数字电子技术实验指导书

1、数字电子技术实验指导书安阳工学院电子信息与电气工程学院 实验一 门电路逻辑功能及测试一、实验目的1 掌握集成门电路的逻辑功能和主要参数的测试方法。2 熟悉数字电路实验箱及示波器使用方法。3 学会如何使用集成门电路。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 四输入端双与非门 1片74HC86 二输入端四异或门 1片74LS04 六反相器 1片三、预习要求1. 复习门电路的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

2、，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，插入面包板，按图1.1接线：输入端（第1、2、4、5管脚）接电平开关，输出端（第6管脚）接电平显示发光二极管（注意：74LS20第7管脚接地，第14管脚接电源）。（2）将电平开关按表1.l置位，分别测输出电压及逻辑状态。表1.1输入输出12456电压（V）HHHHLHHHLLHHLLLHLLLL图1.1 74LS20功能测试图2. 异或门逻辑功能测试(1) 选二输入四异或门电

3、路74HC86, 按图1.2接线，输入端1、2、4、5接电平开关，输出端A、B、Y接电平显示发光二级管。 图1.2 74HC86连接图(2) 将电平开关按表1.2置位，将结果填入表中。表1.2输入输出1245ABYY电压(V)LLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH3逻辑电路的逻辑关系(1) 用74LS00，按图1.3接线，将输入输出逻辑关系分别填入表1.3中。(2) 写出电路逻辑表达式。图1.3 74LS00连接图表 1.3输入输出ABY000110114用与非门组成其它门电路(1) 用一片二输入端四与非门74LS00组成或非门 。(2) 画出电路图，测试其功能并填表1.4。表1.4

4、输入输出ABY000110115平均传输延迟时间tpd的测试（选做）用六反相器74LS04按图1.4接线，观察电路输出波形，并测量反相器的平均传输延迟时间。设各个门电路的平均传输延迟时间为tpd，用奇数个非门环形连在一起，电路会产生一定频率的自激振荡。如果用示波器测出输出波形的周期T，就可以间接地计算出门电路的平均传输延迟时间：tpd=T/(2n)，式中n是连接成环形的门的个数。 图1.4 奇数个非门连成振荡器五、实验报告1按各步聚要求记录实验测得的数据、写表达式、画电路图。2回答问题：(1) 怎样判断门电路逻辑功能是否正常?(2) 与非门一个输入接连续脉冲，其余端什么状态时允许脉冲通过？什么

5、状态时禁止脉冲通过？ (3) 异或门又称可控反相门，为什么？实验二 组合逻辑电路一、实验目的1掌握组合逻辑电路的功能测试方法。2验证半加器和全加器的逻辑功能。3掌握组合逻辑电路的设计方法。4加深理解典型组合逻辑电路的工作原理。 二、实验仪器及材料器件 74LS00 二输入端四与非门 3片 74HC86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片 三、预习要求1预习组合逻辑电路的分析方法和设计方法。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组合逻辑功能测试（1）用两片74LS00组成图2.1所示的逻辑电路。（2）A、B、C接开关电

6、平，Y1、Y2接发光二极管电平显示。（3）按表2.1要求，改变A、B、C的状态并填表，写出Y1、Y2表达式。图2.1 74LS00组成的组合逻辑电路 表2.1输入输出0000010100111001011101112. 半加器设计及功能测试(1) 用与非门74LS00和异或门74HC86设计一个半加器。（2）组装所设计的半加器电路，并验证其功能是否正确，填表2.2。（3）写出输出与输入之间的逻辑表达式。表2.2输入端A0101B0011输出端S（和）CO（进位）3. 全加器设计及功能测试(1) 用与非门74LS00和与或非门74LS54设计一个全加器。（2）组装所设计的全加器电路，并验证其功能

7、是否正确，填表2.3。（3）写出输出与输入之间的逻辑表达式。表2.3AiBiCi-iCi（进位）Si（和）000010100110001011101111五、实验报告1. 写出实验电路的设计过程，并按要求画出设计电路图。2记录所设计电路的实验结果，并与设计要求进行比较。实验三 译码器和数据选择器一、实验目的1. 加深理解译码器和数据选择器的逻辑功能。2. 掌握译码器和数据选择器的使用方法。二、实验仪器及材料1.双踪示波器2.器件 74LS139 24线译码器 1片 74LS153 双4选1数据选择器 1片 74LS00 二输入端四与非门 1片三、预习要求1熟悉74LS139和74LS153的功

8、能及引脚排列。2根据实验相关内容，画出逻辑电路图。3用Multisim软件对所设计的电路进行仿真，验证其功能。四、实验内容1. 译码器功能测试将74LS139译码器按图3.1接线，按表3.1所示输入电平的状态分别置位相应的电平开关，填输出状态表。 图3.1 74LS139接线图表3.1输入输出使能选择GBAY0Y1Y2Y3HXXLLLLLHLHLLHH2. 译码器转换将双24线译码器74LS139转换为38线译码器。(1) 画出转换电路图。(2) 组装所设计电路，并验证设计是否正确。(3) 设计并填写该38线译码器功能表。3. 数据选择器的测试及应用(1) 将双4选1数据选择器74LS153参

9、照图3.2接线，测试其功能并填写功能表3.2。(2) 将实验箱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，输出端1Y接示波器，将选端择置位，利用示波器观察输出波形，填表3.3。(3) 分析上述实验结果并总结数据选择器作用。图3.2 74LS153接线图表3.2控制端数据输入端输出控制输出B AC0 C1 C2 C3GYX 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表3.3数据输入端选择端输出控制输出C0 C1 C2 C3

10、B AGYC0=25kHzC1=50kHzC2=100kHzC3=200kHzL LLL HLH LLH HL 4. 数据选择器转换设计一个电路，将74LS153转换成8选1数据选择器。(1) 画出转换电路图。(2) 组装所设计电路，并验证设计是否正确。(3) 设计并填写该8选1数据选择器的功能表。五、实验报告1. 画出实验要求的转换电路图。2. 设计并填写实验所要求的功能表。3. 总结译码器和数据选择的使用体会。实验四 集成触发器的应用一、实验目的1加深理解触发器的逻辑功能，掌握触发器的功能转换。2加深理解触发器的电平触发方式和边沿触发方式的特点。3学习集成触发器的应用。二、实验仪器及材料1

11、双踪示波器2器件 74LS00 二输入端四与非门 1片 74LS74 双D触发器 1片 74LS112 双JK触发器 1片三、预习要求1熟悉74LS74和74LS112的功能及引脚排列。2根据实验相关内容，画出逻辑电路图。3用Multisim软件对所设计的电路进行仿真，验证其功能。四、实验内容1测试双D触发器74LS74的逻辑功能 双D触发器74LS74的逻辑符号如图4.1所示。图4.1 74LS74逻辑符号试按下面步骤做实验：（1）分别在CLR、PR 端加低电平，观察并记录Q、Q 端的状态。（2）令CLR、PR端为高电平，D端分别接高，低电平，用点动脉冲作为CLK，观察并记录当CLK为O、1

12、、时Q端状态的变化。整理上述实验数据，将结果填入下表4.1中。表4.1CLRPRCLKDQQ*01××0110××01110×01111×0111×0111001111012. 测试双JK触发器74LS112的逻辑功能双JK负边沿触发器74LS112芯片的逻辑符号如图4.2所示。（1）分别在CLR、PR 端加低电平，观察并记录Q、Q 端的状态。（2）令CLR、PR端为高电平，J、K端分别接高，低电平，用点动脉冲作为CLK，观察并记录当CLK为O、1、时Q端状态的变化。整理上述实验数据，并将结果填入4.2中。图4.2 74LS

13、112逻辑符号表4.2CLRPRCLKJKQQ01××××10××××111××0111××1110××0110××111××011××1110×0111×011×0111×113触发器功能转换(1) 将D触发器转换成JK触发器，列出表达式，画出实验电路图。(2) 自拟实验数据表并填写之，比较两者关系。4触发器应用（选做） 用双D触发器74LS74设计一个单

14、次脉冲发生器。该电路的功能要求是：在高频系列脉冲和手动脉冲的共同作用下，只要手动脉冲作用一次，不管手动脉冲的周期多长，电路只输出一个高频系列脉冲周期宽度的脉冲信号。画出电路连接图，并测试其逻辑功能。五、实验报告1整理实验数据并填表。2写出实验电路的设计过程，并画电路图。3整理实验数据，并对结果进行分析。4总结各类触发器特点。实验五 集成计数器的应用一、实验目的1加深理解中规模集成计数器的工作原理。2掌握集成计数器的反馈清零、反馈置数和级联等功能扩展方法。3掌握任意进制计数器的构成方法。二、实验仪器及材料1双踪示波器2器件 74LS192 同步十进制可逆计数器 2片 74LS00 二输入端四与非

15、门 1片三、预习要求1复习集成定时器的内容，掌握集成定时器的工作原理及引脚排列。2根据实验相关内容，画出逻辑电路图。3用Multisim软件对所设计的电路进行仿真，验证其功能。四、实验内容1. 测试74LS192的逻辑功能74LS192是双时钟同步十进制加/减计数器，也成为可逆计数器，它具有异步置数和异步清零功能，其逻辑符号图如图6.1所示。图中CPU是加法计数脉冲输入端，CPD是减法计数脉冲输入端，是进位脉冲输出端，是借位脉冲输出端，CLR是异步清零输入端，是异步置数输入端，A、B、C、D是并行数据输入端，QA、QB、QC、QD是计数器输出端。图6.1 74LS192的逻辑符号图请自拟实验步

16、骤，测试74LS192的逻辑功能，填写表6.1。表6.1CLRCPUCPD工作状态1×××00××01101101112利用反馈清零法构成计数器（1）利用反馈清零法将74LS192设计成一个七进制计数器。（2）连接所设计的电路，电路输出接数码管，测试其逻辑功能。3. 利用反馈置数法构成计数器（1）利用反馈置数法将74LS192设计成一个九进制计数器。（2）连接所设计的电路，电路输出接数码管，测试其逻辑功能。4. 利用级联法构成计数器（1）利用级联方法将2片74LS192设计成六十进制的计数器。（2）连接所设计的电路，电路输出接数码管，测试其逻辑

17、功能。五、实验报告1写出测试74LS192逻辑功能的方法。2. 写出实验电路的设计过程，画出设计电路图。3记录所设计电路的测试结果。实验六 555定时器的应用一、实验目的1熟悉555定时器的组成及工作原理。2掌握555定时器的典型应用。3掌握555定时器应用电路的测量和调试方法。二、实验仪器及材料1双踪示波器2器件 LM555CN 集成定时器 1片电阻 电容 三、预习要求1复习555定时器的内容，掌握555定时器的工作原理及引脚排列。2根据实验相关内容，画出逻辑电路图。3用Multisim软件对所设计的电路进行仿真，验证其功能。四、实验内容1. 用555定时器构成施密特触发器（1）用555定时

18、器设计一个施密特触发器。（2）测试所设计的施密特触发器的功能，当输入信号为三角波时，用示波器观察输入信号和输出信号的电压波形，记录波形，求出施密特触发器的正向和反向阈值电压，并计算回差电压。2. 用555定时器构成单稳态触发器（1）用555定时器设计一个单稳态触发器。（2）测试所设计的单稳态触发器的功能，在触发脉冲的作用下，用示波器观察输入信号和输出信号的电压波形，记录波形，并在输出波形中标出脉宽。3. 用555定时器构成多谐振荡器（1）用555定时器设计一个占空比可调的多谐振荡器。（2）用示波器观察高触发端（TH）和输出端的电压波形，记录波形，并在波形中标出周期、幅度和脉宽。五、实验报告1写

19、出实验电路的设计过程，简述各电路的工作原理。2将脉宽、周期等指标的实测值和理论值进行比较，分析产生误差的原因。附 录部分74LS系列TTL电路外引线排列（顶视）74LS001234567141312111098VCC 4B 4A 4Y 3B 3A 3Y1A 1B 1Y 2A 2B 2Y GND174LS00 四2输入正与非门Y= 74LS041234567141312111098VCC 6A 6Y 5A 5Y 4A 4Y1A 1Y 2A 2Y 3A 3Y GND274LS04 六反相器 Y= 74LS101234567141312111098VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y1A 1B

20、 2A 2B 2C 2Y GND374LS10 三3输入正与非门 Y=74LS201234567141312111098VCC 2D 2C NC 2B 2A 2Y1A 1B NC 1C 1D 1Y GND474LS20 双4输入正与非门Y=74LS271234567141312111098VCC 1C 1Y 3C 3B 3A 3Y1A 1B 2A 2B 2C 2Y GND574LS27 三3输入或非门Y= 74LS541234567141312111098VCC J I H G F NCA B C D E Y GND674LS54 四路（2-3-3-2）输入与或非门Y= 74LS741234567141312111098VCC 2CLR 2D 2CLK 2PR 2Q