题目_基于实验箱的数字逻辑实验_1. 基本门电路2. 组合逻辑电路3. 时序逻辑电路实验报告基本门电路一、实验目的1、了解基本门电路的主要用途以及验证它们的逻辑功能。2、学习“与或非门”有关参数的测试。3、熟悉数字电路实验箱的使用方法。二、实验仪器及器件1、GDUT-J-1数字电路实验箱。2、拨码开关SI1SI8，LED灯LD_I1LD_I16、LD_O1LD_O16。3、逻辑笔，示波器，数字万用表。4、器件：74HC00、74HC02、74HC04、74HC08、74HC32、74HC86。三、实验原理数字电路研究的对象是电

2、路的输入与输出之间的逻辑关系，这些逻辑关系是由逻辑门电路的组合来实现的。门电路是数字电路的基本逻辑单元。要实现基本逻辑运算和复合逻辑运算可用这些单元电路（门电路）进行搭建。门电路以输入量作为条件，输出量作为结果，输入与输出量之间满足某种逻辑关系（即“与、或、非、异或”等关系）。电路输入与输出量均为二值逻辑的1和0两种逻辑状态。实验中用高低电平分别表示为正逻辑的1和0两种状态。输出端的1和0两种逻辑状态可用两种方法判定：将电路的输出端接实验仪的某一位LED，当某一位的LED灯亮时，该位输出高电平，表示逻辑“1”；LED灯不亮时，输出低电平，表示逻辑“0”。用逻辑笔可以测量输出端的逻辑值。四、实验

3、结果和数据处理（见附表附上以前提交过的表）表2-1 74HC00（四2输入与非门）输入输出状态输入端输出端YABLED（亮/灭）逻辑状态00亮101亮110亮111灭074HC00的逻辑表达式：Y=表2-2 74HC02（四2输入或非门）输入输出状态输入端输出端YABLED（亮/灭）逻辑状态00亮101灭010灭011灭074HC02的逻辑表达式：Y=表2-3 74HC04（六组反相器）输入输出状态输入端输出端YALED（亮/灭）逻辑状态0亮11灭074HC04的逻辑表达式： Y=表1-4 74HC08（四2输入与门）输入输出状态输入端输出端YABLED（亮/灭）逻辑状态00灭001灭010灭

4、011亮174HC08的逻辑表达式：Y=AB表2-5 74HC32（四2输入或门）输入输出状态输入端输出端YABLED（亮/灭）逻辑状态00灭001亮110亮111亮174HC32的逻辑表达式：Y=A+B表2-6 74HC86（四2输入异或门）输入输出状态输入端输出端YABLED（亮/灭）逻辑状态00灭001亮110亮111灭074HC86的逻辑表达式：Y=A+B五、结论答:学会了如何验证门电路的逻辑功能，并且检验了电箱的准确性。了解到了各种门电路的工作性能，电箱的接线还不算很复杂，为今后的实验打下了基础。六、问题与讨论问题:输出的LED状态和什么有关讨论结果:输出的LED状态与有效电平输入有

5、关。组合逻辑电路一、实验目的1、了解全加器的工作原理及其典型的应用，并验证4位全加器功能。2、了解和掌握数字比较器的工作原理及如何比较大小。3、了解和掌握译码器的工作原理，并测试其逻辑功能。4、了解和掌握编码器的工作原理，并测试其逻辑单元。5、了解和掌握数据选择器的工作原理及逻辑功能。二、实验仪器及器件1、GDUT-J-1数字电路实验箱。2、器件：8-3编码器74HC148、3-8译码器74HC138、4选1数据选择器74HC153、4位数字比较器74HC85、4位全加器74HC283。三、实验结果和数据处理（见附表）表2-7 74LS148输入输出状态控制十进制数字信号输入二进制数码输出状态

6、输出EII0I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X011111111001001111111111018-3编码器74LS148的逻辑表达式：A2 = EI+ I4 + I5+ I6+ I7 A1=EI+( I2I3+) I6 I7 GS=EI+ I0 I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 EO= 表2-8 74HC138输入输出状态使能输入数据输入译码输

7、出E3A2A1A01XXXXX11111111X1XXXX11111111XX0XXX11111111001000011111110010011011111100101011011111001011111011110011001111011100110111111011001110111111013-8译码器74HC138的逻辑表达式：=+ =A0 =A1 =A1A0 =A2 =A2A0 =A2A1 =A2A1A0 表2-9 74HC153输入输出状态选择输入数据输入输出使能输入输出S1S01I01I11I21I31E1YXXXXXX10000XXX00001XXX0110XX0X0010XX

8、1X0101X0XX0001X1XX0111XXX00011XXX1014选1数据选择器74HC153的逻辑表达式：1Y=1I0+1I1S0+1I2S1+1I3S1S0 表2-10 74HC85输入输出状态比较输入级联输入输出A3A2A1A0B3B2B1B0IABIA=BIABA=BAB1XXX0XXXXXX1000XXX1XXXXXX01011XX10XXXXX10000XX01XXXXX010101X100XXXX100000X001XXXX01011011100XXX10000100011XXX01011011101000110010001000010101101110110010000

9、00000010100011111111X1X0104位数字比较器74HC85的逻辑表达式：gt=A3+(A3B3)A2+(A3B3) (A2B2)A1+(A3B3) (A2B2) (A1B1)A0eq=(A3B3)(A2B2)(A1B1)(A0B0) lt= 表2-11 74HC283输入输出状态Cin4位被加数输入4位加数输入输出加法结果和进位1A4A3A2A1B4B3B2B1COUTS4S3S2S1000000110001110111111111111010111001001001001000110010110010101110110001000011101111010011001100

10、10100000001000101000000100001100001000100010100000100001010000100110010011000100010001思考：如增加Cin，输出结果会如何？请自行在表上增加，并验证其它取值的加法结果，填入表中。增加Cin后,S1可能会不同,所以导致Cout,S2,S3,S4也会改变。四位并行进位加法器74HC283的逻辑表达式：C0=A0B0+A0Cin+B0CinC1=A1B1+(A1+B1)(A0B0+A0Cin+B0Cin)C2=A2B2+(A2+B2)A1B1+(A1+B1)(A0B0+A0Cin+B0Cin)C3=A3B3+(A3+

11、B3)A2B2+(A2+B2)A1B1+(A1+B1)(A0B0+A0Cin+B0Cin)S1=A1B1CinS2=A2B2C1S3=A3B3C2S4=A4B4C3四、结论答:验证了编码器、译码器、4选1数据选择器、4位数字比较器、4位全加器的功能，并让我们了解到它们各自的特点与运动方式。如4位全加器，用连续的电频输出方式验证，才能清楚地看到位数逐一增加的过程。五、问题与讨论问题: (1)什么时候我们要考虑4位数字比较器的级联输入?讨论结果: 当输入的A和B的4位数都相等的时候,我们要考虑级联输入。用随机的方式级联输入方式来进一步判断A和B的大小。当级联输入是000或者101的时候,是无效输入

12、。(2)当进行4位全加器的时候,我们应该注意哪些地方.讨论结果:4位全加器涉及到低位向高位的进位，所以在输出S1.S2.S3.S4的时候除了要关心A1.B1.A2.B2.A3.B3.A4.B4的数据时，也要关心从低位输入的进位,从而得到正确的输出结果.时序逻辑电路一、实验目的1、掌握D触发器的逻辑功能和测试方法，熟悉常用集成触发器的型号及引线排列。2、掌握JK触发器的逻辑功能和测试方法，熟悉常用集成触发器的型号及引线排列。3、掌握计数电路的工作原理和各控制端的作用，测试并验证74HC161的逻辑功能。4、掌握移位寄存器的工作原理及其应用，熟悉移位寄存器的逻辑功能及实现各种移位功能的方法。二、实

13、验仪器及器件1、GDUT-J-1数字电路实验箱。2、器件：双D触发器74HC74、双JK触发器74HC112、双向移位寄存器74HC194、计数器74HC161。三、实验结果和数据处理（见附表）表2-12 D触发器74HC74输入输出状态输入输出功能说明置位输入复位输入CPDQn+101XX10异步置110XX01异步置011001同步置011110同步置100XX11不允许思考：将CP接至单个脉冲LDPULSE1或LDPULSE2，效果有没有不同？只有速度上的区别双D触发器74HC74的逻辑表达式：Qn+1= S+D=R+表2-13 JK触发器74HC112输入输出状态输入输出功能说明置位输

14、入复位输入1J1KQn+101XXX10异步置110XXX01异步置01111Qn翻转110101同步置0111010同步置100XXX10不允许1100Qn保持双JK触发器74HC112的逻辑表达式：Qn+1=J+Qn表2-14 74HC194输入输出状态输入输出功能说明模式串行CP并行S1S0DSRDSLD0D1D2D3Q0n+1Q1n+1Q2n+1Q3n+10XXXXXXXXX0000异步清零111XXD0D1D2D3D0D1D2D3并行输入100XXXXXXQ0nQ1nQ2nQ3n保存1010XXXXX0Q0nQ1nQ2n串行右移输入1011XXXXX1Q0nQ1nQ2n串行右移输入1

15、10X0XXXXQ1nQ2nQ3n0串行左移输入110X1XXXXQ1nQ2nQ3n1串行左移输入10011D0D1D2D3D0D1D2D3并行输入10000D0D1D2D3D0D1D2D3并行输入10101XXXX0Q0nQ1nQ2n串行右移输入11010XXXXQ1nQ2nQ3n0串行左移输入11001XXXXQ1nQ2nQ3n1串行左移输入写出双向移位寄存器74HC194的逻辑表达式：当=1时: Q0n+1 =S0Dsr+S1Q1nQ1n+1 =S0Q0n +S1Q2nQ2n+1 =S0Q1n +S1Q3nQ3n+1 =S0Q2n +S1Dsl 表2-15 74HC161输入输出状态输入

16、输出功能说明CPCEPCETD3D2D1D0Q3Q2Q1Q0TC0XXXXXXXX00000复位1XX0000000000并行装载1110D3D2D1D0D3D2D1D0并行装载1111XXXXCOUNT计数1X0X1XXXXQ3nQ2nQ1nQ0n保持1XX01XXXXQ3nQ2nQ1nQ0n0保持11001XXXXQ3nQ2nQ1nQ0n0保持10001XXXXQ3nQ2nQ1nQ0n0保持1100000000000并行装载1000000000000并行装载写出异步清零、同步预置、同步二进制加法计数器74HC161的逻辑表达式：异步清零=MR同步预置=同步二进制数计数=CEP.CET. 四、结论答:验证了D触发器. JK触发器. 计数器, 移位寄存器的功能,并能通过输出正确判别出每个器件。如JK触发器相比D触发器多了翻转和保持的功能。五、问题与讨论问题: (1)在计器功能验证的时候,我们应该思考以下几个问题讨论结果:1、自行设定其它的输入值，验证输出结果并填入表中。答:已经设定各组实验数据,验证结果已填入表中.2、输出值跟哪些输入量有关？CP接单个脉冲或连续的时钟信号有何区别？答: (1)当=0时,功能为清零,输出均为0. 当=1且CP时,有以下几种情况. S1=S0=1,存数 S1=S0=0,保持 S1=0,S0=1,右移 S1=1,