数字电路全部实验

1、创建时间：2010-12-6 19:04:00 数字电子技术实验报告实验一 门电路逻辑功能及测试1实验二 数据选择器与应用4实验三 触发器及其应用8实验四 计数器及其应用11 实验五 数码管显示控制电路设计.17实验六 交通信号控制电路19实验七 汽车尾灯电路设计25 班级：12电 实验一 门电路逻辑功能及测试一、实验目的：1.加深了解TTL逻辑门电路的参数意义。2.掌握各种TTL门电路的逻辑功能。3.掌握验证逻辑门电路功能的方法。4.掌握空闲输入端的处理方法。二、实验设备：THD4数字电路实验箱，数字双踪示波器，函数信号发射器，74LS00二输入端四与非门，导线若干。三、实验步骤及内容：1.

2、测试门电路逻辑功能。选用双四输入与非门74LS00一只，按图接线，将输入电平按表置位，测输出电平 用与非门实现与逻辑、或逻辑和异或逻辑。用74LS00实现与逻辑。用74LS00实现或逻辑。用74LS00实现异或逻辑。2.按实验要求画出逻辑图，记录实验结果。3.实验数据与结果将74LS00二输入端输入信号分别设为信号A、B用74LS00实现与逻辑 逻辑电路如下：A端输入TTL门信号，B端输入高电平，输出波形如下：A端输入TTL门信号，B端输入低电平，输出波形如下：1、 用74LS00实现或逻辑逻辑电路如下 A端输入TTL门信号，B端输入高电平，输出波形如下：A端输入TTL门信号，B端输入低电平，

3、输出波形如下：2、 用74LS00实现异或逻辑 逻辑电路如下：A端输入TTL门信号，B端输入高电平，输出波形如下：A端输入TTL门信号，B端输入低电平，输出波形如下：实验二 数据选择器及其应用一、实验目的1. 通过实验的方法学习数据选择器的电路结构和特点。2. 掌握数据选择器的逻辑功能及其基本应用。二、实验设备1. 数字电路实验箱2. 示波器3. 74LS153、74LS00及基本电路三、实验内容1. 某导弹发射场有正、副指挥员各一名，操作员两名。 当政副指挥员同时发出命令时，两名操纵员中有一人按下发射按钮，即可产生一个点火信号发射导弹，试用以上仪器设计组合逻辑电路，完成点火信号的控制，写出函

4、数式，列出真值表，画出实验电路。2. 设计一个一位全加器。四、实验步骤与结果1.点火信号控制电路组合逻辑电路采用正逻辑。A、B、C、D为四个输入变量（A、B为指挥员，C、D为操作员），F表示输出变量（1表示发射，0表示不发射）。真值表为：ABCDF111011101111111画出卡诺图：ABCD00011110000000010010110010100010降维卡诺图：ABC00011110000D010010 根据降维卡诺图得到如下表达式：组合逻辑电路为:2. 一位全加器组合逻辑电路中A、B、C为输入端，S1、C0为输出端，其中A为被加数，B为加数，C为前级加法器的进位，S1为和的个位，C

5、0表示是否进位。真值表为：ABCS1C00000000110010100110110010101011100111111 根据真值表，画出卡诺图：ABCI000111100010111010 SABCI000111100001010111 C0降维后 ：AB00011110S1端CO端01 组合逻辑电路为:实验三 触发器及其应用 一、实验目的：熟悉基本D触发器的功能测试。了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点。熟悉触发器的实际应用。二、实验设备:数字电路实验箱函数信号发生器数字万用表74LS00、74LS74三、实验原理：触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，

6、是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。在数字系统和计算机中有着广泛的应用。触发器具有两个稳定状态，即“0”和“1”，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。触发器有集成触发器和门电路组成的触发器。触发方式有电平触发和边沿触发两种。D触发器在时钟脉冲CP的前沿（正跳变01）发生翻转，触发器的次态取决于CP的脉冲上升沿到来之前D端的状态，即=D。因此，它具有置0、置1两种功能。由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。和分别是决定触发器初始状态的直接置0、置1端。当不需要强迫

7、置0、置1时，和端都应置高电平（如接+5V电源）。74LS74，74LS175等均为上升沿触发的边沿触发器。图一为74LS74的引脚图和逻辑图。D触发器应用很广，可用做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等。74LS74引脚图和逻辑图四、实验内容：1一个水塔液位显示控制的示意图，虚线表示水位。传感器A B被水浸没时会有高电平输出，I是水泵控制电路逻辑函数，L是水泵的控制信号，信号为1时水泵开启，设计I的逻辑电路。要求，水位低于A时开启水泵L，水位高于B 时，关闭水泵L。2用D触发器和若干门电路，设计一个用在智力竞赛中两组抢答者的灯光显示电路。要求：先抢答者按下抢答开关发出灯光显示，同时封

8、锁后抢答者的灯光显示电路，最后由主持人清除灯光显示和封锁信号，用实验验证设计结果。五、实验方法与结果：1.根据题意列出真值表为水位下降： 水位上升： AL100110011AL011111100利用RS触发器电路：2.设计电路图如下：其中在触发器CP端接入10Kz脉冲，用示波器记录6端输出相对于CP的波形开关未按时：开关按下时：实验四 计数器及其应用一、实验目的1.熟悉常用中规模计数器的逻辑功能。2.掌握二进制计数器和十进制计数器的工作原理。二、实验设备1.数字电路实验箱2.数字万用表2.数字双踪示波器3.74LS90三、实验原理计数是一种最简单的基本运算， 计数器在数字系统中主要是对脉冲的个

9、数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。计数器按计数进制分有：异步计数器，同步计数器；按计数功能分有：加法计数器，减法计数器，双向计数器等。目前，TTL和CMOS电路中计数器的种类很多，大都具有清零和预置功能，使用者根据器件手册就能正确地运用这些器件。实验中用到异步清零二五十进制异步计数器74LS90和异步清零同步置数四位二进制计数器74LS161。1、异步清零2-5-10进制异步计数器74LS9074LS90是一块2-5-10进制异步计数器，它由四个主从JK触发器和一些附加门电路组成，其中一个触发器构成一位二进制计数器；另三个触发器构成异步五进制计数器。在74LS90计数

10、器电路中，设有专用置0端R01 R02和置9端S91 S92。当R1=R2=S1=S2=0时，时钟从CP1引入，Q0输出为二进制；时钟从CP2引入，Q3输出为五进制；时钟从CP1引入，Q0接CP2，即二进制的输出与五进制的输入相连，则Q3Q2Q1Q0输出为十进制8421BCD码；时钟从CP2引入，而Q3接CP1，即五进制的输出与二进制的输入相连，Q0Q3Q2Q1输出为十进制5421BCD码。74LS90功能表输入输出CP110000011000000111001011100100计数00计数00计数00计数四、实验内容1.实现0-9十进制计数2.实现六进制计数3.实现0，2，4，6，8，1，3

11、，5，7，9计数五、实验操作与结果1、输入信号为<=5Hz,5V方波，用74LS90实现十进制设计电路如下：状态转换真值表 8421BCD计数00000001000100100010001100110100010001010101011001100111011110001000100110010000（二）输入信号为<=5Hz,5V方波利用清零法，六进制，0110清零，将Q1接R01,Q2接R02状态转换真值表000000010001001000100011001101000100010101010000（三）输入信号为<=5Hz,5V方波，用74LS90实现0、2、4、6、

12、8、1、3、5、7、9首先， 列出真值表输入输出F00000001020100401106100080001100113010150111710019与5421BCD码的真值表进行比较00000001000100100010001100110100010010001000100110011010101010111011110011000000比较得只要将5421BCD输出的0Q移到末端即可实现所需序列故将CP1接3Q，CP2接输入方波信号实验三 数码管显示控制电路一、 设计任务与要求1.能自动循环显示数字0，1，2，3，4，1，3，0，2，4二、 实验设备：数字电路实验箱；数字双踪示波器；数字

13、万用表；仿真软件multisim;74LS00、74LS90、电阻和电容。三、 实验原理：1.利用74LS90、74LS00、74LS10实现逻辑功能；2.经过卡诺图化简实现码制转换出现所需数列；3.用74LS47驱动七段译码管，经过数码管显示。四、 实验设计过程及电路图：1) 74LS90产生十进制计数器（5421BCD）以及所设计的序列相互对应如下表所示Q0Q3Q2Q1F3F2F1F0000000000001000100100010001100110100010010000001100100111010000010110010110101002）卡诺图如下：F1：Q0Q3Q2Q10 0 0

14、11110000000100111111010F0：Q0Q3Q2Q10 0 011110000010110111101000 F0=Q0/Q2/Q3+/Q0Q1/Q3 F1=0 F2=Q3 F3=/Q0Q2+Q0Q1 电路图如下：五、实验总结：1对卡诺图的化简是关键，这直接决定了所用门的多少；2使用仿真软件multisim时要注意线路的排布，防止混淆；3使用仿真软件multisim时可以采用分开测试和分模块测试的方法，这样可以很快找出原因。实验六 交通的信号灯控制电路一、设计任务与要求1设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间设为25s；

15、2要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道； 3黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 。 二、设计原理图1分析系统的逻辑功能画出系统框图，它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。 TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。 ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号

16、。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。      2画出交通灯控制器的ASM（Algorithmic State Machine，算法状态机） （1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。 （2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 （3）甲车道红灯亮，乙车道绿灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许

17、通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。 （4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表12、1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：

18、 表12、1 控制器工作状态及功能 控制状态信号灯状态车道运行状态S0（00）甲绿，乙红甲车道通行，乙车道禁止通行S1（01）甲黄，乙红甲车道缓行，乙车道禁止通行S3（11）甲红，乙绿甲车道禁止通行，甲车道通行S2（10）甲红，乙黄甲车道禁止通行，甲车道缓行AG=1：甲车道绿灯亮； BG=1：乙车道绿灯亮；AY=1：甲车道黄灯亮； BY=1：乙车道黄灯亮；AR=1：甲车道红灯亮； BY=1：乙车道红灯亮；由此得到交通灯的ASM图，如 图12、2所示。设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间

19、等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂ASM图所表达的含义。3单元电路的设计 （1）定时器 定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示  图12、3 74LS163的外引线排列图和时序波形图      （2）控制器 控制器是交通管理的

20、核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1 00状态时，如果TL 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项"X"表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。表12.2 74LS163功能表     表12.3 控制器状态转换表   

21、; 状态转换表根据表12.3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输入或状态转换条件变量相与，其中"1"用原变量表示，"0"用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：      根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图12.5所示。图中R、C构成上电复位电路 。 图 12、5控制器电路图 （3）译码器 译码器的主要任务是将控制器的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制